Directrices sobre Mejores Técnicas Disponibles y

1
Borrador
Directrices sobre Mejores Técnicas Disponibles y
orientación provisoria sobre Mejores Prácticas
Ambientales según el Artículo 5 y el Anexo C del
Convenio de Estocolmo sobre Contaminantes
Orgánicos Persistentes
Diciembre 2004
2
Indice
SECCIÓN I INTRODUCCIÓN ............................................................................................... 1
I.A.
I.B.
I.C.
I.D.
I.E.
PROPÓSITO ................................................................................................................... 2
ESTRUCTURA DEL DOCUMENTO Y UTILIZACIÓN DE LAS DIRECTRICES Y ORIENTACIÓN .. 4
PRODUCTOS QUÍMICOS LISTADOS EN EL ANEXO C: DEFINICIÓN, RIESGOS, TOXICIDAD.. 5
ARTICULO 5 Y ANEXO C DEL CONVENIO DE ESTOCOLMO ............................................ 9
RELACIONES CON EL CONVENIO DE BASILEA ............................................................ 15
SECCIÓN II CONSIDERACIÓN DE ALTERNATIVAS EN LA APLICACIÓN DE
LAS MEJORES PRÁCTICAS DISPONIBLES................................................................... 16
CONSIDERACIÓN DE ALTERNATIVAS SEGÚN EL CONVENIO DE ESTOCOLMO ................ 17
CONSIDERACIÓN DE ALTERNATIVAS PARA NUEVAS FUENTES: ABORDAJE MEDIANTE
LISTA DE CHEQUEO ................................................................................................................. 18
II.C. OTRAS CONSIDERACIONES DEL CONVENIO DE ESTOCOLMO ........................................ 21
II.A.
II.B.
SECCIÓN III MEJORES TÉCNICAS DISPONIBLES Y MEJORES PRÁCTICAS
AMBIENTALES: ORIENTACIÓN, PRINCIPIOS Y CONSIDERACIONES
TRANSVERSALES ................................................................................................................ 22
III.B.
III.C.
(i)
(ii)
(iv)
(v)
PRINCIPIOS GENERALES .............................................................................................. 25
CONSIDERACIONES TRANSVERSALES:......................................................................... 27
Productos químicos listados en el Anexo C: Mecanismos de formación ................. 27
Consideraciones sobre gestión/manejo de desechos ............................................ 29
Entrenamiento de decisores y personal técnico ................................................... 44
Ensayos, monitoreo e informes sobre liberaciones .................................................. 45
SECCIÓN IV RECOPILACIÓN DE RESÚMENES........................................................... 46
IV. RECOPILACIÓN DE RESÚMENES DE LAS SECCIONES V Y VI................................................ 47
RESÚMENES POR CATEGORÍAS DE FUENTES – PARTE II DEL ANEXO C..................................... 47
V.A. Incineradores de desechos.................................................................................... 47
V.B. Hornos de cemento que queman desechos peligrosos.......................................... 48
V.C. Producción de pulpa utilizando cloro elemental o productos químicos que lo
generan.............................................................................................................................. 49
V.D
Procesos térmicos en la industria metalúrgica:................................................... 49
RESÚMENES POR CATEGORÍAS DE FUENTES – PARTE III DEL ANEXO C.................................... 51
VI.A. Quema de desechos a cielo abierto, incluída quema en sitios de rellenamiento . 51
VI.B. Procesos térmicos en la industria metalúrgica no mencionados en el Anexo C,
Parte II:............................................................................................................................. 52
VI.C. Fuentes de combustión residencial....................................................................... 54
VI.D. Calderas de servicios e industriales que utilizan combustibles fósiles ................ 54
VI.E. Instalaciones de quema de madera y otra biomasa como combustible................ 55
VI.F. Procesos de producción de sustancias químicas específicas que liberan los
productos químicos listados en el Anexo C....................................................................... 55
VI.G. Crematorios ......................................................................................................... 55
VI.H. Vehículos a motor, particularmente los que queman nafta con plomo ................ 56
VI.I. Destrucción de carcasas animales ....................................................................... 56
VI.J. Teñido y acabado de productos textiles y de cuero .............................................. 58
VI.K. Plantas de fragmentación/desmenuzadoras para el tratamiento de vehículos en el
fin de su vida útil ............................................................................................................... 58
VI.L. Recuperación térmica de cables de cobre ............................................................ 59
VI.M. Refinerías de aceites usados................................................................................. 59
SECCIÓN V ORIENTACIÓN/DIRECTRICES POR CATEGORÍA DE FUENTES:
CATEGORÍA DE FUENTES DE LA PARTE II DEL ANEXO C .................................... 60
V.A. INCINERADORES DE DESECHOS .................................................................................. 61
(i) Desechos sólidos municipales, desechos peligrosos y lodos cloacales.................... 61
(ii)
Desechos médicos................................................................................................. 92
V.B. HORNOS DE CEMENTO QUE QUEMAN DESECHOS PELIGROSOS .................................... 112
V.C. PRODUCCIÓN DE PULPA UTILIZANDO CLORO ELEMENTAL O PRODUCTOS QUÍMICOS QUE
LO GENERAN ......................................................................................................................... 129
V.D. PROCESOS TÉRMICOS EN LA INDUSTRIA METALÚRGICA ............................................ 141
(i) Producción de cobre secundario ............................................................................ 141
(ii)
Plantas de sinterización en la industria del hierro y el acero............................ 150
(iii)
Producción de aluminio secundario................................................................... 163
(iv)
Producción de zinc secundario........................................................................... 172
SECCIÓN VI ....................................................................................................................... .181
ORIENTACIÓN/DIRECTRICES POR CATEGORÍAS DE FUENTES CATEGORÍAS
DE FUENTES DE LA PARTE III DEL ANEXO C .......................................................... 181
VI.A. QUEMA DE DESECHOS A CIELO ABIERTO, INCLUYENDO QUEMA EN SITIOS DE
RELLENAMIENTO................................................................................................................... 182
VI.B. PROCESOS TÉRMICOS EN LA INDUSTRIA METALÚRGICA NO MENCIONADOS EN EL ANEXO
C, PARTE II........................................................................................................................... 195
(i) Producción de plomo secundario ........................................................................... 195
1. Descripción del proceso ......................................................................................... 195
(ii)
Producción de aluminio primario ...................................................................... 205
(iii)
Producción de magnesio..................................................................................... 216
(iv)
Producción de acero secundario ........................................................................ 227
VI.D. CALDERAS DE SERVICIOS E INDUSTRIALES QUE UTILIZAN COMBUSTIBLES FÓSILES... 267
1.2.
Tipos de calderas................................................................................................ 268
VI.E. INSTALACIONES DE QUEMA DE MADERA Y OTRA BIOMASA COMO COMBUSTIBLE....... 283
VI.C. PROCESOS DE FABRICACIÓN DE PRODUCTOS QUÍMICOS QUE LIBERAN PRODUCTOS
QUÍMICOS LISTADOS EN EL ANEXO C .................................................................................... 296
VI.G CREMATORIOS ......................................................................................................... 317
VI.H. Vehículos a motor, particularmente los que queman nafta con plomo .............. 327
VI.I. DESTRUCCIÓN DE CARCASAS DE ANIMALES .............................................................. 333
VI.J. Teñido y acabado de productos textiles y de cuero ............................................ 345
VI.K. Plantas de fragmentación/desmenuzadoras para el tratamiento de vehículos en el
fin de su vida útil ............................................................................................................. 351
VI.L. Recuperación térmica de cables de cobre .......................................................... 352
VI.M. Refinerías de aceites usados............................................................................... 357
Sección I
Introducción
SECCION I. Introducción
I.A.
2
Propósito
De acuerdo al Convenio de Estocolmo sobre Contaminantes Orgánicos Persistentes, las Partes
deberán, en algunos casos promover y, en otros, requerir, el uso de las mejores técnicas
disponibles, como así también alentar la aplicación de las mejores prácticas ambientales.
Resumiendo, cada Parte deberá:
•
Desarrollar, dentro de los dos años de la fecha de entrada en vigor del Convenio para aquélla,
un plan de acción (nacional o regional) en el que se identifiquen, caractericen y hagan frente a
las liberaciones de los productos químicos listados en el Anexo C del mismo. Dicho plan
deberá incluir inventarios de fuentes y considerar las categorías de fuentes listadas en las Partes
I y II del Anexo C de referencia (subpárrafo (a) del Artículo 5);
•
Para nuevas fuentes:
•
Promover y, de acuerdo al cronograma de aplicación de su correspondiente plan de acción,
requerir el empleo de las mejores técnicas disponibles dentro de las categorías de fuentes
identificadas a fin de garantizar las acciones a emprender, centrándose inicialmente en las
categorías de fuentes indicadas en la Parte II del Anexo C. El requerimiento de utilizar las
mejores técnicas disponibles para estas últimas debe ser efectivizado tan pronto como sea
posible, aunque a más tardar cuatro años después de la entrada en vigor del Convenio para esa
Parte (subpárrafo (d) del Artículo 5);
•
Promover, para las categorías identificadas más arriba, el uso de las mejores prácticas
ambientales (subpárrafo (d) del Artículo 5);
•
Promover, en concordancia con los correspondientes planes de acción, las mejores técnicas
disponibles y las mejores prácticas ambientales para categorías de fuentes como las listadas en
la Parte III del Anexo C que una Parte no hubiera encarado en el marco de lo indicado más
arriba (subpárrafo (e) (ii) del Artículo 5);
•
Para fuentes existentes:
•
Promover, en concordancia con los correspondientes planes de acción, las mejores técnicas
disponibles y las mejores prácticas ambientales para las categorías de fuentes listadas en la
Parte II del Anexo C y para categorías de fuentes como las que figuran en la Parte III de dicho
Anexo (subpárrafo (e) (i) del Artículo 5);
Al aplicar las mejores técnicas disponibles y las mejores prácticas ambientales, las Partes tendrán
en cuenta las directrices generales sobre medidas de prevención y reducción de las liberaciones que
figuran en el anexo C y las directrices sobre mejores técnicas disponibles y mejores prácticas
ambientales que se adopten por decisión de la Conferencia de las Partes (ver subpárrafos (d) y (e)
del Artículo 5).
El siguiente borrador de directrices sobre mejores técnicas disponibles y mejores prácticas
ambientales - correspondientes al Artículo 5 y al Anexo C del Convenio - fueron desarrollados por
el Grupo de Expertos sobre Mejores Técnicas Disponibles y Mejores Prácticas Ambientales
establecido al efecto durante la sexta sesión del Comité Intergubernamental de Negociación de un
Instrumento Internacional Jurídicamente Vinculante para la Aplicación de Medidas Internacionales
respecto de Ciertos Contaminantes Organicos Persistentes (ver PNUMA/POPS/INC.6/22, párrafo
75). El Grupo de Expertos ha sometido las directrices y orientaciones generales para su
consideración y posible adopción por la Conferencia de las Partes del Convenio de Estocolmo
durante su primera reunión a celebrarse del 2 al 6 de mayo de 2005.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION I. Introducción
3
De acuerdo al Artículo 5 del Convenio aludido, las directrices y orientaciones generales, una vez
adoptadas por decisión de la Conferencia de las Partes, deben ser tenidas en cuenta cuando se
apliquen las mejores técnicas disponibles y las mejores prácticas ambientales en función de los
subpárrafos (d) y (e) de dicho Artículo. Pueden ser empleadas también para asistir al proceso de
toma de decisiones a nivel país en la implementación de planes de acción u otras actividades
relacionadas con las obligaciones emergentes del Artículo 5 y del Anexo C.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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SECCION I. Introducción
I.B.
4
Estructura del documento y utilización de las
directrices y orientación
La Sección I del documento es una introducción que incluye su propósito y estructura, una somera
descripción de las características y los riesgos asociados a los productos químicos listados en el
Anexo C del Convenio de Estocolmo, las previsiones directamente relevantes del Artículo 5 y el
Anexo C de dicho Convenio, un resumen de las medidas requeridas según tales previsiones y una
explicación de las relaciones entre estas últimas y el Convenio de Basilea sobre el Control de los
Movimientos Transfronterizos de Desechos Peligrosos y su Eliminación.
La Sección II provee orientación sobre la consideración de alternativas, incluyendo una lista de
chequeo que puede utilizarse en la aplicación de las mejores técnicas disponibles a nuevas fuentes,
como así también información y otras consideraciones respecto al Convenio de Estocolmo.
Por su parte, la Sección III incorpora directrices generales, principios de aplicación y
descripciones relativas a aspectos transversales a múltiples categorías de fuentes.
La Sección IV constituye una compilación de los resúmenes provistos para cada categoría de
fuentes en las secciones V y VI.
Las Secciones V y VI contienen directrices específicas para cada categoría de las fuentes
enumeradas en las Partes II y III del Anexo C del Convenio de Estocolmo. Para cada una de las
directrices específicas para cada fuente, se provee la siguiente información:
•
Descripción del proceso;
•
Fuentes de los productos quimicos enumerados en el Anexo C;
•
Medidas primarias y secundarias;
•
Estándares de desempeño;
•
Informes sobre desempeño.
Para cada una de las directrices, se brindan asimismo referencias e información bibliográfica.
La lista completa de referencias e información bibliográfica para la totalidad de las directrices y de
la orientación puede encontrarse en: www.pops.int. Este sitio puede actualizarse a medida que se
dispone de nueva información de relevancia.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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SECCION I. Introducción
I.C.
5
Productos químicos listados en el Anexo C:
Definición, riesgos, toxicidad
1.
¿Cuáles son los productos químicos listados en el Anexo C?
1.1.
Definición
Los productos químicos enumerados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo incluyen: dibenzop-dioxinas policloradas (PCDD), dibenzofuranos policlorados (PCDF), bifenilos policlorados
(PCB) y hexaclorobenceno (HCB).
1.2.
Características
Los productos químicos listados en el Anexo C, además de su probada toxicidad, son persistentes,
bioacumulativos y susceptibles de ser transportados a grandes distancias. Los productos químicos
persistentes no se degradan fácilmente en el ambiente. Los bioacumulativos son habitualmente
solubles en grasas y alcanzan los niveles superiores de la cadena trófica, incluyendo al hombre. Los
productos químicos enumerados en el Anexo C, como compuestos semi – volátiles, sufren una
serie de evaporaciones y condensaciones en el ambiente, que los hace altamente móviles.
1.3.
Usos
Las PCDD y los PCDF nunca han sido utilizados como productos comerciales ni fueron
manufacturados intencionalmente para ningún otro propósito que no fuera el de su empleo en
laboratorio.
Los PCB han sido usados como refrigerantes y lubricantes en transformadores, capacitores y otro
tipo de equipamiento eléctrico pues no se queman fácilmente y resultan buenos aislantes. Entre
otras cosas, los productos que pueden contener PCB incluyen a los antiguos tubos fluorescentes de
iluminación y a aparatos eléctricos que pudieran contener capacitores con PCB.
El HCB ha sido ampliamente utilizado como plaguicida en la protección de semillas de cebolla y
sorgo, trigo y otro tipo de granos contra los hongos. También se lo ha empleado en la fabricación
de fuegos de artificio, municiones y goma sintética, habiéndoselo usado asimismo como solvente
en la producción de plaguicidas.
Las directrices y orientación general que se proporcionan a continuación no resultan, sin embargo,
aplicables a la producción comercial del PCB y el HCB sino, más bien, a aquellos procesos que
inadvertidamente conducen a su formación y liberación.
2.
¿Cuáles son los riesgos para los seres humanos derivados de los
productos químicos enumerados en el Anexo C?
2.1.
Exposición
Dado que los compuestos químicos listados en el Anexo C se encuentran en la totalidad del
ambiente, todas las criaturas vivientes, incluidos los seres humanos, se han visto expuestas a los
mismos. Esta exposición surge, fundamentalmente, a través de los alimentos grasos, como es el
caso de la leche materna, aunque también puede derivar de situaciones accidentales u
ocupacionales. Los efectos sobre la salud asociados a esta exposición dependen de una gran
variedad de factores, entre los que encontramos el nivel, tiempo y frecuencia de exposición.
2.2.
PCDD y PCDF
Gran parte de la información acerca de la toxicidad de estos productos químicos se basa en estudios
extensivos efectuados para el miembro más tóxico de la familia, la 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-pdioxina (TCDD), sobre animales experimentales. La TCDD y sus compuestos asociados pueden
generar una amplia variedad de efectos en los animales, pudiendo llegar a producir también
muchos de éstos en los seres humanos.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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SECCION I. Introducción
6
La Agencia Internacional de Investigaciones sobre el Cáncer (IARC), dependiente de la
Organización Mundial de la Salud (OMS) identificó a la 2,3,7,8-TCDD como la más tóxica de las
dioxinas - carcinógena para los humanos - en base, esencialmente, a estudios de casos relacionados
a intensas exposiciones ocupacionales o accidentales. Los estudios sobre animales han demostrado
también que las exposiciones de largo plazo a PCDD/PCDF incrementan el riesgo de contraer
cáncer.
La exposición a la TCDD resulta en una amplia gama de efectos sobre los procesos reproductivos y
de desarrollo en una serie de especies de animales experimentales que incluyen: viabilidad
reducida, alteraciones estructurales, retardos en el crecimiento y alteraciones funcionales. Existe
asimismo evidencia de efectos sobre el comportamiento neurológico, las funciones inmunológicas
y varias de las endócrinas, incluyendo las de la tiroides. Como consecuencia de esta evidencia
sobre los animales, particularmente a altas dosis pero, en algunos casos, a dosis cercanas a aquéllas
que resultan relevantes para los seres humanos, la comunidad científica está preocupada acerca de
la ocurrencia potencial de estos mismos efectos en el hombre, particularmente los relacionados a la
exposición prenatal para niños en desarrollo.
2.3.
PCB
Los efectos sobre la salud más comúnmente observados en gente expuesta a grandes cantidades de
PCB se relacionan con problemas dermatológicos. Estudios realizados sobre trabajadores expuestos
han demostrado cambios en la sangre y la orina que pueden indicar daño hepático. En los
incidentes de Yusho y Yucheng, cada uno de los cuales implicó cerca de 2000 casos, las
poblaciones japonesa y taiwanesa se vieron expuestas a elevadas concentraciones de PCB y PCDF
a través del consumo de aceite de arroz contaminado, entre otros, los casos de enfermedades
hepáticas fatales fueron de 2 a 3 veces más frecuentes que las tasas nacionales para ambas
poblaciones (IARC). No es probable que las exposiciones a PCB para la población en general
resulten en efectos dermatológicos o hepáticos. La mayoría de los estudios relacionados con los
efectos de los PCB sobre la salud para la población en general se centraron en niños de madres
expuestas.
El IARC ha determinado que los PCB son probablemente carcinógenos para los seres humanos.
Por otro lado, unos pocos estudios efectuados sobre trabajadores indican que los PCB se asocian a
ciertos tipos de cáncer en los seres humanos, como el de hígado y el tracto biliar. Asimismo,
estudios realizados sobre ratas, a las que se hizo consumir alimentos con elevados contenidos de
PCB durante dos años, resultaron en el desarrollo de cáncer de hígado por parte de aquéllas.
Los PCB pueden ser asociados a efectos sobre el desarrollo y las funciones endócrinas. Mujeres
expuestas a niveles relativamente altos de PCB en sus lugares de trabajo o que consumieron
grandes cantidades de pescado contaminado con PCB dieron a luz niños que, al nacer, presentaron
pesos levemente menores que aquéllos nacidos de madres no expuestas. Bebes nacidos de madres
que consumieron pescado contaminado con PCB también presentaron respuestas anormales al ser
sometidos a pruebas de comportamiento infantil. Algunos de estos comportamientos, como los
problemas motores y el decrecimiento de la memoria de corto-plazo, duraron varios años.
2.4.
HCB
El Departamento de Salud y Servicios Humanos de los Estados Unidos de Norteamérica ha
determinado que puede razonablemente esperarse que el HCB sea carcinógeno. Estudios realizados
sobre animales demuestran que la ingestión a largo plazo de grandes cantidades de HCB puede
producir daños al: hígado, tiroides, huesos, riñones y sangre, como asimismo a los sistemas
nervioso, inmunológico y endócrino.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION I. Introducción
7
3.
¿Cómo se mide la toxicidad de los productos químicos
enumerados en el Anexo C?
3.1.
Toxicidad equivalente
Para los PCDD/PCDF, los compuestos más tóxicos tienen cloros en las posiciones 2, 3, 7 y 8. Para
los PCB, la mayor toxicidad se da en los compuestos dónde la molécula puede asumir una
conformación planar, análoga a la de los PCDD/PCDF. La toxicidad de las mezclas de estos
materiales se evalúa como un único número denominado equivalente tóxico (EQT).
Para determinar el EQT de una mezcla, se multiplica la cantidad de cada uno de los miembros
tóxicos de la familia por un factor de ponderación relacionado con el producto químico más tóxico,
la 2,3,7,8 TCDD. A este factor de ponderación se lo denomina factor de equivalencia de toxicidad
(FET). El primer esquema, desarrollado por el Comité sobre Desafíos para la Sociedad Moderna de
la Organización del Tratado del Atlántico Norte en 1988, y llamado FETs-I, cubrió 17
PCDD/PCDF. Veintinueve de los 419 PCDD, PCDF y PCB individuales tienen FETs asignados
por la OMS en 1997 (Tabla 1). El HCB no posee FET.
3.2.
Ingestas tolerables
La ingesta diaria tolerable (IDT) es la cantidad diaria ingerida por Kg de peso corporal de una
substancia química que se entiende no genera manifestaciones de efectos sobre la salud si se la
ingiere todos los días durante la vida entera. La IDT establecida por la OMS en 1998 para los
productos químicos que contribuyen al EQT fue fijada en 1–4 pg/kg peso corporal/día.1 En 2001, el
Comité Conjunto FAO/OMS de Expertos en Aditivos Alimentarios (JECFA) estipuló una ingesta
mensual tolerable provisoria (IMTP) de 70 pg/kg peso corporal/mes, que se aproxima a 2,3 pg/kg
peso corporal/día.
Tabla 1. Factores de Equivalencia de Toxicidad
Congénere
OMS/97
FETs
Mamíferos
I-FETs
PCDD
2,3,7,8-TCDD
1,2,3,7,8-PeCDD
1,2,3,4,7,8-HxCDD
1,2,3,7,8,9-HxCDD
1,2,3,6,7,8-HxCDD
1,2,3,4,6,7,8-HpCDD
1,2,3,4,6,7,8,9-OCDD
1
1
0,1
0,1
0,1
0,01
0,0001
1
0,5
0,1
0,1
0,1
0,01
0,001
0,1
0,05
0,5
0,1
0,1
0,1
0,1
0,01
0,01
0,0001
0,1
0,05
0,5
0,1
0,1
0,1
0,1
0,01
0,01
0,001
PCDF
2,3,7,8-TCDF
1,2,3,7,8-PeCDF
2,3,4,7,8-PeCDF
1,2,3,4,7,8-HxCDF
1,2,3,7,8,9-HxCDF
1,2,3,6,7,8-HxCDF
2,3,4,6,7,8-HxCDF
1,2,3,4,6,7,8-HpCDF
1,2,3,4,7,8,9-HpCDF
1,2,3,4,6,7,8,9-OCDF
1
1 pg (picogramo) = 1 × 10-15 kilogramos (1 × 10-12 gramos).
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SECCION I. Introducción
Congénere
8
OMS/97
FETs
Mamíferos
I-FETs
PCB
77
81
105
114
118
123
126
156
157
167
169
189
Nº IUPAC
Estructura
3,3',4,4'-TCB
3,4,4',5-TCB
2,3,3',4,4'-PeCB
2,3,4,4',5-PeCB
2,3',4,4',5-PeCB
2',3,4,4',5-PeCB
3,3',4,4',5-PeCB
2,3,3',4,4',5-HxCB
2,3,3',4,4',5'-HxCB
2,3',4,4',5,5'-HxCB
3,3',4,4',5,5'-HxCB
2,3,3',4,4',5,5'-HpCB
0,0001
0,0001
0,0001
0,0005
0,0001
0,0001
0,1
0,0005
0,0005
0,00001
0,01
0,0001
n.a.
Referencias
Documentos
Gobierno de Japón. 2003. Dioxins. Folleto de información. Gobierno de Japón, Ministerio de
Ambiente, Departamento de Gestión Ambiental Bureau, Oficina de Control de Dioxinas.
Sitios Web
Comité Conjunto FAO/OMS de Expertos en Aditivos Alimentarios (JECFA). Quincuagésimo
séptima reunión del Comité Conjunto FAO/OMS de Expertos en Aditivos Alimentarios, Roma, 5
al14 de junio 2001, RESUMEN Y CONCLUSIONES. www.fao.org/es/esn/jecfa/index_en.stm.
Centro para el Control de Enfermedades de los Estados Unidos de Norteamérica. TOXFAQs for
Hexachlorobenzene. Agencia para las Sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades.
www.atsdr.cdc.gov/tfacts90.html.
Centro para el Control de Enfermedades de los Estados Unidos de Norteamérica. TOXFAQs for
Polychlorinated Biphenyls. Agencia para las Sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades.
www.atsdr.cdc.gov/tfacts17.html.
Monografías de la Agencia Internacional de Investigaciones sobre el Cáncer (IARC).
www.monographs.iarc.fr
OMS (Organización Mundial de la Salud). Dioxins and Their Effect on Human Health. OMS,
Ginebra. www.who.int/mediacentre/factsheets/fs225/en/.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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SECCION I. Introducción
I.D.
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Articulo 5 y Anexo C del Convenio de Estocolmo
Apartado1. Artículo 5 del Convenio de Estocolmo
Artículo 5
Medidas para reducir o eliminar las liberaciones derivadas de la producción no intencional
Cada Parte adoptará como mínimo las siguientes medidas para reducir las liberaciones totales derivadas
de fuentes antropogénicas de cada uno de los productos químicos incluidos en el anexo C, con la meta
de seguir reduciéndolas al mínimo y, en los casos en que sea viable, eliminarlas definitivamente:
(a) Elaborará en un plazo de dos años a partir de la entrada en vigor del presente Convenio
para dicha Parte, y aplicará ulteriormente, un plan de acción o, cuando proceda, un plan de acción
regional o subregional como parte del plan de aplicación especificado en el artículo 7, destinado a
identificar, caracterizar y combatir las liberaciones de los productos químicos incluidos en el anexo C y
a facilitar la aplicación de los apartados (b) a (e). En el plan de acción se incluirán los elementos
siguientes:
(i) Una evaluación de las liberaciones actuales y proyectadas, incluida la preparación y el
mantenimiento de inventarios de fuentes y estimaciones de liberaciones, tomando en
consideración las categorías de fuentes que se indican en el anexo C;
(ii) Una evaluación de la eficacia de las leyes y políticas de la Parte relativas al manejo de esas
liberaciones;
(iii) Estrategias para cumplir las obligaciones estipuladas en el presente párrafo, teniendo en
cuenta las evaluaciones mencionadas en los incisos i) y ii);
(iv) Medidas para promover la educación, la capacitación y la sensibilización sobre esas
estrategias;
(v) Un examen quinquenal de las estrategias y su éxito en cuanto al cumplimiento de las
obligaciones estipuladas en el presente párrafo; esos exámenes se incluirán en los informes
que se presenten de conformidad con el artículo 15;
(vi) Un calendario para la aplicación del plan de acción, incluidas las estrategias y las medidas
que se señalan en ese plan;
(b) Promover la aplicación de las medidas disponibles, viables y prácticas que permitan lograr
rápidamente un grado realista y significativo de reducción de las liberaciones o de eliminación de
fuentes;
(c) Promover el desarrollo y, cuando se considere oportuno, exigir la utilización de materiales,
productos y procesos sustitutivos o modificados para evitar la formación y liberación de productos
químicos incluidos en el anexo C, teniendo en cuenta las orientaciones generales sobre medidas de
prevención y reducción de las liberaciones que figuran en el anexo C y las directrices que se adopten
por decisión de la Conferencia de las Partes;
(d) Promover y, de conformidad con el calendario de aplicación de su plan de acción, requerir
el empleo de las mejores técnicas disponibles con respecto a las nuevas fuentes dentro de las categorías
de fuentes que según haya determinado una Parte justifiquen dichas medidas con arreglo a su plan de
acción, centrándose especialmente en un principio en las categorías de fuentes incluidas en la parte II
del anexo C. En cualquier caso, el requisito de utilización de las mejores técnicas disponibles con
respecto a las nuevas fuentes de las categorías incluidas en la lista de la parte II de ese anexo se
adoptarán gradualmente lo antes posible, pero a más tardar cuatro años después de la entrada en vigor
del Convenio para esa Parte. Con respecto a las categorías identificadas, las Partes promoverán la
utilización de las mejores prácticas ambientales. Al aplicar las mejores técnicas disponibles y las
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION I. Introducción
10
mejores prácticas ambientales, las Partes deberán tener en cuenta las directrices generales sobre
medidas de prevención y reducción de las liberaciones que figuran en dicho anexo y las directrices
sobre mejores técnicas disponibles y mejores prácticas ambientales que se adopten por decisión de la
Conferencia de las Partes;
(e) Promover, de conformidad con su plan de acción, el empleo de las mejores técnicas
disponibles y las mejores prácticas ambientales:
(i) Con respecto a las fuentes existentes dentro de las categorías de fuentes incluidas en la
parte II del anexo C y dentro de las categorías de fuentes como las que figuran en la parte
III de dicho anexo; y
(ii) Con respecto a las nuevas fuentes, dentro de categorías de fuentes como las incluidas en la
parte III del anexo C a las que una Parte no se haya referido en el marco del apartado d).
Al aplicar las mejores técnicas disponibles y las mejores prácticas ambientales las Partes tendrán en
cuenta las directrices generales sobre medidas de prevención y reducción de las liberaciones que
figuran en el anexo C y las directrices sobe mejores técnicas disponibles y mejores prácticas
ambientales que se adopten por decisión de la Conferencia de las Partes;
(f) A los fines del presente párrafo y del anexo C:
(i) Por “mejores técnicas disponibles” se entiende la etapa más eficaz y avanzada en el
desarrollo de actividades y sus métodos de operación que indican la idoneidad práctica de
técnicas específicas para proporcionar en principio la base de la limitación de las
liberaciones destinada a evitar y, cuando no sea viable, reducir en general las liberaciones
de los productos químicos incluidos en la parte I del anexo C y sus efectos en el medio
ambiente en su conjunto. A este respecto:
(ii) “Técnicas” incluye tanto la tecnología utilizada como el modo en que la instalación es
diseñada, construida, mantenida, operada y desmantelada;
(iii) “Disponibles” son aquellas técnicas que resultan accesibles al operador y que se han
desarrollado a una escala que permite su aplicación en el sector industrial pertinente en
condiciones económica y técnicamente viables, teniendo en consideración los costos y las
ventajas; y
(iv) Por “mejores” se entiende más eficaces para lograr un alto grado general de protección del
medio ambiente en su conjunto;
(v) Por “mejores prácticas ambientales” se entiende la aplicación de la combinación más
adecuada de medidas y estrategias de control ambiental;
(vi) Por “nueva fuente” se entiende cualquier fuente cuya construcción o modificación
sustancial se haya comenzado por lo menos un año después de la fecha de:
a. Entrada en vigor del presente Convenio para la Parte interesada; o
b. Entrada en vigor para la Parte interesada de una enmienda del anexo C en virtud de la
cual la fuente quede sometida a las disposiciones del presente Convenio exclusivamente
en virtud de esa enmienda.
(g) Una Parte podrá utilizar valores de límite de liberación o pautas de comportamiento para
cumplir sus compromisos de aplicar las mejores técnicas disponibles con arreglo al presente párrafo.
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SECCION I. Introducción
11
Apartado 2. Anexo C del Convenio de Estocolmo
Anexo C
PRODUCCIÓN NO INTENCIONAL
Parte I: Contaminantes orgánicos persistentes sujetos a los requisitos del artículo 5
El presente anexo se aplica a los siguientes contaminantes orgánicos persistentes, cuando se forman y se
liberan de forma no intencional a partir de fuentes antropógenas:
Producto químico
Dibenzoparadioxinas y dibenzofuranos policlorados (PCDD/PCDF)
Hexaclorobenceno (HCB) (No. CAS: 118-74-1)
Bifenilos policlorados (PCB)
Parte II
Categorías de fuentes
Las dibenzoparadioxinas y los dibenzofuranos policlorados, el hexaclorobenceno, y los bifenilos
policlorados se forman y se liberan de forma no intencionada a partir de procesos térmicos, que comprenden
materia orgánica y cloro, como resultado de una combustión incompleta o de reacciones químicas. Las
siguientes categorías de fuentes industriales tienen un potencial de formación y liberación relativamente
elevadas de estos productos químicos al medio ambiente:
(a) Incineradoras de desechos, incluidas las coincineradoras de desechos municipales, peligrosos o
médicos o de fango cloacal;
(b) Desechos peligrosos procedentes de la combustión en hornos de cemento;
(c) Producción de pasta de papel utilizando cloro elemental o productos químicos que producen cloro
elemental para el blanqueo;
(d) Los siguientes procesos térmicos de la industria metalúrgica:
(i) Producción secundaria de cobre;
(ii) Plantas de sinterización en la industria del hierro e industria siderúrgica;
(iii) Producción secundaria de aluminio;
(iv) Producción secundaria de zinc.
Parte III
Categorías de fuentes
Pueden también producirse y liberarse en forma no intencionada dibenzoparadioxinas y dibenzofuranos
policlorados, hexaclorobenceno y bifenilos policlorados a partir de las siguientes categorías de fuentes, en
particular:
(a) Quema a cielo abierto de desechos, incluida la quema en vertederos;
(b) Procesos térmicos de la industria metalúrgica no mencionados en la parte II;
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SECCION I. Introducción
12
(c) Fuentes de combustión domésticas;
(d) Combustión de combustibles fósiles en centrales termoeléctricas o calderas industriales;
(e) Instalaciones de combustión de madera u otros combustibles de biomasa;
(f) Procesos de producción de productos químicos determinados que liberan de forma no intencional
contaminantes orgánicos persistentes formados, especialmente la producción de clorofenoles y cloranil;
(g) Crematorios;
(h) Vehículos de motor, en particular los que utilizan gasolina con plomo como combustible;
(i) Destrucción de carcasas de animales;
(j) Teñido (con cloranil) y terminación (con extracción alcalina) de textiles y cueros;
(k) Plantas de desguace para el tratamiento de vehículos una vez acabada su vida útil;
(l) Combustión lenta de cables de cobre;
(m) Desechos de refinerías de petróleo.
Parte IV
Definiciones
1. A efectos del presente anexo:
(a) Por “bifenilos policlorados” se entienden compuestos aromáticos formados de tal manera que los
átomos de hidrógeno en la molécula bifenilo (2 anillos bencénicos unidos entre sí por un enlace único carbonocarbono) pueden ser sustituidos por hasta diez átomos de cloro; y
(b) Las “dibenzoparadioxinas policloradas” y los “dibenzofuranos policlorados”, son compuestos
tricíclicos aromáticos constituidos por dos anillos bencénicos unidos entre sí, en el caso de las
dibenzoparadioxinas policloradas por dos atómos de oxígeno, y en el caso de los dibenzofuranos policlorados
por un átomo de oxígeno y un enlace carbono-carbono y cuyos átomos de hidrógeno pueden ser sustituidos por
hasta ocho átomos de cloro.
2. En el presente anexo la toxicidad de las dibenzoparadioxinas y los dibenzofuranos policlorados, se expresa
utilizando el concepto de equivalencia tóxica, que mide la actividad tóxica relativa tipo dioxina de distintos
congéneres de las dibenzoparadioxinas y los dibenzofuranos policlorados, bifenilos policlorados coplanares en
comparación con la 2,3,7,8-tetraclorodibenzoparadioxina. Los valores del factor tóxico equivalente que se
utilizarán a efectos del presente Convenio serán coherentes con las normas internacionales aceptadas, en primer
lugar con los valores del factor tóxico equivalente para mamíferos de la Organización Mundial de la Salud de
1998 con respecto a las dibenzoparadioxinas y dibenzofuranos policlorados y bifenilos policlorados coplanares.
Las concentraciones se expresan en equivalentes tóxicos.
Parte V
Orientaciones generales sobre las mejores técnicas disponibles
y las mejores prácticas ambientales
En esta parte se transmiten a las Partes orientaciones generales sobre la prevención o reducción de las
liberaciones de los productos químicos incluidos en la parte I.
A. Medidas generales de prevención relativas a las mejores técnicas
disponibles y a las mejores prácticas ambientales
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SECCION I. Introducción
13
Debe asignarse prioridad al estudio de criterios para evitar la formación y la liberación de los productos
químicos incluidos en la parte I. Entre las medidas útiles podrían incluirse:
(a) Utilización de una tecnología que genere pocos desechos;
(b) Utilización de sustancias menos peligrosas;
(c) Fomento de la regeneración y el reciclado de los desechos y las sustancias generadas y
utilizadas en los procesos;
(d) Sustitución de materias primas que sean contaminantes orgánicos persistentes o en el caso de que
exista un vínculo directo entre los materiales y las liberaciones de contaminantes orgánicos persistentes de la
fuente;
(e) Programas de buen funcionamiento y mantenimiento preventivo;
(f) Mejoramiento de la gestión de desechos con miras a poner fin a la incineración de desechos a cielo
abierto y otras formas incontroladas de incineración, incluida la incineración de vertederos. Al examinar las
propuestas para construir nuevas instalaciones de eliminación de desechos, deben considerarse alternativas
como, por ejemplo, las actividades para reducir al mínimo la generación de desechos municipales y médicos,
incluidos la regeneración de recursos, la reutilización, el reciclado, la separación de desechos y la promoción de
productos que generan menos desechos. Dentro de este criterio deben considerarse cuidadosamente los
problemas de salud pública;
(g) Reducción al mínimo de esos productos químicos como contaminantes en otros productos;
(h) Evitación del cloro elemental o productos químicos que generan cloro elemental para
blanqueo.
B. Mejores técnicas disponibles
El concepto de mejores técnicas disponibles no está dirigido a la prescripción de una técnica o tecnología
específica, sino a tener en cuenta las características técnicas de la instalación de que se trate, su ubicación
geográfica y las condiciones ambientales locales. Las técnicas de control apropiadas para reducir las liberaciones
de los productos químicos incluidos en la parte I son en general las mismas. Al determinar las mejores técnicas
disponibles se debe prestar atención especial, en general o en casos concretos, a los factores que figuran, a
continuación teniendo en cuenta los costos y beneficios probables de una medida y las consideraciones de
precaución y prevención:
(a) Consideraciones generales:
(i) Naturaleza, efectos y masa de las emisiones de que se trate: las técnicas pueden variar
dependiendo de las dimenciones de la fuente;
(ii) Fechas de puesta en servicio de las instalaciones nuevas o existentes;
iii) Tiempo necesario para incorporar la mejor técnica disponible;
(iv) Consumo y naturaleza de las materias primas utilizadas en el proceso y su eficiencia energética;
(v) Necesidad de evitar o reducir al mínimo el impacto general de las liberaciones en el medio
ambiente y los peligros que representan para éste;
(vi) Necesidad de evitar accidentes y reducir al mínimo sus consecuencias para el medio ambiente;
(vii) Necesidad de salvaguardar la salud ocupacional y la seguridad en los lugares de trabajo;
(viii) Procesos, instalaciones o métodos de funcionamiento comparables que se han ensayado con
resultados satisfactorios a escala industrial;
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SECCION I. Introducción
14
(ix) Avances tecnológicos y cambio de los conocimientos y la comprensión en el ámbito científico.
(b) Medidas de reducción de las liberaciones de carácter general: Al examinar las propuestas de
construcción de nuevas instalaciones o de modificación importante de instalaciones existentes que utilicen
procesos que liberan productos químicos de los incluidos en el presente anexo, deberán considerarse de manera
prioritaria los procesos, técnicas o prácticas de carácter alternativo que tengan similar utilidad, pero que eviten la
formación y liberación de esos productos químicos. En los casos en que dichas instalaciones vayan a construirse
o modificarse de forma importante, además de las medidas de prevención descritas en la sección A de la parte V,
para determinar las mejores técnicas disponibles se podrán considerar también las siguientes medidas de
reducción:
(i) Empleo de métodos mejorados de depuración de gases de combustión, tales como la oxidación
térmica o catalítica, la precipitación de polvos o la adsorción;
ii) Tratamiento de residuos, aguas residuales, desechos y fangos cloacales mediante, por ejemplo,
tratamiento térmico o volviéndolos inertes o mediante procesos químicos que eliminen su
toxicidad;
iii) Cambios de los procesos que den lugar a la reducción o eliminación de las liberaciones, tales
como la adopción de sistemas cerrados;
iv) Modificación del diseño de los procesos para mejorar la combustión y evitar la formación de los
productos químicos incluidos en el anexo, mediante el control de parámetros como la
temperatura de incineración o el tiempo de permanencia.
C. Mejores prácticas ambientales
La Conferencia de las Partes podrá elaborar orientación con respecto a las mejores prácticas ambientales.
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SECCION I. Introducción
I.E.
15
Relaciones con el Convenio de Basilea
El Convenio de Basilea sobre el Control de los Movimientos Transfronterizos de Desechos
Peligrosos y su Eliminación fue adoptado en 1989 y entró en vigor en 1992. Éste es el otro acuerdo
global que, junto con el de Estocolmo, resulta de relevancia directa en materia de aplicación de las
mejores técnicas disponibles y las mejores prácticas ambientales a los productos químicos listados
en el Anexo C de este último. El Convenio de Basilea pone el énfasis en que los países
exportadores aseguren que los residuos peligrosos sean manejados de manera ambientalmente
racional durante su transferencia y dentro del país importador. Este acuerdo estipula obligaciones
para los países Parte con el objeto de, entre otras cosas: minimizar la generación de desechos
peligrosos, asegurar la disponibilidad de instalaciones adecuadas de tratamiento y disposición final,
y asegurar también una gestión ambientalmente racional de dichos residuos.
La sección final del Artículo 6 del Convenio de Estocolmo, que trata sobre las medidas para reducir
o eliminar liberaciones a partir de existencias y desechos, prevé que la Conferencia de las Partes
del mencionado Convenio “cooperará estrechamente con los órganos pertinentes del Convenio de
Basilea … para, entre otras cosas: adoptar medidas para establecer, cuando proceda, los niveles de
concentración de los productos químicos incluidos en los anexos … C para definir el bajo
contenido de contaminante orgánico persistente a que se hace referencia en el inciso ii) del
apartado d) del párrafo 1.”2
Con esos objetivos en mente, las Partes del Convenio de Basilea han desarrollado Directrices
Técnicas que fueron adoptadas durante la séptima sesión de la Conferencia de las Partes llevada a
cabo en octubre de 2004. Se prevé que la Conferencia de las Partes del Convenio de Estocolmo
considere dichas directrices, como están o modificadas, al proporcionar orientación, entre otras
cosas, respecto a las mejores técnicas disponibles y las mejores prácticas ambientales a aplicar a la
destrucción o transformación irreversible de los contaminantes orgánicos persistentes como
desechos. Esas Directrices Técnicas podrían convertirse en una descripción de las mejores técnicas
disponibles, y podrían también indicar los niveles de destrucción y remoción que resultan posibles
en óptimas condiciones
2
El párrafo 1 (d) (ii) del Artículo 6 del Convenio de Estocolmo establece que cada Parte: “(d) Adoptará las medidas
necesarias para que esos desechos, incluídos los productos y artículos, cuando se convierten en desechos. … (ii) Se
eliminen de un modo tal que el contenido del contaminante orgánico persistente se destruya o se transforme en forma
irreversible de manera que no presente las características de contaminante orgánico persistente o, de no ser así, se
eliminen en forma ambientalmente racional cuando la destrucción o la transformación irreversible no represente la
opción preferible desde el punto de vista del medio ambiente o su contenido de contaminante orgánico persistente sea
bajo, teniendo en cuenta las reglas, normas, y directrices internacionales, incluidas las que puedan elaborarse de
acuerdo con el párrafo 2, y los regímenes mundiales y regionales pertinentes que rigen la gestión de los desechos
peligrosos.”
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Sección II
Consideración de alternativas en la
aplicación de las mejores prácticas disponibles
17
SECCION II Consideración de alternativas en la aplicación de MTD
II.A.
Consideración de alternativas según el Convenio de
Estocolmo
El Artículo 5 y el Anexo C del Convenio de Estocolmo, considerados en conjunto, sugieren que
cuando las Partes requieran el empleo de las mejores técnicas disponibles para nuevas fuentes,
deben hacerlo prestando atención prioritaria a las alternativas de proceso, técnicas o prácticas que
presenten una utilidad similar pero que eviten la formación y liberación de los productos químicos
enumerados en el Anexo C. Más específicamente:1
•
Cada Parte del Convenio de Estocolmo deberá: “promover y, de conformidad con el calendario
de aplicación de su plan de acción, requerir el empleo de las mejores técnicas disponibles con
respecto a las nuevas fuentes dentro de las categorías de fuentes que según haya determinado
una Parte justifiquen dichas medidas con arreglo a su plan de acción, centrándose
especialmente en un principio en las categorías de fuentes incluidas en la parte II del anexo C.
… Al aplicar las mejores técnicas disponibles y las mejores prácticas ambientales, las Partes
deberán tener en cuenta las directrices generales sobre medidas de prevención y reducción de
las liberaciones que figuran en dicho anexo y las directrices sobre mejores técnicas disponibles
y mejores prácticas ambientales que se adopten por decisión de la Conferencia de las Partes.”2
•
En la toma de decisiones acerca de las medidas de prevención relacionadas tanto con las
mejores técnicas disponibles como con las mejores prácticas ambientales “[d]ebe asignarse
prioridad al estudio de criterios para evitar la formación y la liberación de los productos
químicos incluidos en la Parte I.”3
•
“El concepto de mejores técnicas disponibles no está dirigido a la prescripción de una técnica o
tecnología específica, sino a tener en cuenta las características técnicas de la instalación de que
se trate, su ubicación geográfica y las condiciones ambientales locales.”4
•
En aquellas circunstancias en que las autoridades determinen que deben aplicarse las mejores
técnicas disponibles y “[a]l examinar las propuestas de construcción de nuevas instalaciones o
de modificación importante de instalaciones existentes que utilicen procesos que liberan
productos químicos de los incluidos en el presente anexo, deberán considerarse de manera
prioritaria los procesos, técnicas o prácticas de carácter alternativo que tengan similar utilidad,
pero que eviten la formación y liberación de esos productos químicos.”5
En la consideración de alternativas bajo circunstancias que requieran la utilización de las mejores
técnicas disponibles para nuevas fuentes, las Partes pueden utilizar la orientación que a
continuación se explicita.
1
2
3
4
5
En los items que siguen, los textos que se citan son tomados directamente de las secciones del Convenio a las que se
hace referencia.
Ver Artículo 5 (d).
Ver Anexo C, Parte V, sección A.
Ver Anexo C, Parte V, sección B.
Ver Anexo C, Parte V, sección B, subpárrafo (b).
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18
SECCION II Consideración de alternativas en la aplicación de MTD
II.B.
1.
Consideración de alternativas para nuevas fuentes:
Abordaje mediante lista de chequeo
El Convenio de Estocolmo y las nuevas fuentes
En algunas circunstancias, las Partes se ven obligadas a requerir el empleo de las mejores técnicas
disponibles para ciertas nuevas fuentes.6 Esto ocurre ante una propuesta de construcción o
modificación substancial de una instalación inscripta dentro de una categoría de fuente que, según
el plan de acción de la Parte de que se trate, debe incorporar las mejores prácticas ambientales (con
un énfasis inicial en las categorías de fuentes identificadas en la Parte II del Anexo C del Convenio
de Estocolmo). En tales casos, debe darse prioridad a las alternatives de procesos, técnicas o
prácticas de similar utilidad pero que evitan la formación y liberación de los productos químicos
enumerados en el citado Anexo C.
En este aspecto, el Convenio de Estocolmo es ambicioso, ya que fomenta la búsqueda de procesos,
técnicas y prácticas que eviten la formación y liberación de contaminantes orgánicos persistentes,
alentando a las Partes a brindar a esta búsqueda especial consideración. Sin embargo, ésto no puede
ser interpretado como que deben evitarse las instalaciones con potencial de formación y liberación
al ambiente de los productos químicos listados en el Anexo C del Convenio, tales como aquéllos
correspondientes a las categorías de fuentes enumeradas en las Partes II y III del mismo. La
eliminación completa puede no ser práctica o factible, y las fuentes listadas en las Partes II y III
responden a propósitos útiles. El término “similar utilidad” del Anexo C puede ser entendido,
hablando en términos generales, como que se toma en cuenta la factibilidad de las diversas
opciones, incluída una instalación nueva originalmente propuesta, como así también las posibles
alternativas que se están considerando.
2.
Abordaje mediante lista de chequeo para la consideración de
alternativas
Cuando los decisores se hallan abocados a considerar distintas alternativas de aplicación de las
mejores técnicas disponibles a una propuesta de construcción de una instalación nueva o de
modificación significativa de una existente que utilicen procesos que liberan productos químicos de
los listados en el Anexo C, se los alienta a utilizar un abordaje mediante lista de chequeo.
Al hacer ésto, los decisores deben tener siempre presente el contexto global del desarrollo
sustentable, debiendo tomar en cuenta todos los factores ambientales, sanitarios, de seguridad y
socio – económicos involucrados. Los siguientes son elementos de un abordaje mediante lista de
chequeo:
2.1.
Revisión de la nueva instalación propuesta en el contexto del desarrollo
sustentable
Los decisores deben efectuar una revisión de la propuesta de construcción de una instalación nueva
o de modificación substancial de una existente que utilicen procesos que liberan al ambiente
productos químicos de los listados en el Anexo C en el contexto de los planes nacionales de
desarrollo sustentable. El objetivo de una revision de este tipo es el de posibilitar a los decisores
una mejor comprensión de la instalación propuesta y su utilidad con relación a los distintos
aspectos sociales, económicos y sociales involucrados, y como base del desarrollo sustentable.
Deberían asimismo efectuar una revisión de la disponibilidad y practicabilidad de implementación
de medidas generales para reducir las liberaciones de los productos químicos enumerados en el
Anexo C, como es el caso de las indicadas en dicho Anexo, Parte V, sección B, subpárrafo (b),
pintos (i) a (iv).
6
Ver Artículo 5 (d).
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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19
SECCION II Consideración de alternativas en la aplicación de MTD
2.2.
Identificación de alternativas posibles y disponibles
Cuando en el plan de acción de una determinada Parte se considera la propuesta de nuevas fuentes
de productos químicos de los listados en el Anexo C, debe hacerse un esfuerzo para identificar la
disponibilidad de alternativas de procesos, técnicas y prácticas de similar utilidad pero que impiden
la formación y liberación de tales productos químicos. Debe tomarse en cuenta en esos casos la
orientación sobre opciones para tales procesos, técnicas y práctcas (por ejemplo, orientación
provista por el Convenio de Basilea, la Organización Mundial de la Salud (OMS), la Organización
de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), otros cuerpos
intergubernamentales y gobiernos).
A fin de asistir a las Partes en la identificación de alternativas disponibles y apropiadas, la
Secretaría del Convenio debería, en su rol de mecanismo de intercambio de información a la que la
obliga el Artículo 9, producir, gestionar y facilitar un compendio de los procesos, técnicas y
prácticas disponibles que impiden la liberación al ambiente de los productos químicos enumerados
en el Anexo C, las que pueden ser empleadas como alternativas adecuadas por instalaciones y
procesos que generan y liberan tales productos. El desarrollo y mantenimiento de este elemento del
mecanismo de intercambio de información debe:
•
Ser realizado de manera transparente;
•
Mantenerse actualizado;
•
Proporcionar información que las Partes puedan emplear tomando siempre en cuenta las
circunstancias particulares de los países en vías de desarrollo y de algunos países con
economías en transición;
•
Proveer información que las Partes puedan usar para considerar las diferencias regionales,
ayudándolas a concentrarse en el desarrollo sustentable, teniendo en cuenta los factores
ambientales, sanitarios, de seguridad y socio – económicos involucrados.
2.3.
Realización de una evaluación comparativa entre las alternativas posibles y
disponibles, propuestas e identificadas
Luego de identificar las alternativas posibles disponibles, los decisores deberían efectuar
evaluaciones comparativas de las diversas opciones, incluyendo tanto la nueva instalación
originalmente propuesta como las alternativas bajo consideración. En algunos casos, para cierto
tipo de instalaciones, que esta evaluación comparativa fuera llevada a cabo por las autoridades
locales o distritales sería lo más apropiado. No obstante, en muchos casos lo más adecuado
resultaría, desde una perspectiva del desarrollo sustentable, que la misma fuera realizada a otros
niveles políticos o estratégicos. Durante el desarrollo de esta evaluación comparativa debe prestarse
atención a los ítems correspondientes de la lista indicativa presentada en el Anexo F, Información
sobre Consideraciones Socioeconómicas. Asimismo, deberían tomarse en cuenta los criterios
relevantes que figuran en el Anexo C, Parte V, secciones A y B.
2.4.
Consideración prioritaria
Debe brindarse consideración prioritaria a una alternativa por encima de las demás opciones,
incluyendo la instalación originalmente propuesta, si, en base a la evaluación comparativa descripta
en el párrafo 2.3., y teniendo en cuenta las consideraciones y criterios relevantes indicados en los
Anexos C y F del Convenio, se identifica una alternativa disponible que:
•
Evita la formación y liberación de los productos químicos listados en el Anexo C;
•
Presenta similar utilidad;
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Borrador – Diciembre 2004
SECCION II Consideración de alternativas en la aplicación de MTD
•
20
Se ajusta comparativamente bien a los planes nacionales de desarrollo sustentable, integrando
efectivamente los factores sociales, económicos, ambientales, sanitarios y de seguridad
involucrados.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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21
SECCION II Consideración de alternativas en la aplicación de MTD
II.C.
1.
Otras consideraciones del Convenio de Estocolmo
Consideraciones sanitarias, de seguridad y ambientales
El Artículo 1 establece que “el objetivo del presente Convenio es proteger la salud humana y el
medio ambiente frente a los contaminantes orgánicos persistentes”. Cuando se llevan a cabo las
evaluaciones comparativas de las instalaciones originalmente propuestas y las alternativas posibles
disponibles (según la sección II.B, párrafo 2.3 de este documento), debe prestarse una atención
muy cuidadosa a las consideraciones sanitarias, de seguridad y ambientales pertinentes.
Los impactos ambientales, sobre la salud y la seguridad de las alternativas propuestas deben
compararse con los impactos correspondientes de la instalación originalmente propuesta. El
resultado de esta comparación constituirá un componente importante en la consideración de la
“similar utilidad”, como asimismo en la determinación de la praticabilidad y viabilidad de las
diversas alternativas.
2.
Consideraciones sociales y económicas
El Anexo F del Convenio de Estocolmo plantea la información relevante a considerar relacionada a
las consideraciones socio – económicas asociadas a las posibles medidas de control con el objeto
de permitir la toma de decisiones por parte de la Conferencia de las Partes. Sin embargo, también
resulta un buen punto de partida para elaborar un listado de criterios y consideraciones sociales y
económicas que las autoridades podrían emplear en la realización de las evaluaciones comparativas
de las instalaciones originalmente propuestas y en la identificación de alternativas posibles
disponibles, como se requiere en el ítem 3 correspondiente al abordaje mediante lista de chequeo
(sección II.B, párrafo 2.3 del presente documento). Los que se enumeran a continuación son
criterios, muchos de los cuales se encuentran en el Anexo F del Convenio de Estocolmo, que deben
ser contemplados al efectuar la evaluación de la propuesta y las posibles alternativas:
•
Viabilidad técnica;
•
Costos, incluídos los costos ambientales y para la salud;
•
Costo eficiencia;
•
Eficacia (capacidad de infraestructura, incluída la disponibilidad de personal bien entrenado);
•
Riesgo;
•
Disponibilidad;
•
Accesibilidad;
•
Amigable para con el operador (facilidad de uso);
•
Impactos positivos y negativos sobre la sociedad, incluída la salud (pública, ambiental y
ocupacional); agricultura (incluídas acuicultura y silvicultura); biodiversidad; aspectos
económicos; transición al desarrollo sustentable; y costos sociales.
3.
Consideraciones del Anexo C
Deben tenerse en cuenta todas las secciones relevantes del Anexo C, Parte V, secciones A y B al
llevar a cabo los ítems 2 y 3 correspondientes al abordaje mediante lista de chequeo (sección II.B,
párrafos 2.2 y 2.3 del presente documento).
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Sección III
Mejores técnicas disponibles y mejores prácticas
ambientales:
Orientación, principios y consideraciones
transversales
SECCION III MTD/MPA Orientación, principios y consideraciones transversales
III.A.
1.
23
Orientación
Consideraciones generales
El Artículo 5 del Convenio de Estocolmo requiere que cada Parte desarrolle, dentro de los dos años
de la fecha de entrada en vigor del Convenio para aquélla, un plan de acción en el que se
identifiquen, caractericen y hagan frente a las liberaciones de los productos químicos listados en el
Anexo C del mismo. Lor productos listados al presente son las dibenzo-p-dioxinas policloradas
(PCDD) y los dibenzofuranos policlorados (PCDF), así como también el hexaclorobenceno (HCB)
y los bifenilos policlorados (PCB) producidos de manera no intencional.
Estos planes de acción, que se incorporarán a los planes nacionales de aplicación o implemteación
a ser elaborados por cada Parte en virtud del Artículo 7 del Convenio de referencia, deben incluir
estrategias conducentes al cumplimiento de las obligaciones emergentes del Convenio en cuanto a
la reducción o eliminación de las liberaciones de los productos químicos enumerados en el Anexo
C, como asimismo el correspondiente cronograma de aplicación. También deberán identificar
prioridades para la acción, incluso para aquellas categorías de fuentes que proveen las mejores
oportunidades para la reducción o eliminación de liberaciones desde el punto de vista de la costoefectividad, e incorporar un inventario de liberaciones de los productos químicos listados en el
Anexo C.
De acuerdo con el cronograma de aplicación de su plan de acción, y tomando en cuenta las
directrices a adoptar por la Conferencia de las Partes, cada una de las Partes deberá promover y, en
algunos casos, requerir, el uso de las mejores técnicas disponibles, debiendo promocionar el
empleo de las mejores prácticas ambientales para cada fuente de liberación identificada. Asimismo,
las Partes deberán promover el desarrollo y, cuando resulte adecuado, requerir la utilización de
materiales o procesos sustitutos a fin de prevenir la formación y liberación de los productos
químicos indicados en el Anexo C.
2.
Aspectos politicos, legales y de gobernabilidad
La manera en que un gobierno promociona o requiere el uso de las mejores técnicas disponibles y
de las mejores prácticas ambientales variará de país a país, dependiendo de la estructura legal y de
las condiciones socioeconómicas de cada uno de ellos. Las posibles estrategias para una puesta en
vigor de las mismas incluirían: informes sobre cantidades estimadas de liberaciones, programas de
educación e información pública, programas voluntarios por parte del sector industrial,
instrumentos económicos y esquemas regulatorios, temas todos ellos que deben ser tenidos en
cuenta dentro de los planes nacionales de acción de cada Parte.
El tipo de medidas para promocionar o requerir el empleo de las mejores técnicas disponibles para
reducir o eliminar las liberaciones de los productos químicos listados en el Anexo C puede
categorirzarse como sigue: modificación por procesos alternativos; medidas primarias que
previenen la formación de los productos químicos enumerados en el Anexo C; y medidas
secundarias que controlan y reducen la liberación de estos productos químicos.
3
Aspectos científicos y técnicos
El estado de la ciencia tanto en lo referente a la medición de liberaciones al ambiente y de niveles
presentes en el medio de los productos químicos indicados en el Anexo C, como en lo relativo a
qué se considera como “mejores” técnicas disponibles y “mejores” prácticas ambientales, habrá de
avanzar con el transcurso del tiempo. Por tal motivo, la presente orientación se irá ajustando de
manera continua a fin de mantenerla actualizada respecto a tales cambios.
El Convenio identifica al término “mejores” como “más eficaces para lograr un alto grado general
de protección del medio ambiente en su conjunto” (ver subpárrafo (f) (iv) del Artículo 5).
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION III MTD/MPA Orientación, principios y consideraciones transversales
4
24
Implicancias económicas y sociales
Dependiendo del proceso que constituya una fuente de los productos químicos listados en el Anexo
C, las condiciones sociales y económicas de un país constituyen un factor determinante respecto a
cuáles son las “mejores” técnicas disponibles y las “mejores” prácticas ambientales. Sin embargo,
dónde los procesos resultan de escala relativamente grande, con intenso requerimiento de
inversiones, y elevada y continua necesidad de insumos (por ejemplo, hornos de cemento que
queman residuos peligrosos, plantas de sinterización en la industria del hierro y el acero,
instalaciones de servicios que queman combustibles fósiles), las tecnologías y prácticas usadas
como las empresas que las manejan resultan en cambio, bastante similares en todo el mundo. En
tales casos, las mejores técnicas disponibles y las mejores prácticas ambientales también pueden
aplicarse en forma bastante similar. Por otro lado, allí dónde los procesos son de relativamente
pequeña escala (crematorios, calefacción y cocina domésticas, calderas industriales, vehículos a
motor) o implican gestión de desechos (incineración de desechos, quemas a cielo abierto), las
tecnologías y prácticas disponibles pueden presentar grandes variaciones de país a país. En estos
casos, la determinación de qué son las mejores técnicas disponibles y las mejores prácticas
ambientales requerirá la inclusión de un análisis de factibilidad económica de las diversas opciones
disponibles. En tal sentido, “mejores” podría significar las mejores opciones que resultan
económicamente factibles bajo determinadas condiciones socioeconómicas presentes.
5
Nuevas fuentes versus fuentes existentes
Para las nuevas fuentes de productos químicos, dentro de las categorías de fuentes que garantizan el
empleo de las mejores técnicas disponibles, y de acuerdo a lo identificado en sus pertinentes planes
de acción, las Partes deben concentrarse inicialmente en aquellas categorías indicadas en la Parte II
del Anexo C. Deben encarar los requerimientos de mejores técnicas disponibles para nuevas
fuentes dentro de las categorías allí identificadas tan pronto como sea posible, aunque a más tardar
cuatro años después de la entrada en vigor del Convenio para la Parte de que se trate. Deben
promocionarse también las mejores técnicas disponibles para aquellas categorías de fuentes que,
según lo identifican los correspondientes planes de acción, garantizan su empleo. Por otro lado,
debe promoverse la utilización de las mejores técnicas disponibles y las mejores prácticas
ambientales para aquellas nuevas fuentes que, según el plan de acción de la Parte de que se trate,
no garantizan acción alguna.
El uso de las mejores técnicas disponibles y las mejores prácticas ambientales para nuevas fuentes
asegura la máxima minimización posible de las liberaciones de los productos químicos listados en
el Anexo C. Ello permite asimismo la consideración de tales técnicas y prácticas en el diseño y
operación de una instalación, en una etapa en que las mismas pueden ser incorporadas de manera
costo-efectiva. Habida cuenta de la gama de actividades industriales y de otro tipo involucradas, las
estrategias nacionales de desarrollo sustentable deberían tener en cuenta la necesidad de asegurar
que las inversiones, en el contexto de cada economía nacional, cumplan con la orientación y
directrices proporcionadas por el presente documento.
La utilización de las mejores técnicas disponibles y las mejores prácticas ambientales para fuentes
existentes, identificadas en el plan de acción nacional de una determinada Parte, debe ser
promovida de acuerdo a lo previsto en dicho plan de acción.
Hacer frente a las fuentes existentes constituye una buena oportunidad para que una Parte reduzca
sus liberaciones globales. Al considerar las fuentes prioritarias identificadas en su plan de acción
nacional, la Parte tendrá la necesidad de contemplar las medidas que promuevan los cambios de
proceso o de prácticas de manejo que podrían conducir a alcanzar finalmente las mejores técnicas
disponibles y las mejores prácticas ambientales. Tales modificaciones podrían encararse a lo largo
del tiempo y constituir parte de los planes de modernización de una instalación.
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Borrador – Diciembre 2004
SECCION III MTD/MPA Orientación, principios y consideraciones transversales
III.B.
25
Principios generales
Al aplicar estas directrices y esta orientación a las fuentes de productos químicos indicadas en el
Anexo C del Convenio de Estocolmo, para las Partes puede resultar útil considerar algunos
principios y abordajes generales de gestión ambiental que pueden resultar de apoyo al acuerdo
citado. Lo siguiente es indicativo de algunos de estos principios y abordajes generales de gestión
ambiental.
1. Desarrollo sustentable. “Desarrollo que satisface las necesidades del presente sin comprometer
la satisfacción de las necesidades de generaciones futuras.”1
2. Consumo sustentable. “La utilización de servicios y productos relacionados que responden a
necesidades básicas y brindan una mejor calidad de vida, mientras minimizan el empleo de
recursos naturales y materiales tóxicos, como así también las emisiones de desechos y
contaminantes a lo largo del ciclo de vida del servicio o producto a fin de no poner en riesgo
las necesidades de las generaciones futuras.”2
3. Desarrollo e implementación de sistemas de gestión ambiental. “Un abordaje estructurado
para determinar, implementar y revisar la política ambiental mediante el uso de un sistema que
incluye estructura organizacional, responsabilidades, prácticas, procedimientos, procesos y
recursos.”3
4. Abordaje precautorio. “El abordaje precautorio deberá ser aplicado de manera amplia por los
Estados, de acuerdo a sus capacidades, con el objeto de proteger el ambiente. En los casos de
amenaza seria o irreversible, la falta de certidumbre científica completa no deberá ser usada
como argumento para posponer medidas costo-efectivas de prevención de la degradación
ambiental.”4
5. Internalización de costos ambientales y principio contaminador - pagador. “Las
autoridades nacionales deberán esforzarse para promover la internalización de los costos
ambientales y la utilización de instrumentos económicos, teniendo en cuenta el abordaje de que
el contaminador debería, en principio, asumir el costo de la contaminación, con la debida
consideración del interés público y sin distorsionar el comercio y las inversiones
internacionales.”5
6. Prevención de la contaminación. “La utilización de procesos, prácticas, materiales,
productos, o energía que evitan o minimizan la generación de contaminantes o desechos, y
reducen el riesgo global para la salud humana y el ambiente.”6
7. Prevención y control integrados de la contaminación. “Este principio apunta a lograr una
prevención y control integrados de la contaminación emergente de las actividades industriales a
gran escala. Establece medidas diseñadas para prevenir y, cuando ello no resulta aplicable,
reducir emisiones al aire, agua y suelo a partir de tales actividades, incluyendo medidas
1
2
3
4
5
6
Comisión Mundial sobre Ambiente y Desarrollo. 1987. www.un.org/documents/ga/res/42/ares42-187.htm.
PNUMA (Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente). 1994. Simposio de Oslo sobre Consumo
Sustentable. Oslo, Noruega, enero 1994. www.iisd.org/susprod/principles.htm.
PNUMA (Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente). 2002. Manual de Entrenamiento de Recursos
en Evaluación de Impacto Ambiental. Página 558.
www.iaia.org/Non_Members/EIA/ManualContents/Vol1_EIA_Manual.pdf.
PNUMA (Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente). 1992. Declaración de Rio sobre Ambiente y
Desarrollo. Principio 15. Río de Janeiro, Brasil, 1992.
www.UNEP.org/Documents/Default.asp?DocumentID=78&ArticleID=1163.
Preámbulo al Convenio de Estocolmo y Principio 16 de la Declaración de Río sobre Ambiente y Desarrollo.
Environment Canada. 1995. Prevención de la Contaminación – Una estrategia federal para la Acción.
www.ec.gc.ca/cppic/aboutp2/en/glossary.cfm.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION III MTD/MPA Orientación, principios y consideraciones transversales
26
relativas a desechos, a fin de alcanzar un elevado nivel de protección del ambiente tomado de
manera global.”7
8. Co-beneficios del control de otros contaminantes. Por ejemplo, la prevención y control de la
contaminación generada por otros contaminantes puede también contribuir a la reducción y
eliminación de los productos químicos listados en el Anexo C.
9. Producción más limpia. “La aplicación continua de una estrategia ambiental preventiva e
integrada a procesos, productos y servicios para incrementar la eficiencia global y reducir
riesgos a los seres humanos y al ambiente. La producción más limpia puede aplicarse a los
procesos utilizados por cualquier industria, a los productos mismos y a varios servicios
provistos a la sociedad.”8
10. Análisis de ciclo de vida. “Una aproximación sistémica que estima los inventarios ambientales
(por.ej.: generación de desechos, emisiones y descargas) y la utilización de energía y recursos
asociados a un producto, proceso u operación a lo largo de todas las etapas del ciclo de vida.”9
11. Gestión de ciclo de vida. “Concepto integrado para la gestión del ciclo de vida total de bienes
y servicios que apunta a una producción y consumo más sustentables, fundamentado en las
herramientas de evaluación ambiental analíticas y de procedimientos e integrador de los
aspectos sociales, económicos y políticos.”10
12. Eliminación virtual. “La reducción final de la cantidad o concentración de la sustancia tóxica
en una emission, efluente o desecho liberado al ambiente.”11
7
Comisión Europea. 1996. Directiva sobre Prevención y Control Integrados de la Contaminación. 96/61/EC.
europa.eu.int/smartapi/cgi/sga_doc?smartapi!celexapi!prod!CELEXnumdoc&lg=EN&numdoc=31996L0061&model
=guichet.
8 UNEPTIE. www.UNEPtie.org/pc/cp/understanding_cp/home.htm.
9 Agencia Ambiental Europea. glossary.eea.eu.int/EEAGlossary.
10 UNEPTIE. www.uneptie.org/pc/sustain/reports/lcini/lc-initiative-barcelona-workshop.pdf.
11 Environment Canada. 1999. Acta de Protección Ambiental Canadiense, 1999. Sección 65.
www.ec.gc.ca/CEPARegistry/the_act/.
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Borrador – Diciembre 2004
SECCION III MTD/MPA Orientación, principios y consideraciones transversales
III.C.
27
Consideraciones transversales:
(i)
Productos químicos listados en el Anexo C: Mecanismos de
formación
1.
Formación de los productos químicos listados en el Anexo C:
Panorama general
Las dibenzo-p-dioxinas policloradas (PCDD), los dibenzofuranos policlorados (PCDF), los
bifenilos policlorados (PCB) y el hexaclorobenceno (HCB) se generan de manera no intencional en
procesos químicos industriales, tales como la manufactura química, y en procesos térmicos, como
la incineración de desechos. La formnación de PCDD/PCDF ha sido ampliamente estudiada en el
caso de los procesos de combustión y, en menor grado, en procesos químicos que no son de
combustión. No obstante, los mecanismos y las condiciones exactas de formación no han sido
resueltos completamente.
Hay bastante menos información en lo atinente a la formación de PCB y HCB. Habida cuenta que
existen similitudes en la estructura y ocurrencia de los PCDD/PCDF, PCB y HCB, se asume
habitualmente que aquellos parámetros y factores que favorecen la formación de PCDD/PCDF
también lo hacen respecto al PCB y HCB.
Los capítulos de orientación (secciones V y VI) sobre varios tipos de procesos químicos y de
incineración contienen mayor información, específica de cada proceso.
2.
Formación de PCDD/PCDF
2.1.
Procesos térmicos12
Se necesita carbono, oxígeno, hidrógeno y cloro, ya sea en forma elemental, orgánica o inorgánica.
En algún punto del proceso de síntesis, ya sea por presencia en un precursor o generado por una
reacción química, el carbono debe asumir una estructura aromática.
Existen dos vías principales mediante las cuales se pueden sintetizar estos compuestos: a partir de
precursores como los fenoles clorados o por síntesis de novo a partir de estructuras carbonáceas en
cenizas volantes, carbón activado, hollín, o pequeñas moléculas producto de combustiones
incompletas. Bajo condiciones de combustión deficiente pueden formarse PCDD/PCDF en el
proceso mismo de quemado.
El mecanismo asociado con esta síntesis puede ser homogéneo (las moléculas reaccionan todas en
fase gaseosa o todas en fase sólida) o heterogéneo (incluye reacciones entre moléculas de fase
gaseosa y superficiales).
Los PCDD/PCDF pueden destruirse cuando son incineradas a temperaturas suficientes, con
adecuados tiempos de residencia y apropiada mezcla de los gases de combustión con desechos o
combustible de alimentación. Las buenas prácticas de combustión implica el manejo de las “3 Ts”
– tiempo de residencia, temperature y turbulencia. Para prevenir la re-formación se requiere la
utilización de procesos de enfriamiento brusco de los gases de combustión (“quench”) u otros
procesos conocidos.
Las variables que se conoce impactan la formación térmica de PCDD/PCDF incluyen:
•
Tecnología: la formación de PCDD/PCDF puede ocurrir ya sea bajo condiciones de
combustión deficiente o en cámaras de post – combustión y dispositivos de control de
contaminación atmosférica operados incorrectamente. Las técnicas de combustion varían desde
12 Las PCDD/PCDF pueden ser introducidas también como contaminantes en las materias primas o en los desechos
pudiendo, por lo tanto, aparecer en procesos en que no ocurre formación de tales productos.
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SECCION III MTD/MPA Orientación, principios y consideraciones transversales
28
las más simples y pobres – como quemas a cielo abierto – hasta las muy complejas y
mejoradas, como es el caso de las incineraciones que emplean las mejores técnicas disponibles.
•
Temperatura: se ha informado que la formación de PCDD/PCDF en la zona de postcombustión o en los dispositivos de control de contaminación atmosférica oscila entre los 200
°C y los 650 °C. Se acuerda generalmente que el rango 200ºC – 450ºC es en el que se genera
la mayor formación, con un máximo alrededor de los 300ºC.
•
Metales: se sabe que el cobre, hierro, zinc, aluminio, cromo, y manganeso catalizan la
formación, cloración y decloración de PCDD/PCDF.
•
Azufre y nitrógeno: algunos productos químicos que contienen nitrógeno y/o azufre inhiben la
formación de PCDD/PCDF, aunque pueden dar lugar a otros productos no deseados.
•
El cloro debe estar presente en forma elemental, orgánica o inorgánica. Su presencia en cenizas
volantes o en forma elemental en la fase gaseosa puede resultar especialmente importante.
La investigación ha demostrado la importancia de otras variables y combinaciones de condiciones.
2.2.
Procesos químicos industriales
Como en el caso de los procesos térmicos, se necesita carbono, hidrógeno, oxígeno y cloro. Se
piensa que la formación de PCDD/PCDF en los procesos químicos puede ser favorecida por una o
más de las siguientes condiciones:
•
Temperaturas elevadas (> 150 °C);
•
Condiciones alcalinas;
•
Catalizadores metálicos;
•
Radiación ultravioleta (UV) u otros radicales iniciadores.
Se ha informado que la propensión a la formación de PCDD/PCDF en la manufactura de productos
químicos clorados es la que se enuncia seguidamente:
Clorofenoles > clorobencenos > alifáticos clorados > inorgánicos clorados
3.
Formación de PCB
Se asume que los mecanismos de formación de PCB durante la combustión son similares a los de la
formación de PCDD/PCDF. Los PCB son también precursores para la formación de PCDF y
pueden generarse asimismo como productos no intencionales de procesos industriales como la
oxicloración.
4
Formación de HCB
El HCB se forma como producto no intencional en el mismo tipo de procesos térmicos y químicos
en los que ocurre la generación de PCDD/PCDF, creyéndose que los mecanismos de formación son
similares.
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Borrador – Diciembre 2004
SECCION III MTD/MPA Orientación, principios y consideraciones transversales
(ii)
29
Consideraciones sobre gestión/manejo de desechos
En la Parte II del Anexo C, el Convenio de Estocolmo identifica a los incineradores de desechos
como una categoría de fuente con posibilidad de formación y liberación relativamente elevadas de
los productos químicos enumerados en dicho Anexo. Ésta incluye a los “co-incineradores de
desechos municipales, peligrosos o médicos, o de fango cloacal”. La Parte II identifica también a
los “hornos de cemento que queman desechos peligrosos” como categoría de fuente de igual o
similar potencial. Por otro lado, la Parte III del Anexo C incluye adicionalmente a la “quema a
cielo abierto de desechos, incluida la quema en vertederos” como otra fuente que resulta de
preocupación en cuanto a la formación y liberación de los productos químicos indicados en el
Anexo de referencia. Las categorías de fuentes arriba mencionadas tienen en común su utilización
como medio de tratamiento de desechos. (Los hornos de cemento sólo son considerados fuente de
Parte II cuando queman desechos peligrosos. De no hacerlo, no constituyen fuente de Parte II ni de
Parte III).
La consideración de las mejores técnicas disponibles y las mejores prácticas ambientales para
tecnologías de tratamiento de desechos debe ser apropiadamente encarada dentro del marco más
amplio de una política de gestión/manejo de desechos. Este abordaje fue anticipado en el Anexo C,
Parte V, sección A del Convenio de Estocolmo titulado “Medidas generales de prevención relativas
a las mejores técnicas disponibles y a las mejores prácticas ambientales”.Esta sección comienza
con una declaración general: “Debe asignarse prioridad al estudio de criterios para evitar la
formación y la liberación de los productos químicos incluídos en la Parte I [del Anexo C].”
Continúa luego con un listado de medidas útiles posibles, entre las que se encuentra el subpárrafo
(f), que enfoca específicamente el tema de la gestión/manejo de desechos:
“(f) Mejoramiento de la gestión/manejo de desechos con miras a poner fin a la incineración
de desechos a cielo abierto y otras formas incontroladas de incineración, incluida la
incineración de vertederos. Al examinar las propuestas para construir nuevas instalaciones
de eliminación de desechos, deben considerarse alternativas como, por ejemplo, las
actividades para reducir al mínimo la generación de desechos municipales y médicos,
incluidos la regeneración de recursos, la reutilización, el reciclado, la separación de
desechos y la promoción de productos que generan menos desechos. Dentro de este criterio
deben considerarse cuidadosamente los problemas de salud pública.”
El Convenio de Basilea ha adoptado asimismo orientación en áreas relacionadas, incluyendo
principios a tener en cuenta en el desarrollo de estrategias sobre desechos peligrosos y otros
desechos (Secretaría del Convenio de Basilea, 1993). Éstas incluyen:
•
El principio de reducción de fuentes, “mediante el cual debe minimizarse la generación de
desechos en términos de su cantidad y potencial para causar contaminación. Ello puede
lograrse mediante el adecuado diseño de plantas y procesos”;
•
El principio de ciclo de vida integrado, “mediante el cual deben diseñarse y manejarse las
sustancias y productos de manera tal de generar un impacto ambiental mínimo durante su
producción, uso, recuperación y disposición final”.
En líneas generales, una sociedad debería prestar una cuidadosa consideración al rango completo
de opciones y aspectos de gestión/manejo de desechos, antes de alcanzar una decisión respecto a
inversions en gran escala para la construcción de algún nuevo incinerador, rellenamiento/relleno
sanitario/vertedero controlado, tratamiento mecánico o biológico, u otras inversiones similares, o
para readecuar una instalación existente para tales propósitos.
La primera prioridad en materia de opciones de gestión/manejo de desechos es la reducción en la
fuente – minimización tanto de la cantidad de los desechos como de su toxicidad y demás
características de pelgrosidad. Ésta es una responsabilidad compartida por todos los sectores de la
sociedad. Se trata de responsabilidades que generalmente no son exclusivas y se superponen,
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
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30
aunque resultan también diferenciadas y pueden variar de acuerdo a las capacidades de los distintos
actores (partes interesadas) y sus respectivos roles y posiciones dentro de la sociedad. Dentro de los
actores relevantes puede citarse a productores, usuarios, consumidores, gobierno en sus diferentes
niveles, grupos de interés público y otros.
Los productores y otros actores relacionados poseen responsabilidades que pueden ser establecidas
a través de abordajes como el del borrador de la Unión Europea Integrated Product Policy and
Thematic Strategy on the Prevention and Recycling of Waste (Política Integrada de Productos y
Estrategia Temática sobre la Prevención y Reciclado de Desechos), el Programa de
Responsabilidad Extendida del Productor de la Organización para la Cooperación Económica y el
Desarrollo (OCED 2000), el concepto de administración de producto, o a través de otros medios.
En general, resulta útil impedir embalajes innecesarios y promocionar productos durables y
reutilizables, como así también emplear diseños de materiales y productos que eviten la toxicidad y
demás características de peligrosidad, permitiendo la remanufactura al fin de su ciclo de vida, la
recuperación de materiales y el reciclado. Un buen etiquetado y una buena información ambiental
del producto ayudan a consumidores y usuarios a tomar decisiones bien fundamentadas.
Los usuarios, consumidores y demás actores deben evitar el empleo de productos que generan
muchos desechos, pudiendo contribuir a la minimización de éstos mediante la separación del
material descartado en la fuente. Los materiales orgánicos compostables deberían ser separados de
los demás materiales de descarte, debiendo alentarse cualquier otra ulterior separación.
Los gobiernos, y demás actores relacionados, deberían considerar la utilización de instrumentos
económicos y otros medios para alentar la minimización de desechos. La responsabilidad de
establecer infraestructuras apropiadas de gestión/manejo de desechos y basura que faciliten la
minimización citada recae a menudo en los gobiernos locales, distritales o nacionales. Para algunas
corrientes de desechos, los productores y usuarios pueden resultar responsables del establecimiento
y mantenimiento de la infraestructura de gestión/manejo correspondiente.
Los grupos de interés público y otros actores, por su parte, pueden apoyar las acciones de
concientización, proporcionando educación y promoviendo actividades que apunten a maximizar la
recuperación de descartes para propósitos útiles.
Varios sectores de la sociedad pueden cooperar para crear mercados de recursos provenientes de
los desechos, incluídos los materiales reciclables. En muchos países en vías de desarrollo, estos
recursos pueden constituir importantes materias primas para actividades de remanufactura y de
recuperación de recursos en pequeña escala, actividades éstas que deben alentarse. Una vez hecho
ésto, deben centrarse los esfuerzos en promover mejoras en materia de salud y seguridad de este
sector, que en muchos países constituye hoy en día un sector informal.
Una medida del éxito alcanzado es el porcentaje de material descartado que puede ser desviado de
los incineradores o rellenamientos sanitarios. En algunos países se están concentrando los esfuerzos
en promocionar políticas de Cero Desecho, cuyo objetivo es alcanzar un 100% de desvío. En varias
localidades, este desvío alcanza tasas de un 50% y hasta un 75%, apuntándose a lograr porcentajes
mayores.
Una buena política sobre desechos conducirá a un enfoque integrado de la minimización del
consumo de recursos naturales por parte de la sociedad y de la reducción de la carga ambiental
tanto como sea posible.
En algunas situaciones, la decisión de construir una nueva instalación de tratamiento de desechos
en gran escala, como es el caso de un nuevo incinerador, un nuevo relleno sanitario o una nueva
planta de tratamiento mecánico o biológico, tenderá a minar los esfuerzos en materia de
minimización de residuos o de recuperación de recursos derivados de éstos. Los que invierten en
estas nuevas instalaciones se verán presionados, a menudo, para asegurar un ingreso suficiente de
desechos que les permita recuperar sus inversions. Cuando ello ocurre, la nueva instalación puede
convertirse en un contrapeso y un desincentivo en lo relativo a los esferzos dirigidos a la
minimización de residuos. Por tal motivo, toda consideración al respecto debe ser llevada a cabo
dentro del marco de las políticas holísticas de gestión/manejo de desechos.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
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31
Por estas y otras razones, las Partes del Convenio de Estocolmo deben contemplar la necesidad de
seguir políticas y prácticas que apunten a minimizar la generación de desechos, ya que ello puede
contribuir a evitar y reducir los vuelcos y quemas a cielo abierto, como así también proveer a
menudo alternativas preferibles a la construcción de nuevas instalaciones de tratamiento.
Tanto las Partes del Convenio de Estocolmo, como diversas organizaciones intergubernamentales y
de otro tipo, alientan a la Secretaría del mismo para que, en ulteriores trabajos, desarrolle y
promocione técnicas de minimización de desechos. Se han propuesto varias técnicas y tecnologías
como posibles alternativas a la incineración y combustión de residuos. Por otro lado, se requieren
mayores esfuerzos para probar, verificar y demostrar las posibles alternativas existentes como
asimismo para desarrollar otras nuevas.
Durante la Cumbre Mundial sobre Desarrollo Sostenible celebrada en Johannesburgo en el año
2002, los gobiernos adoptaron el Plan de Implementación, cuyo párrafo 22 establece:
“Evitar la producción de desechos o reducirla al mínimo y aumentar al máximo la
reutilización, el reciclado y el empleo de materiales alternativos inocuos para
el medio ambiente, con la participación de las autoridades gubernamentales y de
todos los interesados, con objeto de reducir al mínimo los efectos adversos para
el medio ambiente y aumentar el rendimiento de los recursos, y prestar asistencia
financiera, técnica y de otra índole con ese fin a los países en desarrollo. Ello
entrañaría la adopción, en todos los planos, de medidas encaminadas a:
(a) Establecer sistemas de gestión/manejo de desechos que asignen la más alta
prioridad a prevenir o reducir al mínimo la generación de desechos y a
reutilizarlos y reciclarlos, así como instalaciones para la eliminación
ecológicamente racional de los desechos; idear tecnologías para aprovechar la
energía de los desechos; promover iniciativas para el reciclado de desechos en
pequeña escala que faciliten la gestión/manejo de los desechos urbanos y rurales
y ofrezcan oportunidades de generar ingresos, y obtener apoyo internacional
para los países en desarrollo a este respecto;
(b) Fomentar la prevención y la reducción al mínimo de la generación de desechos,
alentando la producción de bienes de consumo reutilizables y de productos
biodegradables y estableciendo la infraestructura necesaria.”
El Documento de Orientación sobre la Preparación de Directrices Técnicas para la
Gestión/manejo Ambientalmente Racional de Desechos Sujetos al Convenio de Basilea (Secretaría
del Convenio de Basilea, 1993) se refiere a las responsabilidades de la Partes de dicho Convenio en
materia de gestión/manejo de desechos y desechos peligrosos, declarando:
“De importancia prioritaria, las obligaciones de las Partes incluyen la de evitar la
generación de desechos peligrosos a través de la utilización de métodos de producción
limpia. Al respecto:
Prevención y minimización de la generación de desechos peligrosos y otros desechos.
Se enfatiza un principio básico, el de Ciclo de Vida Integrado, p.ej., el diseño y la
gestión/manejo de sustancias y productos deben ser llevados a cabo de manera tal de lograr
la vida más larga posible y causar el mínimo impacto ambiental durante su producción, uso
y disposición final.
Nuevas instalaciones
Las nuevas instalaciones de producción deberían ser diseñadas tomando en cuenta criterios
para la aplicación de técnicas de producción más limpia.
Instalaciones existentes
Deben promoverse auditorías de prevención de generación de desechos a fin de identificar
cuali – cuantitativamente los ingresos, desechos y productos peligrosos y las
correspondientes técnicas de producción más limpia con vistas a minimizar y eliminar, en
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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32
la medida de lo possible, dicha generación; debe promocionarse también el desarrollo de
una estrategia de prevención. A estos fines, debería considerarse lo siguiente:
Evaluación de la factibilidad de sustitutos para impedir, con el mayor alcance posible, la
generación de desechos peligrosos o para reducir su toxicidad;
Aplicación de las mejores tecnologías disponibles y de métodos de producción más limpia.
Debe prestarse la debida consideración a los siguientes elementos:
•
Identificación de información existente sobre métodos de producción más limpia
para prevenir la generación de desechos peligrosos;
•
Evaluación de los sustitutos disponibles para evitar el uso de sustancias peligrosas
lo máximo posible;
•
Las mejores tecnologías disponibles y técnicas de producción más limpia para
procesos de producción seleccionados;
•
Tecnologías en vías de obsolescencia;
•
Control integrado de contaminación y planes de gestión/manejo para instalaciones
de producción.”
Referencias
OCED (Organización para la Cooperación Económica y el Desarrollo), 2000. Reference Manual on
Strategic Waste Prevention.
Secretaría del Convenio de Basilea, 1993. Guidance Document on the Preparation of Technical
Guidelines for the Environmentally Sound Management of Wastes Subject to the Basel Convention.
Basel. Convenio de Basilea sobre el Control de los Movimientos Transfronterizos de los Desechos
Peligrosos y su Eliminación, PNUMA, Ginebra.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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33
(iii) Manejo de gases de salida y otros residuos
1.
Técnicas de tratamiento de gases de salida (dispositivos de
control de contaminación atmosférica)
En principio, la reducción de emisiones de dibenzo-p-dioxinas policlorados (PCDD) y
dibenzofuranos policlorados (PCDF) puede lograrse mediante los siguientes procesos de limpieza y
tratamiento de gases de escape:
•
Postquemadores;
•
Sistemas de enfriamiento brusco;
•
Separación de polvos;
•
Procesos de depuración;
•
Procesos de sorción;
•
Oxidación catalítica.
Los dispositivos de control de contaminación atmosférica pueden ser húmedos, secos o semi –
secos, dependiendo del papel que juegue el agua en el proceso. Los húmedos y, hasta cierto punto,
los semi – secos, requieren procesos adicionales para tratar cualquier efluente generado antes que
éste deje la instalación.13
1.1.
Comparación entre las técnicas de control de PCDD/PCDF
Las técnicas que se ha encontrado resultan más efectivas en materia de reducción de contaminantes
orgánicos persistentes en gases de salida son las que utilizan control de partículas y adsorbentes y
aquéllas que emplean catalizadores. La Tabla 1 resume las eficiencias de captación de las técnicas
seleccionadas de control de PCDD/PCDF.
Tabla 1. Comparación entre sistemas de remoción de PCDD/PCDF
Opción de control
Ciclones (solo para pre – eliminación de
polvos en los gases de salida)
Uso de precipitadores electrostática
Oxidación catalítica (reducción catalítica
selectiva)
Filtros de manga catalíticos
Reactor de lecho fijo, adsorción con carbón
activado o polvo de coque de lignito
Reactor de lecho fluidizado con flujo
entrante o circulante con adición de carbón
activado o cal o soluciones de piedra caliza y
filtros de tela subsecuentes
Eficiencia remoción
PCDD/PCDF
Costos indicativos
Baja eficiencia
Eficiencia media
95–99%
Alta eficiencia
> 98%
> 90%
Alta inversión, bajos costos
operativos
Alta inversión, costos
operativos medios
Baja inversión, costos
operativos medios
Fuente: Documento presentado por los delegados de EE.UU. al EGB1, Marzo 2003.
13
Los controles de combustión y otros factores que afectan la formación y liberación de los productos químicos listados
en el Anexo C del Convenio “corriente arriba” de los gases de salida se describen en las notas de la orientación
específica del sector. (secciones V y VI).
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34
Los costos correspondientes al control de PCDD/PCDF en instalaciones existentes pueden
reducirse mediante la utilización de sinergias con dispositivos de control de contaminación
atmosférica existentes:
•
Un filtro de tela existente puede ampliarse a reactor de inyección de flujo para la reducción de
PCDD/PCDF mediante la inyección de coque activado. Los costos adicionales para la
reducción de PCDD/PCDF surgen del almacenamiento, transporte, inyección y disposición
final del coque activado, empleado como adsorbente adicional.
•
Se puede destruir a los PCDD/PCDF mediante un catalizador de oxidación, pudiendo
emplearse para este propósito un catalizador existente para la remoción selectiva de NOx
(óxidos de nitrógeno). Los costos adicionales surgen, en este caso, de la ampliación de la
superficie del catalizador mediante la adición de una o dos capas del mismo a fin de lograr
concentraciones de PCDD/PCDF por debajo de 0,1 ng EQT/Nm3.14
De manera complementaria a la remoción o destrucción de PCDD/PCDF, se reducirán otros
contaminantes como metales pesados, aerosoles, y otros contaminantes orgánicos.
1.2.
Sistemas de enfriamiento brusco
Se usan también sistemas de enfriamiento brusco con agua para hacer disminuir velozmente la
temperatura de los gases de salida por debajo del umbral de formación (por ejemplo, 100ºC) de los
productos químicos listados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo. Debe diseñarse a estos
sistemas, y a sus pertinentes sistemas de tratamiento de efluentes, de manera tal de hacer frente a
las elevadas cargas de material particulado que, como consecuencia, arribarán al efluente del
depurador.
1.3.
Postquemadores
Los postquemadores se colocan tanto separados como integrados a la cámara de combustión
principal para destruir compuestos de carbono no quemados o parcialmente quemados en los gases
de escape. En función de las condiciones reales, puede requerirse un catalizador, aire de
combustión adicional o un quemador (que utilice gas natural como combustible). En los casos en
que ello resulte apropiado, la legislación debería indicar las temperaturas mínimas para lograr esta
destrucción para un proceso dado.
1.4
Separación de polvos
Los PCDD/PCDF se liberan con los gases de salida tanto vía fase gaseosa como unido en el
material particulado. La fracción de polvo fino se enriquece particularmente con dichas sustancias
debido a su alta superficie específica. Como la separación de esta fracción no siempre se logra con
precipitadores electrostáticos, los filtros de tela resultan más eficientes para la reducción de
emisiones de PCDD/PCDF. La adición de sorbentes puede mejorar la eficiencia de remoción
(Hübner et al., 2000).
1.4.1.
Ciclones y multiciclones
Los ciclones y multiciclones (que consisten en varios ciclones pequeños) extraen material
particulado de la corriente gaseosa mediante el uso de fuerza centrífuga. Los ciclones son mucho
menos efectivos que otros dispositivos, como los precipitadores electrostáticos o los filtros de tela,
en el control de las liberaciones de material particulado y raramente se usan solos en la depuración
avanzada de gases de salida.
14
1 ng (nanogramo) = 1 × 10-12 kilogramo (1× 10-12 kilogramo or 1 × 10-9 gr); Nm3 = Normal metro cúbico, volumen de
gas seco medido a 0 °C y 101.3 kPa. Para información acerca de cómo informar resultados de PCDD/PCDF ver
sección I.C, subsección 3 del presente documento.
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Borrador – Diciembre 2004
SECCION III MTD/MPA Orientación, principios y consideraciones transversales
1.4.2.
35
Precipitadores electrostáticos
Se emplea generalmente al precipitador electrostático (en Europa se hace referencia a estos
sistemas como filtros electrostáticos) para recolectar y controlar el material particulado en el gas de
combustión, mediante la introducción de un fuerte campo eléctrico en la corriente de gases de
salida (Figura 1). Este campo eléctrico actúa cargando las partículas que fluyen en los gases de
combustión.
Grandes placas de recolección reciben cargas opuestas para atraer y recolectar a las partículas. La
eficiencia de recolección resulta una función de la resistividad eléctrica de las partículas que
fluyen. Los precipitadores electrostáticos remueven de manera eficiente la mayoría del material
particulado, incluyendo los productos químicos del Anexo C adsorbidos en las partículas.
La formación de estos productos del Anexo C puede ocurrir dentro del precipitador electrostático a
temperaturas que oscilan entre los 200º C y alrededor de los 450º C.
Figura 1. Principio del precipitador electrostático
Fuente: Comisión Europea, 2004.
Como las temperaturas al ingreso del precipitador electrostático se incrementan de 200 ° a 300º C,
se ha observado que las concentraciones de PCDD/PCDF aumentan con tal incremento de
temperatura. A medida que las temperaturas al ingreso del precipitador superan los 300º C, las tasas
de formación disminuyen.
Los sistemas de precipitadores electrostáticos existentes con temperaturas de ingreso por encima de
los 200ºC pueden ser modificados enfriando el gas de combustión por debajo de dicha temperatura
utilizando un enfriamiento brusco con aire o agua. Sin embargo, muchos de tales precipitadores han
sido reemplazados con tecnologías de filtro de tela de mejor desempeño y menor costo.
Los precipitadores electrostáticos húmedos emplean líquidos, habitualmente agua, para arrastrar a
los contaminantes fuera de las placas de recolección. Estos sistemas operan mejor cuando los gases
entrantes están húmedos o más fríos.
Los precipitadores electrostáticos de condensación utilizan haces/paquetes de tubos plásticos
enfriados externamente con agua que recogen líquidos o sólidos finos al facilitar la condensación
con un enfriamiento brusco con agua. (Figura 2).
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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SECCION III MTD/MPA Orientación, principios y consideraciones transversales
36
Figura 2. Precipitador electrostático de condensación
Fuente: Comisión Europea, 2004.
1.4.3.
Filtros de tela
Los filtros de tela, denominados también filtros de manga o filtros de polvo (Figura 3), constituyen
un dispositivo de control de material particulado sumamente efectivo en la remoción de los
productos químicos enumerados en el Anexo C que pueden estar asociados a partículas y a
cualquier tipo de vapores que se adsorban a las mismas en la corriente de gases de escape.
Figura3. Esquema de filtro de tela
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37
SECCION III MTD/MPA Orientación, principios y consideraciones transversales
Fuente: Comisión Europea, 2004.
Estos filtros son habitualmente bolsas de 16 a 20 cm de diámetro y 10 m de longitud, realizados en
material de fibra de vidrio tejido o PTFE (ver Tabla 2), y dispuestos en series. Un ventilador de
inducción fuerza el paso de los gases de combustión a través de la tela tejida compactamente, la
que proporciona un soporte para que se forme la torta del filtro. La porosidad de la tela y la torta
del filtro resultante permiten a las bolsas actuar como medio filtrante y retener un amplio espectro
de tamaños de partículas de hasta menos de 1 µm de diámetro (aunque a 1 µm la eficiencia de
captura comienza a decrecer).15 Como los filtros de tela son sensibles al ácido, son generalmente
operados en combinación con secadores de atomización con adsorción para remoción de gases
ácidos corriente arriba. Este sistema sirve también para enfriar los gases de entrada. De carecer de
tal enfriamiento, pueden formarse en los filtros de tela los productos químicos indicados en el
Anexo C, situación similar a la de los precipitadores electrostáticos.En la Tabla 3 se comparan los
sistemas de remoción de polvos.
Tabla 2. Características de los materiales de los filtros de manga
Tela
Algodón
Polipropileno
Lana
Poliéster
Nylon
PTFE
Poliamida
Fibra de vidrio
Temperatura
máxima (°C)
80
95
100
135
205
235
260
260
Ácido
Resistencia
Álcali
Pobre
Excelente
Regular
Buena
Pobre a regular
Excelente
Buena
Regular a buena
Buena
Excelente
Pobre
Buena
Excelente
Excelente
Buena
Regular a buena
Flexibilidad
física
Muy buena
Muy buena
Muy buena
Muy buena
Excelente
Regular
Muy buena
Regular
Fuente: Comisión Europea, 2004.
Tabla 3. Comparación entre sistemas de pre - eliminación de polvos
Sistema pre eliminación de
polvos
Ciclones y
multiciclones
Concentraciones
típicas de emisión
de polvos
Ciclones:
200–300 mg/m³
Multiciclones:
100–150 mg/m³
Precipitador
electrostático,
seco
< 5–25 mg/m³
Precipitador
electrostático,
< 5 mg/m³
15
Ventajas
Desventajas
Robustos, relativamente
simples y confiables
Aplicados en incineración
de desechos
Sólo para pre-remoción de
polvos
Consumo de energía
relativamente alto
(comparado con
precipitador electrostático)
Formación de PCDD/
PCDF si se usa en el
rango de 450 °–200 °C
Requerimientos de energía
relativamente bajos
Puede usar temperaturas de
gas en el rango 150 °–350
°C pero limitado
efectivamente a los 200 °C
por el tema PCDD /PCDF
(ver derecha)
Capaz de alcanzar bajas
concentraciones de
Aplicados principalmente
para post eliminación de
1 µm (micrómetro) = 1×10−6 metro.
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Sistema pre eliminación de
polvos
húmedo
Filtro de manga
Concentraciones
típicas de emisión
de polvos
Ventajas
contaminantes
< 5 mg/m³
Capa de residuos actúa
como filtro adicional y
como reactor de adsorción
38
Desventajas
polvos
Generación de efluentes de
proceso
Incremento visibilidad de
la pluma
Consumo de energía
relativamente alto
(comparado con
precipitador electrostático)
Sensible a la condensación
de agua y a la corrosión
Fuente: Comisión Europea, 2004.
1.5.
Procesos de depuración
1.5.1.
Depuración seca
Este proceso, también denominado de secadores de atomización con adsorción o depuración semihúmedo, remueve tanto al gas ácido como al material particulado de los gases de post-combustión.
En un sistema de este tipo, los gases de combustión calientes entran al recipiente reactor del
depurador (Figura 4).
Figura 4. Depuración con secadores de atomización / adsorción
Fuente: Comisión Europea, 2004.
Se inyecta al reactor una suspensión de cal hidratada atomizada (agua más cal) a una velocidad
controlada. Ésta se mezcla rápidamente con los gases de combustión dentro del reactor. El agua de
ls suspensión se evapora también rápidamente y el calor de evaporación hace que la temperatura
del gas de combustión disminuya velozmente. La capacidad de neutralización de la cal hidratada
puede reducir los constituyentes gaseosos ácidos del gas de combustión (por ejemplo, HCl y SO2)
hasta en un 90%. Un producto seco, consistente en material particulado y cal hidratada, sedimenta
en el fondo del recipiente reactor o es capturado aguas abajo por un dispositivo de captura de
partículas (precipitador electrostático o filtro de tela).
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39
Se utiliza esta tecnología de secado por pulverización en combinación con filtros de tela o
precipitadores electrostáticos. El secado por pulverización reduce las temperaturas de entrada a fin
de coadyuvar a la minimización de la formación de los productos químicos listados en el Anexo C.
Complementariamente al control de gases ácidos, material particulado y metales volátiles, los
secadores por pulverización con filtros de tela o precipitadores electrostáticos pueden lograr
generalmente porcentajes mayores al 90% en la reducción de emisiones de los productos químicos
del Anexo C antes citados. Se previene sustancialmente la formación y liberación de PCDD/PCDF
mediante una disminución rápida de la temperatura de los gases de combustión a un rango
desfavorable para ello, y por la mayor eficiencia de recolección del material particulado resultante.
1.5.2.
Depuradores húmedos
Éstos comprenden una serie de procesos diseñados para la remoción de gases ácidos y de polvos.
Las tecnologías alternativas incluyen: chorro, rotación, venturi, pulverización, depuradores de torre
seca y de torre rellena (Comisión Europea, 2004, pág. 108). Los depuradores húmedos ayudan a
reducir la formación y liberación de los productos químicos indicados en el Anexo C tanto bajo la
forma de vapores o de partículas. En un depurador en dos etapas, durante la primera se remueve
cloruro de hidrógeno (HCl) mediante la introducción de agua, y en la segunda se hace lo propio con
el dióxido de azufre (SO2) por adición de cal hidratada o cáustica.
En el caso de los depuradores de torre rellena, puede usarse al relleno, que contiene polipropileno
con incrustaciones de carbón, para la remoción específica de PCDD/PCDF.
1.5.3.
Absorbedor de polvo fino
Los PCDD/PCDF se separan por absorbedores de polvo fino equipados con un gran número de
chorros neumáticos de dos componentes (agua y aire comprimido). Estos separadores de alta
eficiencia permiten separar el polvo fino cubierto por los PCDD/PCDF mediante la dispersión muy
fina, tipo pulverizado, de la solución de absorción y la elevada velocidad de las gotitas de agua.
Además, el enfriamiento de los gases de escape y el sub – enfriamiento en el absorbedor de polvo
dan inicio a la condensación y mejoran la adsorción de los compuestos volátiles en las partículas de
polvo. Se trata a la solución de absorción por procesos de depuración de efluentes industriales. La
adición de adsorbentes puede mejorar una ulterior reducción de PCDD/PCDF. El empleo de
lavadores/depuradores simples para la separación de los gases de escape ácidos no permite
remociones apreciables de PCDD/PCDF. Los valores de emisión que se pueden lograr con
absorbedores de alta eficiencia se encuentran en el rango de 0,2–0,4 ng EQT-I/Nm3. Ello es igual a
una eficiencia de separación de aproximadamente 95% (Hübner et al., 2000).
1.6.
Procesos de sorción
1.6.1.
Filtros de lecho fijo
En el proceso de lecho fijo, los gases de escape prelavados son conducidos a través de un lecho de
carbón activado a temperaturas de 110 °–150 °C. Los dispositivos necesarios incluyen: suministro
de adsorbente fresco, reactor de lecho fijo y sistema para el adsorbente gastado. El lecho de carbón
activado separa al polvo residual, los aerosoles y los contaminantes gaseosos. Se mueve a
contracorriente y en forma transversal a la corriente a fin de prevenir el bloqueo del lecho como
consecuencia, por ejemplo, del polvo residual. Habitualmente, se efectúa la disposición final del
coque cubierto con PCDD/PCDF mediante combustión interna. Los contaminantes orgánicos son
destruidos en gran parte, mientras que los inorgánicos son liberados vía escoria o separados
nuevamente en el lavado fino de los gases de escape. Este proceso logra reducciones de
PCDD/PCDF del 99.9%. El estado del arte está dado por el cumplimiento de un estándar de
desempeño de 0,1 ng EQT-I/Nm3 (Hübner et al., 2000; Hartenstein, 2003).
1.6.2.
Proceso de inyección al flujo
Para mejorar la eficiencia de separación de los filtros de tela, se inyectan a la corriente de gases de
escape adsorbentes con elevadas capacidades de captura de PCDD/PCDF. En general, se usa
carbón activado común o coque tipo solera como adsorbentes, conjuntamente con cal hidratada. La
separación se lleva a cabo en un filtro de tela ubicado al final del proceso, separándose los
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40
adsorbentes y el polvo, y formándose un estrato filtrante. Debe asegurarse la disposición final
adecuada del polvo de filtro que contiene los PCDD/PCDF. Las temperaturas convencionales de
operación oscilan entre los 135° y los 200 °C.
Con este proceso se logran eficiencias de filtrado del 99%. La eficiencia de remoción de
PCDD/PCDF depende de la calidad de la inyección de adsorbente, de la efectividad del sistema de
mezcla adsorbente – gas de salida, del tipo de filtro de partículas y de la operación del sistema.
Otro parámetro crítico resulta ser la velocidad de flujo másico del adsorbente inyectado. Para
aplicar esta tecnología de la manera más eficiente debe emplearse un filtro de manga. El estado del
arte está dado por el cumplimiento de un estándar de desempeño de 0,1 ng EQT-I/Nm3 (Hübner et
al., 2000; Hartenstein, 2003).
1.6.3.
Reactor de flujo incorporado
Para esta tecnología se aplican los mismos adsorbentes que para el proceso de inyección de
adsorbentes al flujo. No obstante, el adsorbente es aplicado habitualmente en una mezcla con cal
hidratada u otros materiales inertes como piedra caliza, cal viva o bicarbonato de sodio. Para
efectuar una limpieza final de los gases de salida se requiere, corriente arriba del reactor de flujo
incorporado, un sistema de limpieza de gases convencional para remover la mayor parte de las
cenizas volantes y de los gases ácidos. Los dispositivos necesarios incluyen: suministro de
adsorbente fresco, filtro de tela, sistema de recirculación y sistema para el adsorbente gastado. Las
temperaturas de operación convencionales oscilan entre los 110 ° y los 150 °C. El estado del arte
está dado por el cumplimiento de un estándar de desempeño de 0,1 ng EQT-I/Nm3 (Hartenstein,
2003).
1.7.
Oxidación catalítica de PCDD/PCDF
1.7.1.
Reducción catalítica selectiva
Los procesos de oxidación catalítica, normalmente empleados para reducir emisiones de óxidos de
nitrógeno, resultan también aplicables para la destrucción de PCDD/PCDF. Para remover
solamente PCDD/PCDF (por ejemplo, con el proceso DeDiox), no es necesaria una inyección de
amoníaco. En este caso las temperaturas de operación varían entre los 130 ° y los 350 °C.
Las principales ventajas de este proceso consisten en una fácil operación sin ningún residuo,
excepto pequeñas cantidades de catalizador usado. Por tal motivo, la oxidación catalítica no
presenta problemas de disposición final.
La reacción de descomposición del Cl4DD es: C12 H4 Cl4 O2 + 11 O2 → 12 CO2 + 4 HCl
En general, se operan las instalaciones en circuitos de gas limpio, es decir, se separan el polvo y los
metales pesados antes del catalizador, a fin de prevenir el rápido desgaste y desactivación de los
catalizadores por venenos o sustancias dañinas.
Si bien con este proceso sólo puede capturarse la fracción de PCDD/PCDF en fase gaseosa, pueden
lograrse reducciones de emisiones del 95 al 99%. La tasa de reducción de PCDD/PCDF depende
del volumen de catalizador instalado, de la temperatura de la reacción y de la velocidad espacial de
los gases de salida a través del catalizador. Las pruebas con PCDD/PCDF mostraron valores de
emisión por debajo de 0,01 ng EQT-I/Nm3 (base seca, 11% O2).
En el proceso de reducción catalítica selectivo para la remoción combinada de PCDD/PCDF y
NOx, se inyecta una mezcla de aire-amoníaco a la corriente de gases de salida y se pasa por un
catalizador de malla (Figura 5). El amoníaco y los NOx reaccionan formando agua y N2 (Comisión
Europea, 2004; Hübner et al., 2000; Hartenstein, 2003).
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Figura 5.
41
Reactor de alta temperatura para reducción catalítica selectiva simultánea de
PCDD/PCDF y NOx
Fuente: Hartenstein, 2003.
1.7.2.
Filtros de manga catalíticos
Estos filtros de bolsa catalíticos con membrana PTFE hacen posible que las concentraciones de
polvos en los gases limpios de salida sean de alrededor de 1–2 mg/Nm3. Se conoce su aplicación
actual en incineración de desechos, crematorios, industrias metálicas y hornos de cemento. Se han
utilizado filtros bolsa impregnados con un catalizador, o que contienen un catalizador en polvo
directamente mezclado durante la producción de la fibra, en la reducción de emisiones de
PCDD/PCDF. Este tipo de filtro bolsa es empleado generalmente sin la adición de carbón activado,
de manera tal que los PCDD/PCDF puedan ser destruidos en el catalizador en vez de ser absorbidas
por el carbón y descargadas como residuos sólidos. Operan a temperaturas que oscilan entre los
180 ° y los 250 °C.
2.
Tratamiento de los residuos del tratamiento de gases
Las prácticas actuales para el tratamiento y disposición final de los residuos provenientes del
tratamiento de gases de salida incluyen: reuso en el proceso del cual derivan, disposición final en
rellenamiento sanitario, estabilización y posterior disposición final, vitrificación, incorporación a
materiales de construcción de rutas y caminos, valorización en minas de sal o carbón, y
tratamientos catalíticos o térmicos.
De acuerdo al Anexo I del Convenio de Basilea, los desechos, incluidas las cenizas volantes, que
tienen PCDD/PCDF como constituyentes son clasificados como residuos peligrosos.
2.1.
Solidificación de residuos del tratamiento de gases16
El propósito principal de la solidificación es producir un material con propiedades físicas y
mecánicas tales que promuevan una reducción de la liberación de contaminantes a partir de dicha
matriz. Una adición de cemento, por ejemplo, disminuye generalmente la conductividad hidráulica
y la porosidad del residuo, incrementando, por otra parte, su durabilidad, resistencia y volumen. En
forma complementaria, incrementa habitualmente la alcalinidad de la mezcla mejorando, por lo
tanto, el comportamiento del producto en materia de lixiviación.
Los métodos de solidificación utilizan comúnmente varios reactivos ligantes, en su mayoría
inorgánicos, como cemento, cal, y otros materiales puzzolánicos como ceniza volantes de carbón,
16
Los subpárrafos del párrafo 2 son citados a partir de la Comisión Europea, 2004, capítulo 2.6.3.
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42
cenizas de fondo de altos hornos o polvo de hornos de cemento, aunque también pueden emplearse
algunos ligantes orgánicos como bitumen/asfalto, parafinas y polietileno. Pueden usarse asimismo
combinaciones de ligantes y varios tipos de aditivos patentados o no patentados La técnica de
solidificación prevaleciente es, sin lugar a dudas, la estabilización con cemento.
2.2.
Tratamiento térmico de residuos del tratamiento de gases
Los tratamientos térmicos pueden ser agrupados en tres categorías: vitrificación, fundición y
sinterización. Las diferencias entre ellas se relacionan principalmente con las propiedades y
características del producto final:
La vitrificación es un proceso mediante el cual los residuos son tratados a temperaturas elevadas
(comunmente 1.300 ° a 1.500 °C) y luego enfriados rápidamente (con aire o agua) para obtener una
matriz vítrea amorfa. Luego de enfriarse, el fundido forma un producto de una fase llamado
vitrificado. Éste puede ser un producto tipo vidrio o roca, dependiendo de la composición del
fundido. Algunas veces (aunque no habitualmente) se les agrega aditivos a los residuos con el
objeto de favorecer la formación de la matriz vítrea.
La fundición es similar a la vitrificación, aunque con la diferencia que se controla la etapa de
enfriamiento para permitir al máximo posible la cristalización del fundido. Como resultado se
obtiene un producto multifase. Las temperaturas, así como las posibles separaciones de fases
metálicas específicas, son similares a las del proceso de vitrificación. También es posible la
incorporación de aditivos específicos para favorecer la cristalización de la matriz.
La sinterización implica el calentamiento de los residuos a un nivel en el que se aglomeran las
partículas y se reconfiguran las fases químicas de aquéllos. Ello conduce a la obtención de un
producto más denso, con menor porosidad y mayor resistencia que el original. Las temperaturas
típicas rondan los 900 °C. Cuando se incineran residuos sólidos municipales, algún nivel de
sinterización tendrá lugar en el horno de incineración. Este es particularmente el caso cuando se
utiliza un horno rotativo en el proceso de incineración.
Independientemente del proceso de que se trate, el tratamiento térmico de residuos resulta, en la
mayoría de los casos, en un producto más denso y homogéneo, con propiedades de lixiviación
mejoradas. Los requerimientos de energía para tratamientos únicos de este tipo son generalmente
muy altos.
2.3.
Extracción y separación de residuos del tratamiento de gases
Las opciones de tratamiento que emplean procesos de extracción y separación pueden, en principio,
cubrir todo tipo de procesos que extraigan componentes específicos de los residuos. Ello no
obstante, se ha puesto mayor énfasis en los procesos que implican una extracción de metales
pesados y sales con ácido.
2.4.
Estabilización química de residuos del tratamiento de gases
El concepto principal de la estabilización química es el de llevar a los metales pesados a formas
más insolubles que aquéllas en las que se encuentran en los residuos originales sin tratar. Este
método de estabilización hace uso tanto de la precipitación de metales en minerales nuevos como
de la unión de los metales a los minerales por sorción. El proceso incluye la solubilización de los
metales pesados en los residuos y su subsiguiente precipitación en, o sorción por, nuevos
minerales.
Varios de los métodos de estabilización incorporan una etapa inicial de lavado mediante el cual la
mayor parte de las sales solubles y, hasta cierto punto, los metales, son extraídos de manera previa
a la unión química de los metales remanentes. Estos métodos se completan mediante la
deshidratación del producto estabilizado.
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43
Referencias
Comisión Europea, 2004. Reference Document on the Best Available Techniques for Waste
Incineration. Documento de referencia sobre MTD (BREF), 2º Borrador, marzo 2004. Oficina
Europea del IPPC, Sevilla, España. eippcb.jrc.es/pages/FActivities.htm.
Hartenstein, H.U., 2003. “Dioxin and Furan Reduction Technologies for Combustion and Industrial
Thermal Process Facilities.” En: The Handbook of Environmental Chemistry Vol. 3, Parte O:
Persistent Organic Pollutants (ed. H. Fiedler). Springer-Verlag, Berlin y Heidelberg.
Hübner C., Boos R., Bohlmann J., Burtscher K. y Wiesenberger H., 2000. State-of-the-Art
Measures
for
Dioxin
Reduction
in
Austria.
Vienna.
www.ubavie.gv.at/publikationen/Mono/M116s.htm.
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44
(iv) Entrenamiento de decisores y personal técnico
En los párrafos preambulares del Convenio de Estocolmo se reconoce la importancia de la
asistencia técnica, en particular del entrenamiento, como necesidad de los países en vías de
desarrollo (especialmente los menos desarrollados) y de aquéllos con economías en transición para
fortalecer sus capacidades nacionales. En tal sentido, su Artículo 12 declara: “Las Partes reconocen
que la prestación de asistencia técnica oportuna y adecuada en respuesta a las solicitudes de las
Partes que son países en desarrollo y las Partes que son países con economías en transición es
esencial para la aplicación efectiva del presente Convenio.”
A este respecto, la asistencia técnica en materia de creación de capacidad, en particular el
entrenamiento en metodologías, prácticas y herramientas ambientales disponibles, con especial
referencia a las necesidades específicas de la Parte de que se trate, puede proporcionar una mejor
comprensión de los procedimientos para llevar a cabo, sobre una base sostenida, las prácticas
operativas diarias y de mantenimiento preventivo correspondientes a las mejores técnicas
disponibles y las mejores prácticas ambientales introducidas como componentes del Plan Nacional
de Aplicación de dicha Parte. El que esta asistencia técnica en materia de creación de capacidad,
especialmente el entrenamiento, sea provisto tanto a nivel gerencial como técnico u operativo, a las
organizaciones públicas y privadas involucradas en la implementación de las directrices sobre
mejores técnicas disponibles y mejores prácticas ambientales, resulta de la mayor importancia.
Teniendo en cuenta la complejidad de muchas de las mejores técnicas disponibles y el enfoque
holístico y preventivo requerido para introducir las mejores prácticas ambientales, debería prestarse
consideración prioritaria a la creación de capacidad en cuanto a gestión por ciclo de vida,
conjuntamente con ciertos aspectos sanitarios y de seguridad relevantes, a través de un abordaje de
prevención y reducción de riesgo.
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(v)
45
Ensayos, monitoreo e informes sobre liberaciones
El monitoreo de las liberaciones de productos químicos listados en el Anexo C del Convenio de
Estocolmo resulta crítico para lograr los objetivos de este último. No obstante, muchos países en
vías de desarrollo y con economías en transición no cuentan con la necesaria capacidad en términos
de costos, experiencia técnica y laboratorios resultando, en muchos casos, que el retorno
económico de las instalaciones puede no llegar a ser suficiente para cubrir todos los costos
asociados al monitoreo. Como consecuencia de ello, resulta necesario establecer y fortalecer la
experiencia y la capacidad técnica a nivel regional, subregional y nacional, incluyendo los
laboratorios. Esta capacidad mejorada puede, a su vez, promover el monitoreo de fuentes existentes
a intervalos especificados.
La propuesta de nuevas instalaciones o de modificaciones significativas a instalaciones existentes
debería incorporar, como parte de las mejores técnicas disponibles y las mejores prácticas
ambientales, planes de evaluación de cumplimiento en base a los valores objetivo para las
liberaciones de los productos químicos listados en el Anexo C en gases de chimenea y demás
resultados presentados en el presente documento de orientación. Concordantemente, y como parte
de la operación en marcha, estas instalaciones deberían demostrar, a través del monitoreo a
intervalos especificados que resulte apropiado, que los niveles de desempeño continúan siendo
logrados.17, 18
Existen métodos de muestreo y análisis estandarizados y validados disponibles para las dibenzo-pdioxinas policlorados (PCDD) y los dibenzofuranos policlorados (PCDF), aunque no todavía para
todos los productos químicos enumerados en el Anexo C. Los métodos de muestreo de gases de
chimenea incluyen aquéllos con períodos de muestreo de 4 a 8 horas como asimismo aquellos otros
cuasi – continuos. La mayoría, si no la totalidad, de los regímenes regulatorios para PCDD/PCDF
se basan actualmente en equivalentes tóxicos (EQT).19, 20
Se necesitan también directrices para el desarrollo de programas de monitoreo adecuados. A este
respecto, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) ha desarrollado
orientación para la priorización de medidas y la minimización del número de medidas para el
impacto ambiental. La Comisión Europea ha preparado un documento de referencia sobre
principios generales de monitoreo, y algunas compañías y asociaciones industriales han acordado
requerimientos de monitoreo. El desarrollo de legislación y regulaciones modelo facilitará
asimismo el establecimiento e implementación de programas de monitoreo para las liberaciones de
los productos químicos indicados en el Anexo C.
•
Las Fuentes prioritarias incluye a aquéllas listadas en la Parte II del Anexo C del Convenio de
Estocolmo.
17
La determinación de la concentración másica de los productos químicos listados en el Anexo C en liberaciones de
una fuente determinada debería seguir los métodos estándar de muestreo, análisis y evaluación de cumplimiento
reconocidos nacional e internacionalmente.
18
En la mayoría de los casos, los valores objetivo sólo existen para PCDD/PCDF.
19
Para determinar las concentraciones EQT, se cuantifica cada uno de los 17 congéneres de PCDD/PCDF que resultan
más preocupantes toxicológicamente mediante el uso de un espectrómetro de masa para cromatografía gaseosa de alta
resolución.
20
Uno de los métodos de bioensayo menos costosos ha sido validado pero sólo se lo utiliza masivamente con propósitos
de “screening” (tamizado o barrido).
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
Sección IV
Recopilación de resúmenes
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SECCION IV Recopilación de resúmenes
IV. Recopilación de resúmenes de las Secciones V y VI
Esta recopilación incluye todos los resúmenes correspondientes a las categorías de fuentes de las
Secciones V y VI del Borrador de Directrices sobre Mejores Técnicas Disponibles y Orientación
Provisional sobre Mejores Prácticas Ambientales según el Artículo 5 y el Anexo C del Convenio de
Estocolmo sobre Contaminantes Orgánicos Persistentes.
Cada resumen puede incluir la siguiente información, según corresponda:
•
Una breve descripción de la fuente, su propósito y los procesos involucrados;
•
Potencialidad de la fuente para la generación de los productos químicos listados en el Anexo C
del Convenio de Estocolmo, a saber: dibenzo-p-dioxinas policloradas (PCDD); dibenzofuranos
policlorados (PCDF); bifenilos policlorados (PCB); y hexaclorobenceno (HCB);
•
Mejores técnicas disponibles y mejores prácticas ambientales para minimizar las emisiones de
los productos químicos enumerados en el Anexo C;
•
Medidas primarias y secundarias que pueden coadyuvar a reducir las emisiones;
•
Alternativas, de resultar aplicables, que podrían ser preferibles a las prácticas y procesos
actuales;
•
Niveles de desempeño posibles de lograr.
Resúmenes por categorías de fuentes – Parte II del Anexo C
V.A. Incineradores de desechos
(i) Desechos sólidos municipales, desechos peligrosos y lodos cloacales
El Convenio de Estocolmo identifica a los incideradores de desechos como una fuente con
potencialidad comparativamente elevada para la formación y liberación al ambiente de los
productos químicos listados en su Anexo C.
Al considerar las propuestas de construcción de nuevos incineradores de desechos, debe prestarse
atención prioritaria a alternativas tales como las actividades que minimizan la generación de
desechos, las que incluyen: recuperación de recursos, reuso, reciclado, separación de los desechos y
promoción de productos que generan menor cantidad de los mismos. Deben contemplarse
prioritariamente, asimismo, los abordajes que previenen la formación y liberación de
contaminantes orgánicos persistentes.
Los objetivos potenciales de la incineración de desechos son: reducción de volumen, recuperación
de energía, destrucción y minimización de constituyentes peligrosos, desinfección y reuso de
algunos residuos.
El diseño y la operación ambientalmente racionales de los incineradores de desechos requieren el
empleo de las mejores técnicas disponibles y las mejores prácticas ambientales que prevengan o
minimicen la formación y liberación de los productos químicos indicados en el Anexo C. Las
mejores técnicas disponibles y la mejores prácticas ambientales en este caso de incineración
incluyen el ejercicio de un apropiado manipuleo de desechos, asegurando una buena combustión,
evitando condiciones propicias para la formación de los productos químicos del Anexo C,
capturando los que se generen y manejando los residuos derivados adecuadamente.
Los niveles de desempeño posibles de lograr para emisiones al aire de incineradores de desechos
son 0,01–0,1 ng EQT/Nm3
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Borrador – Diciembre 2004
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SECCION IV Recopilación de resúmenes
(ii) Desechos médicos
La incineración de desechos médicos (desechos infecciosos y biológicos derivados de las
actividades de atención médica, elementos cortopunzantes y partes anatómicas) se lleva a cabo en
plantas de incineración dedicadas especialmente a ello, con el fin tanto de destruir completamente
la materia orgánica y los peligros asociados, como para reducir el volumen de desechos, a modo de
etapa de pretratamiento, antes de su disposición final ambientalmente racional en un rellenamiento
/ relleno sanitario.
Si estos desechos son incinerados en condiciones que no constituyen las mejores técnicas
disponibles ni las mejores prácticas ambientales, existe posibilidad de que se liberen PCDD y
PCDF en concentraciones relativamente elevadas. Habida cuenta de los altos costos asociados a su
construcción, operación, mantenimiento y monitoreo, la aplicación de las mejores técnicas
disponibles para incineradores de desechos médicos pequeños resulta muy difícil.
Las alternativas posibles a la incineración son esterilización (con vapor, con vapor avanzado, con
calor seco), tratamiento por microondas, hidrólisis alcalina o tratamiento biólogico, seguidos, cada
uno de ellos, por rellenamiento sanitario. El paso más importante en la gestión/manejo de los
desechos medicos es la segregación de los distintos tipos de desecho en la fuente. Como de un 75%
a un 90% de los desechos de hospitales resultan comparables a los desechos sólidos municipales, la
segregación reduce mucho el volumen de los desechos médicos. Resulta esencial, por lo tanto, una
efectiva gestión de desechos, incluyendo su minimización y segregación en la fuente.
En lo atinente a la incineración, las medidas primarias reducirán significativamente por sí mismas
la emisión de los productos químicos enumerados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo. No
obstante, la implementación de las mejores técnicas disponibles requiere tanto medidas primarias
como secundarias. En tales casos, pueden lograrse emisiones al aire bien por debajo de 0,1 ng
EQT-I/Nm3.
Para la reducción de las liberaciones de PCDD/PCDF al ambiente resulta esencial un adecuado
tratamiento de las cenizas de fondo y de los residuos provenientes de la limpieza de los gases de
salida. El empleo de las mejores técnicas disponibles en incineradores reducirá asimismo las
emisiones de ácido clorhídrico y metales pesados (por ejemplo, mercurio) permitiendo también, la
disminución efectiva de subsiguientes liberaciones a partir de los residuos dispuestos en los
rellenos.
V.B. Hornos de cemento que queman desechos peligrosos
El objetivo principal de los hornos de cemento es la producción de escoria o “clinker”. La quema
de desechos en estos hornos apunta a la recuperación de energía y a la sustitución de combustibles
fósiles. En algunos casos, se efectúa la disposición final de desechos peligrosos mediante su
quemado en este tipo de instalaciones.
El proceso de manufactura implica la descomposición de carbonato de calcio (CaCO3), a unos 900
°C, a óxido de calcio (CaO, cal) (calcinación), seguido por el proceso de clinkerización en un horno
rotativo. El clinker es entonces triturado o molido conjuntamente con yeso y otros aditivos para
producir cemento. De acuerdo a las condiciones físicas y químicas, las principales vías del proceso
de manufactura de cemento, especialmente durante la etapa de piroprocesado, se denominan: seca,
húmeda, semiseca y semihúmeda. La quema de deschos peligrosos puede resultar en la formación y
ulterior liberación de los productos químicos indicados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo.
Asimismo, pueden producirse liberaciones desde los sitios de almacenamiento.
En general, las condiciones de proceso y las medidas primarias en los hornos de cemento resultan
suficientes para minimizar la formación y liberación de los productos químicos listados en el
Anexo C y para lograr concentraciones de PCDD y PCDF en los gases de salida < 0,1 ng
EQT/Nm3. Si fuera necesario, se dispone de medidas secundarias. Se han informado liberaciones
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Borrador – Diciembre 2004
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SECCION IV Recopilación de resúmenes
de PCDD/PCDF via polvo de hornos de cemento y, posiblemente, clinker, las que actualmente se
hallan sujetas a investigación.
Los sistemas de gestión y minimización de desechos deberían ser implementados de manera previa
a su disposición en hornos de cemento. Las alternativas a la quema en hornos de cemento
comprobadas son las incluidas en las vías normales de disposición de desechos. De ser operados
apropiadamente, los hornos de cemento que queman residuos peligrosos generan liberaciones de
productos químicos listados en el Anexo C de menor importancia. Por ello, deberían considerarse
las alternativas a la luz del impacto global sobre el ambiente.
Otros beneficios adicionales pueden derivarse de la aplicación de las mejores técnicas disponibles y
las mejores prácticas ambientales en términos de gestión ambientalmente racional como es el caso
de la segregación de desechos, que reducirá las cantidades a tratar, o de la quema de los mismos
(incluídos los peligrosos), que favorecerá la recuperación de energía y la sustitución tanto de
combustibles fósiles como de materias primas minerales.
V.C. Producción de pulpa utilizando cloro elemental o productos
químicos que lo generan
Los procesos principales que implica la fabricación de productos de pulpa y papel son: la
preparación y manipuleo de materias primas, el almacenamiento (y preservación de no derivados
de la madera), el descortezado de la madera, el astillado y limpieza de los residuos agrícolas, la
eliminación de nudos, la fabricación de pulpa, el procesamiento y blanqueo de la pulpa, de resultar
necesario, y, finalmente, la manufactura de papel o cartón.
De los productos químicos indicados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo, sólo se ha
identificado a los PCDD/PCDF como susceptibles de ser generadas durante la producción de pulpa
utilizando cloro elemental. De los 17 congéneres de los PCDD/PCDF con cloro en las posiciones
2,3,7 y 8, solamente dos – a saber, 2,3,7,8-TCDD y 2,3,7,8-TCDF – han sido identificadas como
potencialmente producibles durante el blanqueo químico de pulpa empleando cloro. La mayor parte
de la formación de 2,3,7,8-TCDD y 2,3,7,8-TCDF se produce en la etapa C del blanqueo vía la
reacción del cloro con los precursores de TCDD y TCDF. Durante el blanqueo de la pulpa no se
generan ni HCB ni PCB.
De manera resumida, pueden tomarse las siguientes medidas primarias para disminuir o eliminar la
formación de 2,3,7,8-TCDD y 2,3,7,8-TCDF en procesos de blanqueo a partir o no de madera:
eliminación de cloro elemental mediante su reemplazo por dióxido de cloro (blanqueo libre de
cloro elemental) o, en algunos casos, a través de procesos absolutamente libres de cloro; reducción
de la aplicación de cloro elemental por disminución de múltiplos de cloro o incremento de la
sustitución de dióxido de cloro por cloro molecular; minimización de precursores, como dibenzo-pdioxinas y dibenzofuranos que entran a la planta de blanqueo, a través del empleo de aditivos libres
de precursores y lavado a fondo; maximización de la remoción de nudos; y eliminación de la
fabricación de pulpa a partir de suministros contaminados con fenoles policlorados.
Cuando el nivel de sustitución de dióxido de cloro en el blanqueo tradicional supera el 85%, o si se
utilizan métodos libres de cloro elemental o totalmente libres de cloro, las emisiones de 2,3,7,8TCDD y 2,3,7,8-TCDF al agua resultan más bajas que el límite de cuantificación (Método EPA
1613).
V.D
Procesos térmicos en la industria metalúrgica:
(i) Producción de cobre secundario
La fundición secundaria de cobre incluye la producción de cobre a partir de chatarra de cobre,
lodos, chatarra computacional y electrónica, y escorias de refinerías. Los procesos que esta
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SECCION IV Recopilación de resúmenes
producción implica son: pretratamiento de la alimentación, fundición, aleación y moldeado. Tanto
los materiales orgánicos presentes en la alimentación – caso de aceites, plásticos y revestimientos –
como las temperatures de entre 250 ° y 500 °C, pueden dar lugar a la generación de los productos
químicos listados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo.
Las mejores técnicas disponibles incluyen: preclasificación, limpieza de los materiales de
alimentación, mantenimiento de temperaturas por encima de los 850 °C, utilización de postcombustión con enfriamiento brusco, adsorción con carbón activado y eliminación de polvos con
filtros de tela.
Los niveles de desempeño a lograr para los equipos de fundición de cobre secundario son: < 0,1 ng
EQT-I/Nm3.
(ii) Plantas de sinterización en la industria del hierro y el acero
Las plantas de sinterización en la industria del hierro y el acero constituyen una etapa de
pretratamiento en la producción de hierro mediante la cual se aglomeran por combustión las
partículas finas del mineral de hierro y, en algunas plantas, los desechos de óxido de hierro
secundario (polvos recolectados, laminillas de acero). La sinterización implica el calentamiento de
mineral de hierro fino con fundente y finos de coque o carbón para producir una masa semifundida
que solidifica en piezas o trozos porosos de sinterizado con las características de tamaño y
resistencia necesarias para alimentar el alto horno.
Parece ser que los PCDD y PCDF se forman en este proceso vía la síntesis de novo, predominando
generalmente los PCDF en el gas residual. El mecanismo de formación de PCDD/PCDF parece
comenzar en las regiones superiores del lecho de sinterización poco después de la ignición, luego
de lo cual las dioxinas, furanos y otros compuestos se condensan por debajo de la carga más fría, a
medida que la capa sinterizada avanza a lo largo de la cinta de sinterización hacia el frente de
llama.
Las medidas primarias identificadas para prevenir o minimizar la formación de PCDD/PCDF
durante la sinterización de hierro incluyen la operación estable y consistente de la planta, el
monitoreo continuo de los parámetros, la recirculación de los gases residuales, la minimización de
los materiales de alimentación contaminados con contaminantes orgánicos persistentes u otros que
conduzcan a la formación de estos últimos, y la preparación del material de alimentación.
Entre las medidas secundarias identificadas para controlar o reducir las liberaciones de
PCDD/PCDF a partir de este proceso, encontramos: adsorción/absorción (por ejemplo, inyección
de carbón activado) y eliminación de polvos de alta eficiencia, como así también la ulterior
depuración húmeda de los gases residuales combinada con un efectivo tratamiento de los efluentes
líquidos del depurador y la disposición final de los lodos correspondientes en un relleno o
rellenamiento de seguridad.
Los niveles de desempeño a lograr por una planta de sinterización de hierro que opera según las
mejores técnicas disponibles son: < 0,2 ng EQT/Nm3.
(iii) Producción de aluminio secundario
La fundición de aluminio secundario implica la producción del mismo a partir de productos usados
de dicho metal, los que son procesados para recuperar metales por pretratamiento, fundición y
refinado.
Se utilizan combustibles, fundentes y aleaciones, mientras que la remoción del magnesio se
practica mediante la adición de cloro, cloruro de aluminio o compuestos orgánicos clorados. La
formación de los compuestos químicos listados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo ocurre,
probablemente, como consecuencia de los compuestos orgánicos de la alimentación, de los
compuestos clorados y de las temperaturas de entre 250 ° y 500 °C.
Las mejores técnicas disponibles incluyen: hornos de alta temperatura muy avanzados,
alimentación libre de aceites y cloro (si se dispone de alternativas), cámara de combustión
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Borrador – Diciembre 2004
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SECCION IV Recopilación de resúmenes
secundaria con enfriamiento brusco, adsorción con carbón activado y filtros de tela para
eliminación de polvos.
Los niveles de desempeño a lograr en este caso son: < 0,1 ng EQT-I/Nm3.
(iv) Producción de zinc secundario
La fundición secundaria de zinc constituye la producción de éste a partir de materiales como polvos
de la producción de aleaciones de cobre y de la fabricación de acero por arco eléctrico, y residuos
de la fragmentación de chatarra de acero y de procesos de galvanización. Los procesos de
producción incluyen: clasificación de la alimentación, pretratamiento de limpieza, trituración,
hornos de sweatingN de los T a 364 °C, hornos de fundición, refinado, destilación y aleación. Los
productos químicos enumerados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo pueden surgir como
consecuencia de los aceites y plásticos presentes en la alimentación, como así también de las
temperaturas de entre 250 ° y 500 °C.
Las mejores técnicas disponibles incluyen: limpieza de la alimentación, mantenimiento de las
temperaturas por encima de 850 °C, recolección de gases y vapores, Postquemadores o camaras de
combustión secundaria con enfriamiento brusco, adsorción con carbón activado y filtros de tela
para eliminación de polvos.
Los niveles de desempeño a lograr para las fundiciones secundarias de zinc son: < 0,1 ng EQTI/Nm3.
Resúmenes por categorías de fuentes – Parte III del Anexo C
VI.A. Quema de desechos a cielo abierto, incluída quema en sitios
de rellenamiento
La quema a cielo abierto es un proceso ambientalmente inaceptable que genera los productos
químicos indicados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo y otros numerosos contaminantes
derivados de una combustión incompleta. De manera consistente con el Anexo C, Parte V, sección
A, subpárrafo (f) del Convenio citado, la mejor orientación es la de reducir la cantidad de material
sujeto a disposición final mediante este método apuntando a su eliminación total.
Otras técnicas capaces de producir mejoras en este sentido, en lo que hace a los materiales a
quemar, comprenden: evitar la inclusión de materiales no-combustibles, como vidrio y metales a
granel, desechos húmedos y materiales de baja combustibilidad; evitar las cargas de desechos con
altos contenidos de cloro, ya sean cloruros inorgánicos tales como la sal o compuestos orgánicos
clorados como el PVC; y evitar materiales que contienen metales catalíticos como cobre, hierro,
cromo y aluminio, aún en pequeñas cantidades. Los materiales a quemar deberían ser secos,
homogéneos o bien mezclados, y de baja densidad, como los desechos no compactados.
Con respecto al proceso de quema, los objetivos deberían apuntar a: proveer aire suficiente;
mantener la quema estacionaria o la tasa de pérdida de masa constante; minimizar la recuperación
térmica, posiblemente mediante extinción directa; y limitar la quema a fuegos pequeños, bien
ventilados y activamente removidos en lugar de hacerlo en contenedores o vaciaderos grandes,
pobremente aireados.
Sweating: separación de los metales ajustando lentamente la temperatura del horno para fundir cada
metal por separado.
N de los T
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SECCION IV Recopilación de resúmenes
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VI.B. Procesos térmicos en la industria metalúrgica no mencionados
en el Anexo C, Parte II:
(i) Producción de plomo secundario
La fundición de plomo secundario implica la producción de éste y sus aleaciones, en primer lugar a
partir de chatarra de baterías de automóviles, como así también de otras fuentes de plomo usado
(caños, soldaduras, escoria, revestimientos de plomo). Los procesos de producción incluyen:
pretratamiento de la chatarra, fundición y refinado. Los productos químicos enumerados en el
Anexo C del Convenio de Estocolmo pueden surgir como consecuencia de los aceites y plásticos
presentes en la alimentación, como así también de las temperaturas de entre 250 ° y 500 °C.
Las mejores técnicas disponibles comprenden el empleo de materiales libres tanto de plásticos
como de aceites, elevadas temperaturas de horno por encima de 850 °C, efectiva recolección de
gases, postquemado con enfriamiento brusco, adsorción con carbón activado, y filtros de tela para
eliminación de polvos.
Los niveles de desempeño a lograr en este caso de la fundición secundaria de plomo son: < 0,1 ng
EQT-I/Nm3.
(ii) Producción de aluminio primario
El aluminio primario se produce directamente del mineral, la bauxita. Ésta es refinada a alúmina
mediante el proceso Bayer, la que luego se reduce a aluminio metálico por electrólisis mediante el
proceso Hall-Héroult (utilizando tanto ánodos de cocido en continuo o in situ – ánodos Söderberg –
como de precocido).
No se considera, en general, a la producción de aluminio primario como fuente significativa de los
productos químicos enumerados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo. Sin embargo, la
contaminación con PCDD y PCDF es posible a través de los electrodos en base a grafito utilizados
en el proceso de fundición electrolítica.
Las técnicas posibles para reducir la producción y liberación de los productos químicos del Anexo
C a partir de la producción de aluminio primario incluyen una mejorada producción y control de
ánodos, como asimismo el empleo de procesos de fundición avanzados. Los niveles de desempeño
a lograr en este sector deberían ser: < 0,1 ng EQT/Nm3.
(iii) Producción de magnesio
Este elemento se produce ya sea a partir de la electrólisis del cloruro de magnesio puro con sal
fundida o de la reducción de óxido de magnesio con ferrosilicio o aluminio a elevadas
temperaturas, como así también a través de la recuperación secundaria de magnesio (por ejemplo,
de restos de asbesto).
La adición de cloro o cloruros, la presencia de ánodos de carbono y las elevadas temperatures del
proceso de producción de magnesio pueden conducir a la formación y la emisión al aire y al agua
de los productos químicos listados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo.
Las técnicas alternativas pueden comprender la eliminación de la fuente de carbono empleando
ánodos que no sean de grafito, y la aplicación de carbón activado. Sin embargo, el desempeño a
lograr depende del tipo de proceso y controles utilizados.
(iv) Producción de acero secundario
El acero secundario se produce a partir de la fundición directa de chatarra ferrosa usando hornos de
arco eléctrico. El horno funde y refina una carga metálica de chatarra de acero para producir
carbono, aleaciones y aceros inoxidables en fábricas no integradas de acero. Los materiales
ferrosos de alimentación pueden comprender chatarra, como vehículos fragmentados y recortes
metálicos, o hierro directamente reducido.
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SECCION IV Recopilación de resúmenes
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Parece ser que, muy probablemente, los productos químicos enumerados en el Anexo C del
Convenio de Estocolmo, como los PCDD y PCDF, se forman en el proceso de producción de acero
en horno de arco eléctrico vía síntesis de novo como consecuencia de la combustión de materia
orgánica no clorada - como poliestireno, carbón y carbono particulado - en presencia de donantes
clorados. Muchas de estas sustancias están contenidas en concentraciones traza en la chatarra de
acero o son materias primas del proceso como el carbón inyectado.
Las medidas primarias incluyen el manejo adecuado de los gases de salida y su apropiado
acondicionamiento a fin de prevenir condiciones que hagan que la síntesis de novo conduzca a la
formación de PCDD/PCDF. Ello puede implicar postquemadores de post-combustión, seguidos de
un enfriamiento brusco de los gases de salida. Las medidas secundarias comprenden inyección de
adsorbentes (por ejemplo, carbon activado) y filtros de tela para lograr un alto nivel de eliminación
de polvos.
Los niveles de desempeño a lograr utilizando las mejores técnicas disponibles son, en este caso:
< 0,1 ng EQT-I/Nm3.
(v) Fundición de metales primarios
Este proceso implica la extracción y refinado de níquel, plomo, cobre, zinc y cobalto.
Generalmente, las instalaciones para la fundición de metales primarios procesan concentrados
minerales poseyendo, la mayor parte de las mismas, la capacidad técnica para suplementar la
alimentación de concentrado primario con materiales secundarios (por ejemplo, reciclables).
Las técnicas de producción pueden incluir procesos piro o hidrometalúrgicos. Se piensa que los
productos químicos listados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo se originan a través de los
procesos metalúrgicos térmicos de elevada temperatura, motivo por el cual no se considera a los
procesos hidrometalúrgicos en esta sección sobre mejores técnicas disponibles para la fundición de
metales primarios.
La información disponible sobre emisiones de PCDD y PCDF desde una variedad de sectores de
fuentes (por ejemplo, incineradores, hornos de acero de arco eléctrico, plantas de sinterización de
hierro) sugiere que las técnicas y tecnologías de proceso, y su asociado acondicionamiento de gases
de salida, pueden influenciar la formación y ulterior liberación de PCDD/PCDF. Cuando resulte
técnicamente factible, debería contemplarse a los procesos hidrometalúrgicos como alternativa de
los pirometalúrgicos al estudiar las propuestas de construcción o encargo de nuevas instalaciones o
procesos de fundición de metales.
Entre las medidas primarias se encuentra el uso de procesos hidrometalúrgicos, el control de
calidad de los materiales de alimentación y de la chatarra para minimizar los contaminantes que
conducen a la formación de PCDD/PCDF, un efectivo control del proceso para evitar condiciones
que lleven a la generación de PCDD/PCDF, y el uso de una tecnología de fundición “flash”. Las
medidas secundarias identificadas incluyen: limpieza de gases de alta eficiencia y conversión de
dióxido de azufre a ácido sulfúrico; efectiva recolección de gases y humos/vapores, y remoción de
polvos de elevada eficiencia.
Los niveles de desempeño a lograr en este caso mediante el empleo de las mejores técnicas
disponibles son: < 0,1 ng TEQ-I/Nm3.
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SECCION IV Recopilación de resúmenes
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VI.C. Fuentes de combustión residencial
Esta sección trata el tema de la combustión de madera, carbón y gas, aplicada principalmente a
calefacción y cocina doméstica. Esta combustión tiene lugar en estufas y chimeneas encendidas a
mano y, en el caso de sistemas centrales de calefacción de mayor tamaño, en instalaciones
encendidas automáticamente. Estudios realizados al respecto han demostrado que, como
consecuencia de combustiones incompletas y de la utilización de combustibles – incluso desechos
domésticos – que contienen carbono y cloro, las fuentes de combustión residencial generan niveles
significativos de los productos químicos indicados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo,
incuidos PCDD, PCDF y cantidades menores de PCB. Habida cuenta de las relativamente grandes
cantidades de estas fuentes, la combustión de origen residencial contribuye de manera notable a las
liberaciones globales de los productos químicos de referencia.
Para reducir la formación y liberación de los productos químicos del Anexo C antes citados resulta
sumamente importante lograr una combustión eficiente y de alta calidad en cocina y calefacción.
Ello depende, principalmente, de la temperatura de la cámara de combustión, de la turbulencia de
los gases que se están quemando, del tiempo de residencia, del exceso de oxígeno y del tipo de
combustible utilizado.
Las estrategias para minimizar las liberaciones de estos productos químicos del Anexo C, a partir
de las fuentes de combustión residencial, incluyen programas de concientización, educación y
entrenamiento públicos sobre el uso adecuado de estas aplicaciones, el empleo de los combustibles
apropiados y los impactos sobre la salud derivados de la combustión residencial incontrolada. Las
tecnologías de abatimiento comúnmente utilizadas en el sector industrial no se hallan disponibles,
en general, para las aplicaciones de menor envergadura de cocina y calefacción residenciales. No
obstante, el empleo de estufas mejoradas y más eficientes constituiría un mecanismo efectivo para
la reducción de los productos químicos listados en el Anexo C, con el relevante beneficio adicional
del mejoramiento de la calidad del aire interior. Cualquier acción dirigida a reducir la formación y
liberación de estos productos a partir de la combustión residencial deberá tener en cuenta los
factores sociales y económicos que condicionan a la población y comunidades de los países en vías
de desarrollo.
Los desechos domésticos constituyen un combustible de rápida disponibilidad y habitual
utilización en la combustión residencial que puede resultar en elevados niveles de formación y
liberación de los productos químicos del Anexo C. Por tal motivo, las medidas dirigidas a reducir
las emisiones derivadas de dicha combustión residencial deberán también considerar a la
gestión/manejo de desechos en su aspecto global. Nunca debería usarse a los desechos domésticos
como fuente de combustible (para ulteriores recomendaciones, referirse a las directrices sobre
quema a cielo abierto, secciónn VI.A del presente documento).
VI.D. Calderas de servicios e industriales que utilizan combustibles
fósiles
Se trata en este caso de instalaciones diseñadas para quemar combustible a fin de calentar agua o
producir vapor para su empleo en la generación de electricidad o en procesos industriales. Las
concentraciones volumétricas de los productos químicos enumerados en el Anexo C del Convenio
de Estocolmo en las emisiones de las calderas de servicios e industriales que utilizan combustibles
fósiles son, generalmente, muy bajas. Sin embargo, las emisiones másicas totales del sector
calderas pueden resultar significativas debido a la escala de la combustión de combustibles fósiles
para generación de electricidad, y producción de calor o vapor, tanto en términos de tonelaje como
de distribución.
Las medidas que pueden tomarse para reducir la formación y liberación de los productos químicos
aludidos incluyen: mantenimiento de condiciones de combustión eficientes dentro de la caldera y
reaseguro de que se dispone del tiempo suficiente para permitir una combustión completa, tomando
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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55
SECCION IV Recopilación de resúmenes
medidas que garanticen que el combustible no está contaminado con PCB, HCB o cloro, y presente
bajos contenidos de otros componentes de los que se tiene conocimiento que actúan como
catalizadores en la formación de PCDD y PCDF; empleo de métodos adecuados de limpieza de
gases para bajar las emisiones que pudieran contener contaminantes; y apropiadas estrategias para
la disposición final, almacenamiento y uso contínuo de cenizas recolectadas.
Los niveles de desempeño a lograr son significativamente más bajos que: 0,1ng EQT/Nm3.
VI.E. Instalaciones de quema de madera y otra biomasa como
combustible
El propósito principal de estas instalaciones que queman madera y otra biomasa es la conversión de
energía. Las instalaciones a gran escala utilizan, fundamentalmente, lechos fluidizados y hornos de
reja/parrilla. Las tecnologías para plantas de pequeña escala incluyen hornos de alimentación
inferior y hornos de suspensión. Las calderas de recuperación de la industria de pulpa y papel
aplican condiciones específicas de combustión. La selección de la tecnología se relaciona con las
propiedades del combustible y la capacidad térmica requerida.
En este caso de instalaciones de quema de madera y demás biomasa combustible pueden generarse
los productos químicos listados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo, particularmente
cuando hay contaminación del combustible. Las mejores técnicas disponibles y las mejores
prácticas ambientales para lograr niveles de desempeño de estos productos químicos por debajo de
0,1 ng EQT/Nm3 emplean una combinación de medidas primarias y secundarias. Entre las
primarias, el control de calidad del combustible resulta un tema clave (incluyendo la exclusión de
madera tratada). Las medidas de control para biomasa no contaminada implican técnicas de
combustión optimizada y remoción de polvos. La combustión de biomasa contaminada, como sería
el caso de los desechos de madera, requiere medidas adicionales como, por ejemplo, inyección de
sorbentes.
Otros beneficios adicionales que surgen de la aplicación de las mejores técnicas disponibles y las
mejores prácticas ambientales se relacionan con la conservación de recursos y con evitar las
emisiones de dióxido de carbono derivadas de combustibles fósiles (en el caso de sustitución).
VI.F. Procesos de producción de sustancias químicas específicas
que liberan los productos químicos listados en el Anexo C
Esta sección enfoca los procesos de manufactura de productos químicos industriales que podrían
generar, teóricamente, contaminantes orgánicos persistentes (particularmente aquéllos listados en el
Anexo C del Convenio de Estocolmo). La mayoría de los procesos descritos comparten etapas
comunes, incluída la cloración de materias primas orgánicas o inorgánicas, purificación de los
productos, separación de las corrientes de productos (usualmente por destilación), destrucción de
subproductos de alto peso molecular y reciclado o comercialización de cloruro de hidrógeno. La
eficiente separación y destrucción de los subproductos orgánicos clorados, que podrían incluir
contaminantes orgánicos persistentes, resulta clave para las mejores técnicas disponibles aplicables
a estos procesos, como es el caso de la orientación asociada a cualquier proceso de incineración
incorporado. Para algunos productos también se presentan procesos de manufactura modernizados,
que reducen la formación de contaminantes orgánicos persistentes.
VI.G. Crematorios
Desde la historia primitiva hasta el presente, la cremación ha sido una práctica cultural y
religiosamente importante, aceptada y utilizada por muchas culturas y países como forma de
enfrentar la muerte de los seres humanos. En muchos casos, la cremación es parte constitutiva de
las prácticas religiosas y fúnebres de un país o cultura particular; en otros, se trata de una
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SECCION IV Recopilación de resúmenes
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alternativa voluntaria al entierro tradicional. Estas directrices no intentan redefinir estas prácticas o
disminuir su significancia para la gente involucrada. Por el contrario, para aquellos países en que se
practica la cremación, y siguiendo las disposiciones del Convenio de Estocolmo, estas directrices
buscan proveer abordajes que minimicen o eliminen la liberación de los productos químicos
listados en el Anexo C del Convenio durante el desarrollo de dicho proceso.
Es posible que se formen y liberen PCDD, PCDF, HCB y PCB durante la cremación, debido a la
presencia de materiales clorados, precursores y cloro tanto en los cadáveres como en algunos
plásticos que son quemados conjuntamente. Las medidas para minimizar la formación y liberación
de estos productos químicos incluirían evitar el material clorado, diseñar los crematorios de forma
de alcanzar temperaturas de horno de 850 °C, con un tiempo de residencia de 2-segundos para los
gases de combustión y suficiente aire para asegurar la misma. Los crematorios nuevos de mayor
tamaño deberían también ser acondicionados con equipamiento de control de contaminación
atmosférica con el objeto de minimizar la emisión de dióxido de azufre, cloruro de hidrógeno,
monóxido de carbono, compuestos orgánicos volátiles, material particulado y contaminantes
orgánicos persistentes. Puede lograrse un nivel de desempeño de < 0,1 ng EQT/Nm3 para los
PCDD/PCDF.
VI.H. Vehículos a motor, particularmente los que queman nafta con
plomo
Los principales combustibles utilizados en el transporte por vehículos a motor son las
naftas/gasolinas y el aceite Diesel. El gas licuado de petróleo, los aceites de base vegetal y otros
biocombustibles, y las mezclas alcohol-gasolina/nafta están ganando importancia.
Se han encontrado PCDD y PCDF en las emisiones provenientes de vehículos a motor que queman
naftas/gasolinas y aceite Diesel. Las concentraciones más elevadas identificadas en emisiones de
vehículos que funcionan a nafta/gasolina con plomo se deben a la presencia de limpiadoresclorados
o bromados en el combustible.
Como alternativas de las naftas/gasolinas con plomo pueden considerarse a los siguientes
combustibles: naftas/gasolinas sin plomo (mejor cuando se cuenta con un catalizador); aceite
Diesel (mejor cuando se cuenta con filtro de partículas); gas líquido de petróleo; gas natural
comprimido; gas propano/butano gas; biocombustibles; y mezclas alcohol-gasolina/nafta.
Las mejores técnicas disponibles incluyen la prohibición de limpiadores halogenados y el
acondicionamiento de los vehículos a motor con un catalizador de oxidación o un filtro de
partículas.
No hay datos medidos disponibles para biocombustibles, mezclas alcohol-gasolina/nafta o gas
licuado de petróleo, como así tampoco para motores de dos tiempos.
VI.I. Destrucción de carcasas animales
La formación y emisión de PCDD, PCDF, PCB y HCB en incineradores de carcasas (cadáveres,
piezas o restos de) animales se debe a la presencia de estos materiales clorados, precursores y cloro
en las carcasas o en algunos plásticos que pueden coincinerarse con las mismas. Las medidas que
pueden tomarse para disminuir la formación y liberación de contaminantes orgánicos persistentes
incluyen evitar la co-incineración con otros desechos como asimismo requirir temperaturas de
horno de 850 °C, con tiempos de residencia de 2-segundos para los gases de combustión y
suficiente exceso de aire para asegurar la misma. Las instalaciones más grandes (> 50 kg/h)
deberían estar acondicionadas con equipamiento de control de contaminación atmosférica para
minimizar las emisiones de dióxido de azufre, cloruro de hidrógeno, monóxido de carbono,
compuestos orgánicos volátiles, material particulado y contaminantes orgánicos persistentes. Puede
lograrse un nivel de desempeño de < 0,1 ng EQT/Nm3 para los PCDD/PCDF.
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No se considera que otros métodos de disposición final como enterramiento, rellenamiento
sanitario o compostado contribuyan significativamente a las emisiones de los productos químicos
listados en el Anexo C, si bien deben tenerse en cuenta los aspectos ambientales, de salud pública,
de molestia y de salud animal involucrados. La hidrólisis alcalina o digestión constituye una
técnica para la destrucción de cadáveres animales.
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VI.J. Teñido y acabado de productos textiles y de cuero
Se ha hallado contaminación con PCDD y PCDF tanto en productos textiles como de cuero. La
ocurrencia de PCDD/PCDF en estas industrias se debe a: uso de productos químicos clorados,
especialmente pentaclorofenol y cloronitrofeno, para proteger la materia prima (por ejemplo,
algodón, lana u otras fibras, cuero) y utilización de colorantes contaminados con dioxinas (por
ejemplo, dioxacinas o ftalocianinas). Pueden formarse cantidades más pequeñas de PCDD/PCDF
durante el acabado, como así también durante la incineración de los lodos generados en el proceso.
Existen alternativas a los pigmentos de tintura arriba mencionados, ya que éstos no deben ser
utilizados.
Las posibles alternativas al pentaclorofenol y al cloronitrofeno incluyen: 2-(tiocianometiltio)
benzotiazol (TCMTB); o-fenilfenol (oFF) 4-cloro-3-metilfenol (CMK) y 2-n-octil-4-isotiazolin-3ona (OIT).
En lo atinente a las mejores técnicas disponibles, la medida primaria más eficiente para prevenir la
contaminación de productos textiles y de cuero con PCDD/PCDF sería la de no emplear biocidas y
colorantes contaminados con dioxinas en las cadenas de producción. Asimismo, de estar utilizando
algunos de los productos químicos mencionados más arriba, debería darse preferencia a los lotes
que contienen bajas concentraciones (por ejemplo, productos químicos destilados o purificados de
otra manera).
Para prevenir o minimizar la formación y liberación de PCDD/PCDF en la incineración de lodos
deberían aplicarse las mejores técnicas disponibles según lo que se describe en la sección VI.D del
presente documento (calderas industriales).
VI.K. Plantas de fragmentación/desmenuzadoras para el
tratamiento de vehículos en el fin de su vida útil
Estas plantas de fragmentación están listadas en el Anexo C del Convenio de Estocolmo como
fuentes con posibilidad de formar y liberar los productos químicos enumerados en dicho Anexo.
Hasta el momento, no hay evidencia suficiente de que la fragmentación (mecánica) de vehículos,
equipamiento eléctrico doméstico u otras aplicaciones eléctricas produzca una nueva formación de
dibenzo-p-dioxinas policloradas (PCDD), dibenzofuranos policlorados (PCDF) o bifenilos
policlorados (PCB). Los datos disponibles indican que los PCDD/PCDF y los PCB liberados de las
plantas de fragmentación derivan de la producción industrial, intencional, habiendo sido
introducidos con aceites, fluidos dieléctricos y demás materiales contenidos en estos vehículos o
bienes de consumo, los que simplemente son puestos en libertad a través de este proceso mecánico.
En cualquier caso, las plantas de fragmentación deberían contar con medidas para prevenir
incendios accidentales (que podrían resultar en la formación de los productos químicos enumerados
en el Anexo C). Estos incendios accidentales pueden ocurrir cuando la borra liviana altamente
inflamable de la fragmentadora, que es separada de los bienes a fragmentar, entra en ignición
espontáneamente. Otras fuentes de precursores de dioxinas que, cuando son quemados, pueden
resultar en la formación de PCDD/PCDF incluyen a los condensadores que contienen PCB,
desechos textiles o de aceites contaminados con PCB o clorobenceno, y polímeros que contienen
retardantes de llama bromados (formación de dibenzo-p-dioxinas polibromadas (PBDD) y
dibenzofuranos polibromados (PBDF) como contaminantes).
Cuando se trate el tema del desmantelamiento o desguace de barcos, debe consultarse la
orientación relevante preparada por la Secretaría del Convenio de Basilea.
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VI.L. Recuperación térmica de cables de cobre
A menudo se recupera chatarra de cobre a partir de la quema a cielo abierto de los revestimientos
plásticos de cables y tendido eléctrico. Los productos químicos listados en el Anexo C del
Convenio de Estocolmo se forman, probablemente, a partir del plástico y trazas de aceite con el
cobre actuando como catalizador a temperaturas de entre 250 ° y 500 °C.
Las mejores técnicas disponibles incluyen cortado, remoción de revestimiento o incineración a
temperaturas elevadas > 850 °C. Una consideración especial es la de dar mejores precios a cables y
alambres que no han sido desprovistos de su revestimiento y alentar el envío de material de
alimentación a las fundiciones de cobre utilizando las mejores técnicas disponibles para su
tratamiento.
Los niveles de desempeño no son aplicables en este caso, pues la recuperación térmica no debe ser
practicada ni constituye una mejor técnica disponible o una mejor práctica ambiental.
VI.M. Refinerías de aceites usados
Las refinerías que tratan aceites usados están listadas en el Anexo C del Convenio de Estocolmo
como fuente con potencialidad de formar y liberar los productos químicos enumerados en dicho
Anexo C.
A los fines de esta sección de orientación, se define a los aceites usados como cualquier aceite en
base a petróleo, sintético, o derivado de plantas y animales que ha sido usado. Pueden originarse en
dos fuentes principales: aceites usados industriales y aceites usados animales y vegetales. Entre los
primeros, pueden identificarse tres corrientes: aceite industrial (por ejemplo, aceites hidráulicos,
aceite de motores, aceites de corte), aceites de garajes y talleres, y aceites de transformadores.
Se ha descubierto que los aceites usados están contaminados con dibenzo-p-dioxinas policloradas
(PCDD), dibenzofuranos policlorados (PCDF) y bifenilos policlorados (PCB).
Hasta el presente no hay evidencia disponible de que los PCDD/PCDF o los PCB se formen en las
refinerías de aceites usados. Los datos disponibles indican que los PCDD/PCDF y los PCB
liberados de las refinerías de aceites usados o de las plantas de manipuleo y manejo de los mismos
derivan de la producción industrial, intencional, de PCB o clorobencenos que están presentes en los
aceites usados ya sea por contaminación durante el proceso de síntesis (de estos productos
químicos) o porque se han contaminado durante la fase de uso u otros procesos previos de
reciclado. En este sentido, las refinerías de aceites usados representan más una fuente de
distribución que una de formación de los productos químicos listados en el Anexo C.
De acuerdo a la información disponible, las opciones de gestión de aceites usados incluyen: reuso o
regeneración; craqueo térmico; e incineración o uso como combustible. Debe recalcarse que el
vertido y la quema a cielo abierto constituyen prácticas utilizadas también en muchos países
Para información sobre disposición de aceites usados en incineradores o su uso como combustible,
deberían consultarse las secciones relevantes al respecto de este documento de orientación
(secciones V.A, incineradores de desechos; V.B, hornos de cemento que queman desechos
peligrosos; VI.A, o quema de desechos a cielo abierto; VI.C, fuentes de combustión residencial;
VI.D, calderas de servicios e industriales que utilizan combustibles fósiles).
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Sección V
Orientación/directrices por categoría de fuentes:
Categoría de fuentes de la Parte II del Anexo C
SECCION V Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
V.A.
(i)
61
Incineradores de desechos
Desechos sólidos municipales, desechos peligrosos y lodos
cloacales
Resumen
El Convenio de Estocolmo identifica a los incineradores de desechos como una fuente con
potencialidad comparativamente elevada para la formación y liberación al ambiente de los
productos químicos listados en su Anexo C.
Al considerar las propuestas de construcción de nuevos incineradores de desechos, debe prestarse
atención prioritaria a alternativas tales como las actividades que minimizan la generación de
desechos, las que incluyen: recuperación de recursos, reuso, reciclado, separación de los desechos
y promoción de productos que generan menor cantidad de los mismos. Deben contemplarse
prioritariamente, asimismo, los abordajes que previenen la formación y liberación de
contaminantes orgánicos persistentes.
Los objetivos potenciales de la incineración de desechos son: reducción de volumen, recuperación
de energía, destrucción y minimización de constituyentes peligrosos, desinfección y reuso de
algunos residuos.
El diseño y la operación ambientalmente racionales de los incineradores de desechos requieren el
empleo de las mejores técnicas disponibles y las mejores prácticas ambientales que prevengan o
minimicen la formación y liberación de los productos químicos indicados en el Anexo C. Las
mejores técnicas disponibles y la mejores prácticas ambientales en este caso de incineración
incluyen el ejercicio de una apropiada gestión/manejo de desechos, asegurando una buena
combustión, evitando condiciones propicias para la formación de los productos químicos del
Anexo C, capturando los que se generen y manejando los residuos derivados adecuadamente.
Los niveles de desempeño posibles de lograr para emisiones al aire de incineradores de
desechos son 0,01–0,1 ng EQT/Nm3
1.
Introducción
El Convenio de Estocolmo identifica a los incineradores de desechos como una fuente con
posibilidad comparativamente elevada para la formación y liberación al ambiente de los productos
químicos listados en su Anexo C.
El Convenio de Estocolmo aconseja a las Partes que, al considerar las propuestas de construcción
de nuevas instalaciones incineradoras de desechos, presten atención prioritaria a:
•
Alternativas tales como las actividades que minimizan la generación de desechos municipales,
las que incluyen: recuperación de recursos, reuso, reciclado, separación de los desechos y
promoción de productos que generan menor cantidad de los mismos, cuando se consideran
propuestas de nuevas instalaciones (Convenio de Estocolmo, Anexo C, Parte V, sección A,
subpárrafo (f)); y
•
Abordajes o aproximaciones que previenen la formación y liberación de productos químicos
listados en el Anexo C.
Las consideraciones sobre gestión/manejo de desechos, descritas en la sección III.C (ii) del
presente documento, y los abordajes alternativos delineados en la subsección 6, más abajo, pueden
ser tomados en cuenta como parte de las estrategias globales de prevención y control de desechos.
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SECCION V Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
2.
62
Abordajes/aproximaciones al tratamiento de desechos
Como se describe con algún detalle en la sección III.C (ii), que trata las consideraciones sobre
gestión/manejo de desechos como aspecto transversal, debería prestarse atención prioritaria a las
actividades de minimización. Una manera de medir el éxito es la de maximizar el porcentaje de
desechos que pueden desviarse de incineradores y rellenamientos/rellenos sanitarios o vertederos
controlados. Algunas comunidades y jurisdicciones han adoptado la meta de trabajar hacia el
denominado residuo cero (100% desvío).
Bajo las condiciones actuales, aún con los mejores y mayores esfuerzos en materia de
minimización de desechos queda un material de descarte que debe ser enviado a un rellenamiento
sanitario o tratado de alguna otra manera. Lo que sigue son algunas opciones y vías posibles que
podrían ser tomadas en cuenta.
El tratamiento y disposición final de desechos debe brindar un elevado nivel de protección del
ambiente como totalidad. Por tal motivo, la selección de una vía determinada de disposición final
constituye una parte integrante del concepto global de gestión/manejo de desechos. Deben tenerse
particularmente en cuenta las características de los diversos tipos de desechos. Asimismo, los
productos y subproductos de cualquier proceso de tratamiento de desechos deben cumplir con los
estándares de calidad estipulados para el reuso y segura disposición final de los mismos. Para cada
vía u opción, el rellenamiento sanitario constituye siempre la etapa final. A continuación, se
delinean brevemente posibles vías y criterios para realizar una selección apropiada.
2.1.
Tratamiento biológico
Puede tratarse a los desechos biológicamente degradables en forma aeróbica (compostado
/composte) o anaeróbica (fermentación).
En el primer caso, se construyen montículos de desechos – diseñados ingenierilmente – para alentar
la ruptura biológica de los sólidos orgánicos. Como el compostado /composte requiere un contacto
suficiente entre los desechos y el oxígeno (aire), aquéllos biológicamente degradables con bajo
contenido de humedad resultan más apropiados (por ejemplo, desechos de jardinería, cierto tipo de
deschos agrícolas). Puede usarse al compost como acondicionador de suelos y fertilizante si cumple
con los estándares de calidad pertinentes. Por tal motivo, resulta importante la realización de una
cuidadosa segregación de los desechos degradables.
Mediante la fermentación (digestion anaeróbica) se descompone a la materia orgánica en
recipientes cerrados, en ausencia de aire. Es por ello que, en este caso, resultan adecuados los
desechos biológicamente degradables con altos contenidos de humedad. Este proceso es utilizado
en la industria para manejar desechos con elevada demanda química de oxígeno, como así también
para el tratamiento de lodos cloacales y desechos municipales biológicamente degradables.
Una de las principales limitaciones de este proceso es su inhabilidad para degradar lignina
(componente principal de la madera), lo que presenta un contraste con el compostado /composte.
Una de las ventajas relevantes es, en cambio, la producción de biogas a partir de la digestión
anaeróbica controlada.
2.2.
Separación mecánica
La separación mecánica incluye operaciones como cribado, trituración, molido, tamizado,
remoción de metales, remoción de otros materiales y homogeneización. El objetivo de esta
actividad es acondicionar los materiales seleccionados para reciclado, tratamiento biológico,
preparación de combustibles y otros propósitos. Se aplica en combinación con otros procesos como
etapa de pretratamiento o de tratamiento del producto.
2.3.
Tratamiento térmico
Además de la incineración de desechos, desde la década del 70 se han desarrollado tecnologías
alternativas para el tratamiento térmico de los mismos. En líneas generales, éstas se aplicaron a
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SECCION V Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
63
corrientes de desechos seleccionadas y a menor escala que la incineración. Tanto la pirólisis como
la gasificación se diferencian de la incineración en que pueden ser empleadas para recuperar el
valor químico del desecho (más que su valor energético), pudiendo utilizarse a los productos
químicos derivados, en algunos casos, como alimentación de otros procesos o para la recuperación
de energía.
2.4.
Gasificación
La gasificación es una combustión parcial de sustancias orgánicas para producir gases que, a su
vez, pueden ser usados como alimentación (mediante algún proceso de reforma) de otros procesos
o como combustibles. Existen varios procesos de gasificación, ya disponibles o en vías de
desarrollo, que, en principio, son aplicables al tratamiento de desechos municipales, ciertos
residuos peligrosos y lodos cloacales secos.
Es importante que la naturaleza (tamaño, consistencia) de los desechos de alimentación se
mantenga dentro de ciertos límites predefinidos. Ello requiere a menudo el pretratamiento especial
de, por ejemplo, los desechos municipals.
2.5.
Pirólisis
La pirólisis es un proceso de descomposición de los desechos en ausencia de oxígeno, durante el
cual se forman coque sólido y gas. Los valores calóricos del gas de pirólisis se encuentran
generalmente entre los 5 y los 15 MJ/m³ (megajoules por metro cúbico), para desechos municipales
y entre 15 y 30 MJ/m³, para fracciones de mayor poder calorífico. Las plantas pirolíticas para el
tratamiento de desechos incluyen las siguientes etapas básicas de proceso: preparación y molido;
secado (depende del proceso); pirólisis de los desechos (de manera complementaria al gas de
pirólisis que se genera, se acumula también un residuo sólido que contiene carbono y, además,
porciones metálicas y minerales); tratamiento secundario del gas y del coque de pirólisis, y/o
incineración de gas y coque para la destrucción de los ingredientes orgánicos y la simultánea
utilización de energía.
2.6.
Fundición a alta temperatura
La fundición se lleva a cabo utilizando ya sea electricidad o quemando combustibles para elevar la
temperatura a 1.400º C o más, en un horno de alta temperatura. Una vez que cambia el estado físico
y químico de los residuos, se enfría a los fundidos a fin de convertirlos en escoria solidificada. De
esta manera se reduce mucho la masa y volumen de los residuos, mientras que la modificación de
su estado físico y químico, derivada de su fundición a tan elevadas temperaturas, produce una
escoria de alta densidad, sumamente estable. La escoria fundida solidificada puede emplearse como
material de construcción, como es el caso del de rutas y caminos. En Japón, aproximadamente 50
instalaciones de fundición de desechos municipales opera en gran escala.
2.7.
Otros tratamientos físico-químicos
Existe un amplio rango de opciones de tratamientos físico-químicos. El propósito de estas plantas
de tratamiento es permitir la correcta disposición final de grandes cantidades de, generalmente,
desechos líquidos acuosos y desechos que requieren controles especiales. Estas opciones incluyen:
extracción y separación, extracción con solventes, regeneración de ácidos, solventes o aceites
gastados, y oxidación supercrítica de agua.
2.8.
Vías o caminos combinados
En general, se combina a las opciones de tratamiento delineadas más arriba a fin de cumplir los
requerimientos de un concepto global de gestión/manejo de desechos. El tratamiento mecánico
biológico y el empleo de desechos como combustible representan ejemplos de posibles
combinaciones. En la subsección 6, más abajo, se proveen alternativas adicionales.
3.
Incineración de desechos sólidos municipales
Aunque en muchas areas el rellenamiento continúa siendo el medio principal de disposición final
de los desechos sólidos municipales, la incineración y ulterior disposición final de sus residuos
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mediante rellenamiento sanitario se ha convertido en una práctica común en muchos países
desarrollados y en vías de industrialización. En los Estados Unidos de Norteamérica, por ejemplo,
existen actualmente 167 incineradores de desechos municipales, ubicados en 66 sitios, en los que se
manipulea alrededor de un sexto de los desechos sólidos municipales de ese país. Donde escasea el
espacio para rellenamientos, o donde otros factores como un nivel freático poco profundo impiden
su localización, la proporción de desechos municipales incinerados puede alcanzar un 75% o
porcentajes mayores.
La incineración de desechos sólidos municipales se ve habitualmente acompañada por una
recuperación de energía (desecho-a-energía) bajo la forma de vapor o generación de electricidad.
También puede diseñarse a los incineradores de manera de acomodar a formas procesadas de los
desechos sólidos municipales, conocidas como combustibles derivados de residuos, como así
también para co-incinerarlos con combustibles fósiles. Estos incineradores pueden variar en tamaño
desde unidades compactas pequeñas que procesan lotes individuales de sólo unas pocas toneladas
diarias, hasta unidades muy grandes con capacidades de alimentación diaria contínuas de más de
mil toneladas. Los costos de inversión de capitales para estas instalaciones pueden variar entre
decenas de miles y centenas de millones de dólares estadounidenses (US$).
Los beneficios primarios de la incineración de desechos son la reducción en volumen de estos
últimos y la generación de vapor o electricidad. Otros beneficios incluyen la destrucción de
materiales tóxicos, la esterilización de desechos patogénicos, el reuso de algunos residuos y el
reciclado de otros.
Los incineradores grandes de desechos municipales son instalaciones industriales de envergadura
con potencial de convertirse en fuentes significativas de contaminación ambiental. Además de la
liberación de gases ácidos (óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, cloruro de hidrógeno) y material
particulado, se ha demostrado que la incineración de desechos municipales conduce a la formación
y liberación no intencional de contaminantes orgánicos persistentes: dibenzo-p-dioxinas
policloradas (PCDD), dibenzofuranos policlorados (PCDF), bifenilos policlorados (PCB) y
hexaclorobenceno (HCB). Esta formación puede incrementarse sustancialmente en unidades
deficientemente diseñadas u operadas.
4.
Incineración de desechos peligrosos
Tanto la incineración como otras formas de tratamiento térmico representan también opciones para
el tratamiento de desechos peligrosos. Estos últimos se diferencian de los demás desechos por
encontrarse listados o enumerados dentro de estatutos y reglamentaciones o por exhibir
propiedades de peligrosidad. En los Estados Unidos de Norteamérica, por ejemplo, se considera
que un desecho es peligroso si se comprueba que es corrosivo, reactivo, tóxico o capaz de entrar en
ignición. Las mezclas de desechos peligrosos con otros desechos también pueden ser consideradas
peligrosas.
Como consecuencia del elevado potencial de peligrosidad que implica manejar estos desechos y de
la incertidumbre a menudo asociada a su composición, se requieren procedimientos especiales para
su transporte, manipuleo y almacenamiento. También puede resultar necesario contar con
procedimientos especiales para el manipuleo de los residuos remanentes del tratamiento.
Los desechos peligrosos se incineran normalmente en dos tipos de instalaciones: plantas
comerciales que proveen servicios de tratamiento, fuera del sitio; e incineradores dedicados
específicamente (cautivos), in situ, que manejan los desechos de una instalación particular. Un
ejemplo de estos últimos puede ser el incinerador de una planta química que trata los desechos
clorados para recuperar cloruro de hidrógeno (HCl).
La tecnología de combustión más común en materia de incineración de desechos peligrosos son los
hornos rotativos. Las instalaciones del sector comercial se encuentran en un rango de tamaño que
va desde las 82 a las 270 tons por día de entrada de desechos (Comisión Europea, 2004). Ciertos
desechos peligrosos, como es el caso de los solventes usados, se queman también como
combustibles en hornos de cemento, aplicación que es tratada en la sección V.B. del presente
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65
documento. Los incineradores de desechos peligrososos del segundo tipo emplean una variedad de
técnicas de tratamiento por incineración, pirólisis y plasma.
Al igual que en el caso de la de desechos sólidos municipales, la incineración de desechos
peligrosos ofrece los beneficios de reducción de volumen y recuperación de energía. Sin embargo,
se ha demostrado también en este caso que esta tecnología conduce a la formación y liberación de
los productos químicos listados en el Anexo C.
5.
Incineración de lodos cloacales
Los lodos cloacales domésticos reciben una disposición final que comprende diversas vías o
caminos como aplicación sobre el terreno, disposición final superficial, incineración y disposición
final conjunta con desechos sólidos municipales. En cierto número de países se practica la
incineración de los mismos, ya sea solos o mediante su coincineración con desechos sólidos
municipales. Una efectiva disposición final de lodos cloacales por incineración depende de varios
factores que implican saber si el lodo está mezclado con otras corrientes de desechos industriales
(que pueden incrementar la carga de metales pesados), la localización (ubicaciones costeras
marítimas pueden resultar en la intrusión de agua salada), la existencia o no de pretratamiento, y las
condiciones climáticas (dilución por lluvias) (Comisión Europea, 2004).
Cuando se prepara al lodo para su incineración, el pretratamiento, especialmente deshidratación y
secado, resulta particularmente importante. El secado reduce el volumen de lodo e incrementa el
poder calorífico del producto. Se requiere normalmente una remoción de humedad de hasta por lo
menos un 35% de sólidos secos para proveer la energía calorífica necesaria para una incineración
autotérmica. Podría necesitarse un ulterior secado si se está previendo una coincineración con
desechos sólidos municipales.
Un incinerador de lodos cloacales típico puede procesar cerca de 80.000 toneladas de lodo por año.
Los tipos de hornos más comunes son los de lecho fluidizado y hogares/soleras múltiples, con
temperaturas de operación preferentemente en el rango de 850º a 950º C y tiempos de residencia de
2 segundos. La operación a 980º C o más puede hacer que las cenizas se fundan (Comisión
Europea, 2004, pág. 69). Como en el caso de los incineradores de desechos sólidos municipales y
de desechos peligrosos, existe disponibilidad de los productos químicos del Anexo C y sus
compuestos precursores en el insumo de lodo cloacal del incinerador, lo que da como resultado la
formación y liberación de estas sustancias.
6.
Alternativas para la incineración de desechos sólidos municipales,
desechos peligrosos y lodos cloacales
En forma adicional a la compulsa a las Partes para que presten atención prioritaria a los abordajes
que promuevan el reciclado y la recuperación de desechos, como así también la minimización de su
generación, el Convenio de Estocolmo subraya la importancia de tener en cuenta opciones
alternativas de tratamiento y disposición final que puedan evitar la formación y liberación de los
productos químicos enumerados en su Anexo C. Más abajo se listan ejemplos de tales alternativas,
incluídas las tecnologías emergentes.
Las alternativas posibles a la incineración son, para los desechos municipales, las siguientes:
•
Estrategias de gestión de desecho cero, que apuntan a eliminar la generación de desechos
mediante la aplicación de una variedad de medidas, incluso instrumentos económicos y
legislativos;
•
Minimización de desechos, separación en la fuente y reciclado, con el objeto de reducir el
volumen de desechos que requiere disposición final;
•
Rellenamiento, que aisla y contiene a los desechos;
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SECCION V Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
66
•
Compostado /composte, que reduce el volumen de desechos por descomposición biológica y
genera residuos que requieren ulterior gestión/manejo;
•
Tratamiento mecánico biológico, que reduce el volumen de desechos por medios biológicos y
mecánicos y genera residuos que requieren ulterior gestión/manejo;
•
Fundición a altas temperaturas, que emplea medios térmicos para reducir el volumen de
desechos y encapsula los residuos que requieren ulterior gestión/manejo.
Para los desechos peligrosos, las alternativas posibles a la incineración son las que a continuación
se enumeran:
•
Minimización de desechos y separación en la fuente con disposición final mediante otras
ténicas o rellenamiento adecuado;
•
Reducción química en fase gaseosa;
•
Descomposición por catálisis básica;
•
Reducción de sodio;
•
Oxidación supercrítica de agua.
Las posibles alternativas a la incineración para los lodos cloacales son, por otra parte, su
disposición final en rellenamientos o su volcado y distribución sobre el terreno, lo que impide la
formación de los productos químicos listados en el Anexo C, aunque debe hacerse notar que, en
este último caso, cualquier contaminante orgánico persistente presente en dichos lodos podría
liberarse al ambiente.
Es necesario que la comunidad internacional realice ulteriores esfuerzos a fin de ensayar y verificar
tecnologías como las enumeradas más arriba. Se requiere asimismo un mayor trabajo en el sentido
de promover innovaciones adicionales en este relevante campo.
7.
Mejores prácticas ambientales para incineración de residuos
Instalaciones bien mantenidas, operadores bien entrenados, público bien informado y constante
atención puesta en el proceso resultan, todos ellos, factores de suma importancia para la
minimización de la formación y liberación de los productos químicos indicados en el Anexo C
derivados de la incineración de desechos. Las estrategias de gestión/manejo de desechos efectivas
(por ejemplo, minimización de desechos, separación en la fuente y reciclado) pueden, además,
incidir también significativamente en tales liberaciones al alterar el volumen y características de los
desechos entrantes.
7.1.
7.1.1.
Prácticas de gestión/manejo de desechos
Inspección y caracterización de desechos
Resulta esencial poseer un conocimiento completo de las características y atributos de los desechos
entrantes. Las características de una corriente de desechos determinada pueden variar
significativamente de país a país y de región a región. Si se considera que ciertos desechos o
constituyentes de desechos resultan inapropiados para la incineración, deberían implantarse
procedimientos para detectar estos materiales en la corriente de desechos o en los residuos.
También deberían realizarse chequeos, muestreos y análisis, lo que es particularmente cierto en el
caso de los desechos peligrosos. Es importante conservar y mantener actualizados los resultados de
manifiestos y auditorías. La Tabla 1 ilustra algunas de las técnicas aplicables a los diferentes tipos
de desechos.
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Tabla 1. Ejemplos de técnicas de inspección
Tipo de desecho
Mezcla de desechos
municipales
Desechos municipales
pretratados y
combustibles
derivados de basura
Residuos peligrosos
Lodos cloacales
Técnicas
* Inspección visual en sitio de acopio
(“bunker”)
* Chequeo en el sitio de entrega por
descargas separadas
* Pesaje del desecho como es entregado
* Detección radioactiva
* Inspección visual
* Muestreo y análisis periódicos para
sustancias o propiedades clave
Comentarios
Las cargas industriales y
comerciales pueden
presenter riesgos elevados
* Inspección visual
* Muestreo/análisis de todos los camiones
tanque a granel
* Chequeo al azar de cargas en tambores
* Desempaque y chequeo de cargas
embaladas o empaquetadas
* Evaluación de parámetros de
combustión
* Pruebas de mezcla en desechos líquidos
antes del almacenamiento
* Control del punto de inflamación para
los desechos en el “bunker”
* “Screening” del ingreso de desechos
para determinar su composición
elemental, por ejemplo por EDXRF
* Muestreo y análisis periódicos para
sustancias y propiedades clave
* Chequeo de piedras/metales antes de las
etapas de secado
* Control de proceso para adaptarse a la
variación del lodo
En este sector son
particularmente
importantes procedimientos
extensivos y efectivos. Las
plantas que reciben
corrientes individuales
podrían adoptar
procedimientos más
simplificados.
Fuente: Comisión Europea, 2004.
7.1.2.
Minimización de desechos
La reducción de la magnitud global de los desechos que tienen que ser dispuestos por cualquier
medio sirve para disminuir tanto las liberaciones como los residuos de los incineradores. El desvío
de los materiales biodegradables a compostado /composte y las iniciativas dirigidas a reducir la
cantidad de materiales envasados o embalados que entran a la corriente de desechos pueden afectar
significativamente los volúmenes de desechos.
7.1.3.
Separación en la fuente y reciclado
La clasificación y recolección centralizada o marginal (Kerbside) de materiales reciclables (por
ejemplo, aluminio y otros metales, vidrio, papel, plásticos reciclables, y desechos de la
construcción y demoliciones) también reduce el volumen de desechos y remueve algunos
materiales no combustibles.
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7.1.4.
68
Remoción de no combustibles en el incinerador
La remoción de metales ferrosos y no ferrosos in situ es una práctica común en el caso de los
incineradores de desechos sólidos municipales
7.1.5.
Manipuleo, almacenamiento y pretratamiento adecuados
Resulta esencial un apropiado manipuleo, particularmente en el caso de desechos peligrosos. Debe
llevarse a cabo una clasificación y segregación adecuadas para asegurar un procesamiento seguro
(Tabla 2).
Tabla 2. Ejemplos de técnicas de segregación
Tipo de desechos
Mezcla de desechos
municipales
Desechos municipales
pretratados y combustibles
derivados de basura
Desechos peligrosos
Lodos cloacales
Técnicas de segregación
* No se aplica una segregación rutinaria a menos que se reciban
varias corrientes de desechos distintas, que es cuando pueden
ser mezcladas en el “bunker”
* Puede segregarse a los ítems voluminosos que requieren
pretratamiento
* Áreas de segregación de emergencia para desechos rechazados
* No se aplica rutinariamente la segregación
* Áreas de segregación de emergencia para desechos rechazados
* Se requieren procedimientos extensivos para separar
químicamente materiales incompatibles (seguidamente se dan
ejemplos):
Agua de los fosfuros
Agua de los isocianatos
Agua de materiales alcalinos
Cianuro de ácidos
Materiales inflamables de agentes oxidantes
Mantener la separación de desechos entregados
embalados / envasados una vez presegregados
* Los desechos generalmente se mezclan bien antes de su envío a
la planta
* Algunas corrientes industriales pueden entregarse
separadamente y requieren segregación para su mezclado
Fuente: Comisión Europea, 2004.
Las áreas de almacenamiento deben estar adecuadamente selladas, con drenajes controlados, y a
prueba de la intemperie. Deben considerarse también sistemas de control y detección de incendios
para estas áreas. Debería diseñarse a las áreas de almacenamiento y manipuleo para prevenir la
contaminación del ambiente y para facilitar la limpieza en caso de derrames, escapes, fugas o
pérdidas. Pueden minimizarse los olores utilizando el aire del bunker para el proceso de
combustión. En el caso de los lodos cloacales, el pretratamiento debe asegurar que se ha llevado a
cabo un acondicionamiento y secado adecuados.
7.1.6.
Minimización de tiempos de almacenamiento
Si bien contar con un abastecimiento constante resulta importante para el mantenimiento de
operaciones continuas y de condiciones de quema estables en los incineradores municipales de
desechos sólidos de gran tamaño, es improbable que los desechos almacenados mejoren con el
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tiempo. La minimización del período de almacenamiento ayudará a prevenir la putrefacción y
reacciones indeseadas, como asimismo el deterioro de contenedores y etiquetas. El manejo de las
entregas y la comunicación con los proveedores ayudará a asegurar que no se excedan tiempos de
almacenamiento razonables (por ejemplo, de cuatro a siete días en el caso de desechos sólidos
municipales).
7.1.7.
Requerimientos de calidad para instalaciones alimentadas a desechos
A fin de asegurar que los parámetros de diseño del incinerador cumplen su función, los operadores
deben ser capaces de predecir con precision el valor calorífico y otros atributos del desecho que se
está quemando.
7.1.8.
Carga de desechos
En el caso de instalaciones que aceptan desechos sólidos municipales heterogéneos, resulta crítico
lograr una apropiada mezcla y carga de la tolva de alimentación. Los operadores de la grúa de
carga deben tener tanto la experiencia como la ubicación estratégica adecuadas para poder ser
capaces de seleccionar la mezcla de tipos de desechos más apropiada para que el incinerador
funcione al pico de su eficiencia.
7.2.
7.2.1.
Operación del incinerador y prácticas de manejo
Asegurar una buena combustión
Para lograr una prevención óptima de la formación, y captura, de los productos químicos listados
en el Anexo C, se hace necesario el adecuado cuidado y control de los parámetros tanto de
combustión como de emisión. En el caso de las unidades con alimentación continua, el tiempo de
introducción de los desechos, el control de las condiciones de quema y el manejo de las de postquema constituyen aspectos relevantes.
Las condiciones óptimas de quema incluyen:
•
Mezclado de combustible y aire para minimizar la existencia de bolsones de productos de
combustión ricos en combustible, de larga permanencia;
•
Alcance de temperaturas suficientemente altas en presencia de oxígeno para la destrucción de
hidrocarburos;
•
Prevención de zonas de enfriamiento brusco o de pasos de baja temperatura que permitirían al
combustible que ha reaccionado parcialmente salir de la cámara de combustión.
El adecuado manejo de tiempo, temperatura y turbulencia (las “3 Ts”), como así también del
oxígeno (flujo de aire), por medio del diseño y operación del incinerador coadyuvará a asegurar las
condiciones arriba mencionadas. El tiempo de residencia de los desechos en el horno primario
recomendado es de 2 segundos. En la mayoría de las tecnologías se requieren temperaturas de 850
ºC o más para completar la combustión. La turbulencia, a través del mezclado de aire y
combustible, ayuda a prevenir la aparición de lugares fríos en la cámara de combustión y el
aumento de la concentración de carbono, lo que puede reducir la eficiencia de la combustión. Los
niveles de oxígeno en la zona de combustion final deben mantenerse por encima de los necesarios
para la oxidación completa.
7.2.2.
Arranques fríos, perturbaciones y paradas
Se trata de eventos normalmente caracterizados por una combustión deficiente, que crean,
consecuentemente, condiciones para la formación de los productos químicos enumerados en el
Anexo C. Para los incineradores más pequeños, modulares, que operan en la modalidad “batch”,
los arranques y las paradas pueden resultar eventos de ocurrencia diaria. El precalentamiento del
incinerador y una quema conjunta inicial con combustibles fósiles limpios permitirá que se
alcancen más rápidamente las temperaturas de combustión eficiente. Siempre que sea posible, no
obstante, la operación continua debería ser la práctica a seleccionar. Pueden evitarse las
perturbaciones mediante inspecciones periódicas y mantenimiento preventivo.
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7.2.3.
70
Inspecciones y mantenimiento regulares de la instalación
Deben llevarse a cabo inspecciones de rutina del horno y de los dispositivos de control de
contaminación atmosférica para asegurar la integridad del sistema y el adecuado funcionamiento
del incinerador y sus componentes.
7.2.4.
Monitoreo
Puede facilitarse una combustión de alta eficiencia estableciendo un régimen de monitoreo de
parámetros operativos clave, como el monóxido de carbono (CO). En términos de quema de
desechos sólidos municipales, se asocia una baja concentración de CO con una mayor eficiencia de
combustión. Generalmente, si la concentración de CO es baja en volumen (por ejemplo, < 50 partes
por millón) en los gases de salida de la chimenea, ello da una indicación general respecto a que se
mantiene una elevada eficiencia de combustión dentro de la cámara de combustión. La buena
eficiencia de la combustión se relaciona con la minimización de la formación de PCDD/PCDF
dentro del incinerador, por lo que debería registrarse la temperatura de combustión en la cámara.
Pueden monitorearse rutinariamente a costos razonables: monóxido de carbono, oxígeno en los
gases de salida, material particulado, cloruro de hidrógeno (HCl), dióxido de azufre (SO2), óxidos
de nitrógeno (NOx), fluoruro de hidrógeno (HF), caudales de aire y temperaturas, caídas de presión,
y pH en los gases de salida. Estas medidas reflejan las condiciones de combustión y dan una
indicación general sobre la potencialidad de formación y liberación de los productos químicos del
Anexo C. La medición periódica o semi-contínua de PCDD/PCDF en los gases de salida puede
ayudar a asegurar que se han minimizado las liberaciones y que el incinerador está operando
adecuadamente.
7.2.5.
Manipuleo de residuos
Debe efectuarse un apropiado manipuleo, transporte y disposición final de las cenizas volantes y de
fondo del incinerador. Para el manejo de estos residuos, resultan de práctica común el acarreo
cubierto y el rellenamiento en sitios especialmente dedicados a ello. Si se contempla el reuso de los
mismos se requiere, particularmente, una evaluación del contenido y de la movilidad ambiental
potencial de los productos químicos enumerados en el Anexo C, debiendo cumplimentarse las
directrices adoptadas por el Convenio de Basilea y las que ulteriormente adopte la Conferencia de
las Partes del Convenio de Estocolmo. El análisis periódico de la ceniza puede servir también como
indicador del desempeño del incinerador o de la introducción de desechos o combustibles ilegales o
no permitidos (por ejemplo, la detección de elevados contenidos de metales en la ceniza como
resultado de la quema de residuos de construcción en un incinerador en el que sólo se permite la
quema de madera virgen).
En muchos países se considera como residuos peligrosos a los efluentes de depuradores,
incluyendo la torta de filtro de la limpieza en húmedo de gases de salida, debiendo efectuarse
adecuadamente el tratamiento y disposición final de los mismos. Si la concentración de los
productos químicos del Anexo C u otros materials tóxicos (por ejemplo, metales pesados) en
aquéllos es lo suficientemente elevada, estos materiales pueden verse consignados a un
rellenamiento como desechos peligrosos.
7.2.6.
Entrenamiento de operadores
El entrenamiento regular del personal resulta esencial para lograr una operación apropiada de los
incineradores de desechos. En los Estados Unidos de Norteamérica, por ejemplo, la Asociación
Norteamericana de Ingenieros Mecánicos prove el entrenamiento y certificación de los operadores.
(Ver también sección III.C (iv) del presente documento.)
7.2.7.
Mantenimiento de la conciencia pública y comunicación social
La creación y mantenimiento de la buena voluntad o predisposición pública hacia un proyecto de
incineración de desechos constituye un aspecto crítico para el éxito del mismo. Sus alcances
deberían comenzar a esbozarse tempranamente, desde la planificación del proyecto. Los grupos de
interés ciudadano y del público en general tendrán preocupaciones comprensibles sobre la
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construcción y operación de una instalación de este tipo, por lo que tratar estos temas de manera
abierta y honesta ayudará a prevenir malas informaciones y malentendidos.
Las prácticas efectivas para mejorar la concientización y participación públicas incluyen:
colocación de avisos en periódicos; distribución de información a los hogares del área; solicitud de
comentarios acerca de opciones de diseño y operativas; provisión de elementos informativos en
espacios públicos; mantenimiento de registros de liberación y transferencia de contaminantes; y
realización de encuentros públicos y foros de discusión frecuentes.
Los proyectos de incineración exitosos se han caracterizado por: mantenimiento de reuniones
regulares con ciudadanos preocupados; establecimiento de días de visita pública; colocación de
datos operativos y sobre liberaciones en Internet; y exhibición de datos sobre operaciones y
liberaciones en tiempo real en el sitio de la instalación.
8.
Diseño y operación del incinerador
Los incineradores vienen en una variedad de tipos y tamaños de horno como en combinaciones de
tratamiento de pre- y post-combustión. También existe un considerable nivel de superposición
entre los diseños de selección para incineración de desechos sólidos municipales, desechos
peligrosos y lodos cloacales. A fin de evitar duplicaciones innecesarias, este documento se centra
en las configuraciones predominantes para cada categoría de fuente como así también en cualquier
consideración especial para el tipo de desecho que se está utilizando como alimentación.
8.1.
Diseño general de un incinerador
Se diseña a los incineradores para lograr una combustión oxidativa completa en un rango general
de temperaturas entre 850º–1.400º C. Ello puede significar la inclusión de temperaturas en las que
pueden ocurrir también calcinaciones y fundiciones. La gasificación y la pirólisis representan
tratamientos térmicos alternativos que restringen la cantidad de aire de combustión para convertir
los desechos en gas de proceso, incrementar la cantidad de sustancias inorgánicas reciclables y
reducir la cantidad de gases de salida sometidos a limpieza (ver Sección III, C, iii. más arriba).
Las instalaciones para incineración de desechos se componen de cinco áreas: entrega de desechos,
almacenamiento, pretratamiento, incineración/recuperación de energía, y limpieza de gases de
salida/manejo de residuos. La naturaleza de los desechos de entrada tendrá un comportamiento
significativo en la forma en que se diseña y opera cada uno de estos componentes.
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8.2.
72
Diseño y consideraciones operativas para incineradores de desechos sólidos
municipales
La Figura 1 muestra el diagrama típico de un incinerador de desechos sólidos municipales de gran
tamaño.
Figura 1. Incinerador de desechos sólidos municipales típico
Fuente: Comisión Europea, 2004.
8.3.
Entrega, almacenamiento y pretratamiento de desechos sólidos
municipales
Los desechos pueden ser entregados al incinerador mediante camiones o ferrocarril. Los programas
de reciclado o separación en la fuente corriente arriba de la entrega de desechos pueden influenciar
significativamente la eficiencia del procesamiento. La remoción de vidrio y metales antes de la
incineración aumentará el valor energético unitario del desecho. Sin embargo, en algunas plantas
los metales se remueven luego de la incineración para obtener fracciones limpias y asépticas. El
reciclado de papel, cartón y plásticos disminuirá el valor energético del desecho, pero también
permitirá reducir el cloro disponible. La separación de desechos voluminosos disminuirá, por su
parte, la necesidad de remoción o fragmentación in situ.
Complementariamente a la separación de desechos, el pretratamiento de la masa en bruto a quemar
de desechos sólidos municipales puede incluir la trituración y fragmentación a fin de facilitar el
manipuleo y la homogeneidad. Normalmente se cubre a las áreas de almacenamiento del “bunker”
para protegerlas de humedad adicional, diseñándose a la instalación de manera tal de extraer aire de
combustión y hacerlo pasar por el “bunker” para reducir olores.
9.
Diseños de incineradores de desechos sólidos municipales
Los incineradores de desechos sólidos municipales pueden dividirse en tres grandes categorías de
diseño: masa en bruto a quemar (incluyendo de reja/parrilla móvil y rotativa); combustible
derivado de basura (incluyendo procesos de lecho fluidizado y de cargador/espaciador); e
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incineradores modulares o compactos. Las tecnologías a combustible derivado de basura son más
comunes en incineradores más grandes (más de 250 t por día de desechos sólidos municipales)
mientras que la modular domina en el campo de las unidades más pequeñas. Los tipos principales
se describen seguidamente.
9.1.
Masa en bruto a quemar
El término “masa en bruto a quemar” intentó originalmente describir a los incineradores que
queman desechos sólidos municipales tal como son recibidos (es decir, no hay otro
preprocesamiento de los desechos que la remoción de los elementoa demasiado grandes como para
acceder al sistema de alimentación). Varios tipos de incineradores son capaces, actualmente, de
quemar desechos no procesados. Estas instalaciones se distinguen porque la combustión de los
desechos se lleva a cabo en una cámara de combustión estacionaria única. En una instalación típica
de estas características, se coloca a los desechos sólidos municipales sobre una reja o parrilla que se
mueve a través del reactor de combustión. La capacidad de combustión de estas instalaciones se
encuentra típicamente en un rango de 90 a 2.700 t de desechos sólidos municipales por día.
9.2.
Combustible derivado de basura
El segundo tipo principal de diseño de incineradores corresponde al preprocesamiento de la
alimentación. Esta tecnología se aplica generalmente sólo en instalaciones grandes de incineración
de desechos sólidos municipales, dadas las economías de escala en materia de recuperación de
calor. Combustible derivado de basura es un término que describe a los desechos sólidos
municipales de los que se remueven los elementos relativamente no combustibles mejorando, como
consecuencia, la combustibilidad de aquéllos. Este combustible derivado de basura se prepara
habitualmente fragmentando, clasificando y separando los metales para crear un combustible
denso, en forma de “pellets”, y de tamaño uniforme.
9.3.
Modular
Se trata del tercer tipo general de incinerador de desechos sólidos municipales ampliamente
utilizado en los Estados Unidos de Norteamérica, Europa y Asia. Como en el caso de los de masa
en bruto a quemar, estos incineradores queman desechos sin preprocesamiento, y consisten en dos
cámaras de combustión montadas verticalmente (una cámara primaria y otra secundaria). Las
configuraciones de los incineradores modulares presentan capacidades que se encuentran dentro del
rango de 4 a 270 t por día, apropriado para las instalaciones municipales de tamaño pequeño.
10.
Diseño y operación de incineradores de residuos peligrosos
Como se comentara previamente, estos incineradores pueden ser, principalmente, de dos tipos:
comerciales, plantas externas que prestan servicios de tratamiento; y cautivos, unidades in situ. Los
primeros manipulean una gran variedad de corrientes de desechos y compiten internacionalmente
por la prestación del servicio. Los segundos se ubican generalmente en instalaciones industriales
grandes y procesan las corrientes de desechos generados en el sitio.
Los incineradores comerciales varían en tamaño entre las 82 y 270 t por día de capacidad
(Comisión Europea, 2004). En este caso, como consecuencia de la composición peligrosa, y a
menudo incierta, de las corrientes de desechos entrantes, se pone mayor énfasis en los criterios de
aceptación, almacenamiento, manipuleo y pretratamiento que para el caso de los desechos sólidos
municipales. Cuando los desechos presentan valores energéticos bajos, pueden requerirse
combustibles auxiliares.
10.1. Entrega, almacenamiento y pretratamiento de desechos peligrosos
De manera previa a la aceptación de un desecho peligroso para su tratamiento en un incinerador
comercial, debe efectuarse una evaluación y caracterización de dicho material. Rutinariamente se le
solicita al generador documentación que incluye: origen del desecho, su código u otra designación,
identificación de las personas responsables y la presencia o no de determinados materiales
peligrosos particulares. Debe también enmbalarse/empaquetarse apropiadamente a los desechos
para evitar la posibilidad de reacción durante su transporte.
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El almacenamiento en el sitio de localización del incinerador dependerá de la naturaleza y de las
propiedades físicas de los desechos. Los desechos peligrosos sólidos se almacenan generalmente en
locales construídos para prevenir goteos y cerrados de forma de permitir la remoción del aire de
dicho local para enviarlo al proceso de combustión. Los desechos peligrosos líquidos se almacenan
en el patio de tanques, a menudo bajo una capa gaseosa no reactiva (por ejemplo, N2), y
transportados al incinerador por cañerías. Algunos desechos pueden ser alimentados directamente
al incinerador dentro de sus contenedores de transporte. Bombas, cañerías y cualquier otro
equipamiento que pueda entrar en contacto con los desechos deben ser a prueba de corrosión y
brindar condiciones de accesibilidad para la limpieza y toma de muestras.
Las operaciones de pretratamiento pueden incluir neutralización, drenaje o solidificación de los
desechos. También pueden emplearse fragmentadoras y mezcladores mecánicos para el
procesamiento de contenedores o la mezcla de los desechos a fin de lograr una combustión de
mayor eficiencia.
10.2. Diseño de incinerador comercial para desechos peligrosos
Aunque algunos desechos peligrosos son incinerados en hornos de masa en bruto a quemar o de
lecho fluidizado, los hornos rotativos acompañados por una cámara secundaria de combustión
resultan los más comúnmente utilizados para estas corrientes. (Figura 2).
Figura 2. Esquema de sistema de incineración con horno rotativo
Fuente: Comisión Europea, 2004.
Los hornos rotativos empleados para la incineración de desechos peligrosos son comparables a
aquéllos usados para la de desechos sólidos municipales. Los desechos - ya sean sólidos, lodos,
contenidos en contenedores o bombeables – se introducen por la parte superior del tambor
inclinado. Las temperaturas del horno varían entre 850º y 1.300º C. La rotación lenta del tambor
permite tiempos de residencia de 30 a 90 minutos. Puede considerarse que las temperaturas dentro
del rango de 850º–1.000º C son adecuadas para la destrucción de residuos peligrosos no clorados,
mientras que las que oscilan entre los 1.000º y los 1.200º C resultan apropiadas para la destrucción
de los residuos peligrosos clorados, es decir, PCCD/PCDF, PCB y HCB.1
1
Nota: Pruebas realizadas en EE.UU. han demostrado potencial formación de PCDD/PCDF para calderas de
recuperación de calor a partir de desechos asociadas a incineradores de desechos peligrosos y a instalaciones de
producción de HCl. Para hacer frente a este problema, un cierto número de estas plantas de EE.UU está removiendo
tales calderas o agregando dispositivos de control en base a carbón activado.
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La segunda cámara de combustión que sigue al horno completa la oxidación de los gases de
combustión. Pueden inyectarse desechos líquidos o combustibles auxiliares, conjuntamente con el
aire secundario, para mantener un tiempo de residencia mínimo de 2 segundos y temperaturas
dentro del rango de 900º a 1.300º C que destruyan efectivamente cualquier compuesto orgánico
remanente.
También se incineran residuos peligrosos en hornos de cemento. Se trata dicha aplicación en la
sección V.B del presente documento.
10.3. Incineradores dedicados específicamente (cautivos) a desechos peligrosos
Los incineradores in situ pueden ser de distinto tipo, dependiendo de la forma física del desecho
generado. Se emplean incineradores de inyección líquida sólo si van a incinerarse líquidos,
mientras que se hace lo propio con hornos rotativos u otros incineradores que manipulean sólidos
en el caso de sólidos o lodos.
Los desechos, suplementados con combustibles auxiliares en la puesta en marcha y, mientras sea
necesario, para mantener una temperatura por encima de 1.100º C, son convertidos a vapor y
alimentados a presión a la cámara de incineración. Se limpia luego a los gases de salida de postcombustión en dos torres de lavado, recuperándose el HCl y reenviándolo al ciclo de proceso.
Se alimentan los desechos a un horno de alta temperatura (1.450º - 1.550º C) diseñado para proveer
tiempos de residencia de 0,2–0,3 segundos. También se inyecta agua para impedir la formación de
cloro molecular. Luego de la combustión, se somete rápidamente a la corriente de gases a un
enfriamiento brusco a 100º C y se la pasa a través de un absorbedor. Se remueve y reprocesa el HCl
recuperado. El gas de salida remanente es depurado y filtrado con carbón activado. Se depura el
efluente del proceso mediante tratamiento físico, químico y biológico.
Este sector comprende también un número de alternativas de destrucción más especializadas,
incluyendo varios tipos de tecnologías de plasma.
11.
Diseño y operación de incineradores de lodos cloacales
La incineración de lodos cloacales presenta ciertas diferencias con respecto a la de desechos sólidos
municipales y desechos peligrosos. La variabilidad de los contenidos de humedad, el valor
energético y las posibles mezclas con otros desechos (por ejemplo, desechos industriales si los
sistemas de desagüe están interconectados) hacen que, en este caso, se requieran consideraciones
especiales respecto a manipuleo y pretratamiento.
Las tecnologías de incineración de lodos cloacales a seleccionar incluyen los sistemas de horno de
lecho fluidizado y de hogares/soleras múltiples, aunque también se emplean hornos rotativos en
aplicaciones de menor escala. Puede coincinerarse también al lodo cloacal con desechos sólidos
municipales o utilizárselo como combustible suplementario en instalaciones de servicios
alimentados a carbón y en algunos procesos industriales si su valor calorífico supera los 5 MJ/kg.
11.1. Pretratamiento del lodo cloacal
Puede haber algún pretratamiento del lodo cloacal antes de su entrega a la instalación de
incineración. Ello puede comprender: tamizado, digestion aeróbica y anaeróbica, y adición de
productos químicos.
La deshidratación física reduce el volumen de lodos e incrementa el valor calorífico. Los procesos
mecánicos de deshidratación incluyen: decantadores, centrífugas, filtros de banda y recintos de
filtros prensa. A menudo se agregan acondicionadores (por ejemplo, agentes floculantes) antes de
la deshidratación a fin de facilitar el desecado. Estos procesos pueden lograr rutinariamente un 2035% de sólidos secos (Comisión Europea, 2004).
El secado introduce calor para una ulterior deshidratación y acondicionamiento de los lodos. En
una instalación de incineración, este calor es a menudo provisto por el mismo proceso de
incineración. Los procesos de secado pueden ser directos (el lodo entra en contacto con el
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conductor de calor) o indirectos (por ejemplo, el calor es provisto por la planta de vapor). En el
secado directo la mezcla de vapor y gas debe someterse a una limpieza posterior.
Se usan varios procesos de secado térmico, entre los que se incluyen: secadores a disco, tambor,
lecho fluidizado y de banda; secado a aire frío, película fina, centrifugado y solar. La incineración
autotérmica (auto-sostenida) de lodos requiere un 35% de sólidos secos. Si bien la deshidratación
mecánica puede alcanzar este umbral, puede emplearse un secado adicional de los lodos hasta un
80-95% de sólidos secos para incrementar el valor calorífico. La coincineración con desechos
sólidos municipales require generalmente un secado adicional de lodos.
11.2. Diseño de incinerador de lodos cloacales
Un incinerador típico de lodos cloacales (Figura 3) puede procesar 80.000 t por año de lodos y
componentes de lodos (sobrenadantes, grasas extraídas de rejas y tamices). Dependiendo del
porcentaje de sólidos secos (sequedad), se provee combustible auxiliar, habitualmente combustible
de calefacción o gas natural. La mayoría de los incineradores de lodos operan en un rango de
temperatures de entre 850º y 950º C, aunque algunas instalaciones de lecho fluidizado pueden
hacerlo a temperatures tan bajas como 820º C sin deterioro del desempeño (Comisión Europea,
2004).
Figura 3. Ejemplo de incinerador de lodos cloacales de hogares/soleras múltiples
Fuente: Comisión Europea, 2004.
11.2.1.
Hornos de hogares/soleras múltiples
Los hornos de hogares/soleras múltiples fueron desarrollados originalmente para el
tostación/torrefacción de minerales. El horno tiene forma cilíndrica con múltiples niveles y un eje
central rotativo con brazos agitadores adheridos. El lodo se provee en el nivel más alto,
descendiendo luego a través de los hogares múltiples por rotación y agitación. Se inyecta aire de
combustión en el fondo del horno, moviéndose a contracorriente del lodo.
El secado tiene lugar en los hogares/soleras superiores del horno como resultado de la
contracorriente de gases de combustión. La mayor parte de la incineración ocurre, por otro lado, en
los hogares/soleras centrales a una temperatura óptima de 850º–950º C. Si es necesario, se
mantiene esta temperatura con un quemador de arranque a combustible auxiliar. El contraflujo de
aire desde abajo enfría las cenizas a 150º C en los hogares/solera inferiores, donde son removidas,
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y se alimentan los gases de salida a una cámara de post-combustión con un tiempo de residencia
adecuado (2 segundos) para completar la oxidación de los compuestos orgánicos remanentes.
11.2.2.
Hornos de lecho fluidizado
Estos hornos son apropiados para desechos finamente divididos como es el caso de lodos secos y
acondicionados Hay dos tipos de hornos de lecho fluidizado que pueden rápìdamente aplicarse para
la incineración de lodos cloacales:
Los hornos estacionarios (o de burbujeo), en los que el aire precalentado con quemadores a gas o
aceite fluidiza el material del lecho (por ejemplo, arena). Puede adicionarse el lodo desde diferentes
puntos del horno, mezclándoselo con el material del lecho. Si el lodo está lo suficientemente seco,
puede mantenerse una buena combustión sin necesidad de combustible adicional. La fracción de
volátiles y de partículas finas se incinera en la zona ubicada por encima del lecho fluidizado,
removiéndose las cenizas y los gases de salida en la cabecera del horno.
Los hornos de lecho fluidizado circulante, que normalmente son más grandes que los anteriores,
pueden tratar una variedad más amplia de lodos. Se remueve a los gases de salida y se los hace
pasar a través de un ciclón que recircula partículas al horno.
11.2.3.
Hornos de hogares/soleras múltiples/lecho fluidizado
Puede también combinarse a la tecnología de lecho fluidizado con la del horno de hogares/soleras
múltiples (Figura 4). En esta configuración, los gases de salida del lecho fluidizado secan a los
lodos mientras éstos se mueven hacia abajo a través de los hogares/soleras múltiples. Esta
tecnología presenta la ventaja de disminuir las emisiones de NOx al evitar que se produzcan
grandes diferencias de temperatura entre la cabecera y el pie del incinerador. (Comisión Europea,
2004).
Figura 4. Hornos combinados de hogares/soleras múltiples/lecho fluidizado
Fuente: Comisión Europea, 2004.
11.2.4.
Horno cicloide
Esta tecnología fue desarrollada originalmente para el tratamiento de residuos de plantas de
incineración de desechos. Para la incineración de lodos cloacales, el material debe estar seco y
disponible en forma granular (tamaño 1–5 mm). Se alimentan los gránulos por la parte inferior de
la cámara de incineración mediante aire primario provisto a varios niveles. Se inyecta aire
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secundario tangencialmente por encima de la alimentación de combustible, creando un flujo
circular para completar la incineración. Se mantienen las temperaturas entre los 900º y los 1.000º C
para que las cenizas permanezcan por debajo del punto de ablandamiento. Las cenizas son
removidas desde abajo con un sistema de cierre. (Comisión Europea, 2004).
11.3. Co-incineración de lodos cloacales con desechos sólidos municipales
Puede coincinerarse a los lodos cloacales con desechos sólidos municipales en incineradores tanto
de lecho fluidizado como de masa en bruto a quemar (reja o parrilla). En este ultimo caso son
típicas las relaciones 1:3 (lodo a desecho), introduciéndose el lodo seco en la cámara de
incineración como polvo o lodo drenado que se aplica a la reja o parrilla a través de rociadores. En
algunos casos, puede mezclarse el lodo seco o drenado con desechos sólidos municipales en el
recinto de acopio o la tolva, antes de cargarlo al incinerador. Los métodos de alimentación
representan una proporción significativa de las inversiones de capital adicional necesarias para la
coincineración.
12.
Mejores técnicas disponibles para incineración
En forma adicional a la aplicación de las mejores prácticas ambientales a la incineración de
desechos sólidos municipales, desechos peligrosos y lodos cloacales, existe una variedad de
técnicas demostradas en materia de ingeniería de combustión, depuración de gases de salida y
manejo de residuos, que se encuentran disponibles para prevenir la formación o minimizar la
liberación de los productos químicos listados en el Anexo C. Existen asimismo opciones de
tecnologías emergentes y de no incineración (ver sección III.C (ii) del presente documento) que
podrían representar alternativas ambientalmente racionales y factibles con respecto a la
incineración. El propósito de esta sección es, sin embargo, el de identificar las mejores técnicas
aplicables al proceso de incineración. Las mejores técnicas disponibles para incineración incluyen
el diseño, operación y mantenimiento de una planta de incineración de desechos que efectivamente
minimice la formación y liberación de los productos químicos enumerados en el Anexo C. Con
fines ilustrativos, puede decirse que, con una apropiada combinación de medidas primarias y
secundarias, se consideran como posibles de lograr niveles de desempeño para PCDD/PCDF en
aire por debajo de 0,01–0,1 ng EQT/Nm3.2 A modo de ejemplo de directriz multimedia, Japón
estableció en 1997 como objetivo futuro para la cantidad total de PCDD/PCDF liberados,
incluyendo no sólo a los PCDD/PCDF contenidos en los gases de emisión sino también a los que se
encuentran en cenizas de fondo y volantes, 5 µg EQT/t de desecho.
12.1. Técnicas de combustión
12.1.1.
Técnicas generales de combustión
1. Asegurar que el diseño del horno se ajuste adecuadamente a las características de los
desechos que van a ser procesados.
2. Mantener las temperaturas en las zonas de combustión de fase gaseosa dentro del rango
óptimo para completar la oxidación de los desechos (por ejemplo, 850º–950º C en
incineradores de desechos sólidos municipales de reja o parrilla, 1.000º–1.200 °C cuando
el contenido de cloro de los desechos es elevado).
3. Proveer tiempos de residencia suficientes (por ejemplo, 2 segundos) y mezclado
turbulento en la(s) cámara(s) de combustión para completar la incineración.
4. Precalentar al aire primario y secundario para favorecer o estimular la combustión.
5. Utilizar procesos contínuos en lugar de “batch” toda vez que sea posible a fin de
minimizar liberaciones de arranque y paradas.
2
1 ng (nanogramo) = 1 × 10-12 kilogramo (1 × 10-9 gramo); Nm3 = normal metro cúbico, volumen de gas seco medido
a 0 °C y 101.3 kPa. Para información sobre medición de toxicidad, ver sección I.C, subsección 3 del presente
documento.
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6. Establecer sistemas para monitorear parámetros de combustión críticos, incluidos
velocidad de la reja o parrilla, y temperatura, caída de presión y niveles de CO, CO2 y O2.
7. Proveer intervenciones de control para ajustar la alimentación de desechos, velocidad de
reja o parrilla, y temperatura, volumen y distribución del aire primario y secundario.
8. Instalar quemadores auxiliares automáticos para mantener temperaturas óptimas en la(s)
cámara(s) de combustión.
9. Emplear aire de las instalaciones de acopio y almacenaje como aire de combustión.
10. Instalar un sistema que detenga automáticamente la alimentación de desechos cuando no
se alcanza la temperatura óptima.
12.1.2.
Técnicas de incineración de desechos sólidos municipales
1. Los incineradores de masa en bruto a quemar (reja/parrilla móvil) están bien probados en
el campo de la combustión de desechos sólidos municipales heterogéneos y cuentan con
una larga historia operativa.
2. Los incineradores de reja enfriados con agua presentan la ventaja adicional de un mejor
control de combustión y la habilidad de procesar desechos sólidos municipales con
mayor contenido calorífico.
3. Los hornos rotativos con reja o parrilla pueden aceptar desechos sólidos municipales
heterogéneos, pero una menor cantidad que los de masa en bruto a quemar o reja/parrilla
móvil.
4. Los hornos de reja estática con sistemas de transporte (por ejemplo, pistones) tienen
menos partes en movimiento aunque los desechos pueden requerir más pretratamiento
(fragmentación, separación).
5. Los diseños modulares con cámaras de combustión secundarias están bien probados para
aplicaciones pequeñas. Dependiendo del tamaño, algunas de estas unidades pueden
requerir una operación “batch”.
6. Los hornos de lecho fluidizado y de cargador/espaciador están bien probados para
desechos finamente divididos, consistentes, como es el caso de los combustibles
derivados de basura.
12.1.3.
Técnicas de incineración de desechos peligrosos
1. Los hornos rotativos están bien probados para la incineración de desechos peligrosos y
pueden aceptar líquidos y pastas tanto como sólidos.
2. Los hornos enfriados con agua pueden ser operados a temperaturas más elevadas y
permiten la aceptación de desechos con mayores valores energéticos.
3. Debe tenerse cuidado de impedir la formación de productos químicos del Anexo C en las
calderas de recuperación de calor a partir de desechos. Deberían evitarse tales calderas a
menos que las instalaciones estén preparadas para incluir el control de PCDD/PCDF (por
ejemplo, inyección/adsorción con carbón activado).
4. Puede mejorarse la consistencia de los desechos (y la combustión) mediante tambores
fragmentadores y otros desechos peligrosos embalados/empaquetados.
5. Un sistema de ecualización de alimentación (por ejemplo, transportadoresde tornillos que
pueden triturar y proveer una cantidad constante de desechos peligrosos sólidos al horno)
ayudará a asegurar una alimentación contínua y controlada al horno, como asimismo el
mantenimiento de condiciones de combustión uniformes.
12.1.4.
Técnicas de incineración de lodos cloacales
1. Los incineradores de lecho fluidizado están bien probados para el tratamiento térmico de
lodos cloacales.
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2. Los hornos de lecho fluidizado circulante permiten mayor flexibilidad de combustibles
que los de burbujeo, pero requieren ciclones para conservar el material del lecho.
3. En las unidades de burbujeo del lecho se debe tener cuidado de evitar obstrucciones.
4. El uso del calor recuperado del proceso para ayudar al secado de los lodos reducirá la
necesidad de combustible adicional.
5. Las tecnologías para la alimentación son relevantes en la coincineración de lodos
cloacales en incineradores de desechos sólidos municipales. Las técnicas comprobadas
incluyen: soplado de lodo seco en forma de polvo; abastecimiento de lodo drenado
mediante rociadores y distribución y mezcla sobre la reja/parrilla; mezclado de lodo seco
o drenado con los desechos sólidos municipales y alimentación conjunta (Comisión
Europea, 2004).3
12.2. Mejores técnicas disponibles para tratamiento de gases de salida
El tipo y orden aplicado a los procesos de tratamiento de gases de salida una vez que éstos dejan la
cámara de incineración resulta importante, tanto para una óptima operación de los dispositivos,
como para la costo-efectividad global de la instalación. Los parámetros de incineración de desechos
que afectan la selección de las técnicas incluyen: tipo, composición y variabilidad de los desechos;
tipo de proceso de combustión; caudal y temperatura de los gases de salida; necesidad y
disponibilidad de tratamiento de efluentes. Las opciones deben tener en cuenta también si los
componentes de los gases de salida (por ejemplo, los residuos de los dispositivos de control de
contaminación atmosférica, cenizas volantes) permanecerán separados luego de la recolección o
serán mezclados nuevamente, ya que ello afectará el volumen de residuos y las oportunidades de
reciclado. Las técnicas de tratamiento siguientes tienen impactos directos o indirectos en la
prevención de la formación y en la minimización de la liberación de los productos químicos del
Anexo C. Las mejores técnicas disponibles comprenden la aplicación de la combinación más
apropiada de sistemas de depuración de gases de salida.
12.2.1.
Técnicas de remoción de polvo (material particulado)
1. La remoción de polvos de los gases de salida resulta esencial para todas las operaciones
del incinerador.
2. Los precipitadores electrostáticos y los filtros de tela han demostrado efectividad como
técnicas de captura de material particulado en los gases de salida de incineradores. Para
una comparación sobre los sistemas primarios de remoción de polvos, ver Tabla 3 en la
sección III.C (iii), subpárrafo 1.4.3 del presente documento.
3. Los ciclones y multiciclones son menos eficientes para la remoción de polvos,
debiéndoselos emplear sólo como etapa de pre-eliminación de aquéllos, removiendo las
partículas más gruesas que se encuentran en los gases de salida y reduciendo las cargas
de polvos sobre los dispositivos de tratamiento corriente abajo. Una preseparación de las
partículas más gruesas disminuirá la cantidad de cenizas volantes contaminadas con
cargas elevadas de contaminantes orgánicos persistentes.
4. La eficiencia de recolección de los precipitadores electrostáticos se reduce a medida que
aumenta la resistividad eléctrica del polvo. Ello puede ser una consideración a tener en
cuenta en situaciones en que la composición de los desechos varía rápidamente (por
ejemplo, incineradores de residuos peligrosos).
5. Los precipitadores electrostáticos y los filtros de tela deben ser operados a menos de 200º
C para minimizar la formación de PCDD/PCDF y otros pructos químicos del Anexo C.
3
En el Apéndice A puede encontrarse información adicional sobre la comparación de técnicas de combustión en
distintos tipos de horno.
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81
6. Los precipitadores electrostáticos húmedos pueden capturar partículas de tamaño muy
pequeño (< 1 mg/m3) pero requieren tratamiento de efluentes y son habitualmente usados
a continuación de la eliminación de polvos.
7. Los filtros de tela (filtros de manga) son ampliamente aplicados en la incineración de
desechos y presentan la ventaja adicional, cuando son acompañados con una inyección de
sorbente semi-seco (pulverización en seco), de proveer un filtrado complementario y
superficie reactiva en la torta del filtro.
8. Debe monitorearse la caída de presión a través de los filtros de tela y la temperatura de
los gases de salida (si se utiliza un sistema depurador corriente arriba) a fin de asegurase
que la torta del filtro esté en su lugar y que las mangas/bolsas no presenten pérdidas o
estén húmedas. Una opción para el monitoreo del desempeño de un filtro de tela es la de
colocar un sistema de detección de goteos o pérdidas mediante un detector triboeléctrico.
9. Los filtros de tela están sujetos a daños por agua y corrosión, debiendo mantenerse a la
corriente de gases por encima del punto de rocío (130º–140º C) para prevenir tales
efectos. Algunos materiales del filtro son más resistentes al daño. Ver la Tabla 2 de la
sección III.C (iii), subpárrafo 1.4.3 del presente documento para obtener pautas acerca de
opciones y atributos de material de filtros.
12.2.2.
Técnicas de remoción de gases ácidos
1. Entre todas las técnicas demostradas, los depuradores húmedos presentan las eficiencias
de remoción de gases ácidos solubles más elevadas.
2. Puede ser necesaria una pre-eliminación de polvos de la corriente de gases para prevenir
la obstrucción del depurador, a menos que la capacidad de éste sea lo suficientemente
grande.
3. La utilización de materiales impregnados con carbón, carbón activado, o coque en los
materiales de relleno del depurador puede lograr un 70% de reducción en los
PCDD/PCDF a través de éste (Comisión Europea, 2004) pero ello puede no reflejarse en
las liberaciones globales.
4. Los secadores con atomización (depuración semi-húmeda) brindan también eficiencias
altas de remoción y tienen la ventaja de no requerir ulterior tratamiento de efluentes.
Además de los reactivos alcalinos agregados para la remoción de gases ácidos, la
inyección de carbón activado resulta asimismo efectiva para remover tanto PCDD/PCDF
como mercurio. Estos sistemas logran generalmente controlar un 93% el SO2 y un 98% el
HCl.
5. Como se expresara más arriba, estos depuradores se colocan a menudo corriente arriba de
los filtros de tela. Estos filtros producen la captura de los reactivos y de los productos de
la reacción, como así también ofrecen una superficie reactiva adicional sobre la torta del
filtro.
6. La temperatura de entrada al filtro de tela en tales combinaciones resulta importante. Se
requieren normalmente temperaturas por encima de 130º–140º C para prevenir la
condensación y corrosión en las mangas/bolsas.
7. Los sistemas depuradores en seco no pueden alcanzar la eficiencia de los sistemas
depuradores húmedos o semi-húmedos (atomización en seco) sin incrementar
significativamente la cantidad de reactivo/sorbente. El incremento del uso de reactivos se
traduce en el aumento del volumen de cenizas volantes.
12.2.3.
Técnicas de pulido de gases de salida
1. Una remoción adicional de polvos puede resultar apropiada antes de enviar los gases de
salida limpios a la chimenea. Las técnicas para el pulido de estos gases incluyen filtros de
tela, precipitadores electrostáticos húmedos y depuradores venturi.
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82
2. Un doble filtrado (filtros en serie) puede lograr, como rutina, eficiencias de recolección
de 1 mg/m3 o menos.
3. Si ya se están aplicando técnicas efectivas corriente arriba, los beneficios adicionales de
estas técnicas pueden ser pequeños y la costo-efectividad, desproporcionada.
4. El pulido de los gases de salida puede tener mayor utilidad en instalaciones grandes y en
depuraciones ulteriores de la corriente de gases previas a la reducción catalítica selectiva.
12.2.4.
Técnicas de remoción de óxidos de nitrógeno (NOx) utilizando un catalizador
1. Aunque el rol primario de la reducción catalítica selectiva es la reducción de las
emisiones de NOx, esta técnica puede asimismo destruir los productos químicos en fase
gaseosa enumerados en el Anexo C (por ejrmplo, PCDD/PCDF) con una eficiencia del
98–99.5% (Comisión Europea, 2004).
2. Podría tener que recalentarse a los gases de salida a los 250º–400º C requeridos para la
adecuada operación del catalizador.
3. El desempeño de los sistemas de reducción catalítica selectiva mejora con el pulido de
los gases de salida corriente arriba. Se instala a estos sistemas a continuación de la
eliminación de polvos y la remoción de gases ácidos.
4. Las instalaciones grandes, con velocidades de flujo de gases y economías de escala más
elevadas, pueden asumir más fácilmente el costo significativo (capital y energía) de la
reducción catalítica selectiva.
12.3. Técnicas de manejo de residuos
Los residuos de la incineración comprenden varios tipos de ceniza (por ejemplo, ceniza de fondo,
de caldera, volante), como así también residuos de otros procesos de tratamiento de los gases de
salida, incluso efluentes líquidos en el caso de los sistemas depuradores húmedos. La Tabla 3
ilustra las cantidades porcentuales de residuos sólidos correspondientes a un incinerador de
desechos sólidos municipales típico.
Tabla 3. Residuos sólidos de la incineración de desechos sólidos municipales
Tipos de residuo sólido
Ceniza de fondo
Ceniza volante + residuo limpieza gases + lodos
depurador húmedo
Rezago recuperada de la ceniza de fondo
% (por t de desecho incinerado)
21%
4,2%
1,2%
Fuente: Comisión Europea, 2004.
Como los constituyentes objeto de preocupación pueden variar considerablemente, a menudo
resulta apropiado mantener la separación de los residuos para su tratamiento, manejo y disposición
final. La presencia y concentración de los productos químicos indicados en el Anexo C en estos
residuos es una función de su presencia en el desecho de entrada, su supervivencia o formación
durante el proceso de incineración, y su formación y captura durante el tratamiento de gases de
salida. Las siguientes técnicas resultan relevantes para prevenir las liberaciones de estas sustancias
al ambiente, una vez presentes en los residuos.
12.3.1.
Técnicas para cenizas de caldera y de fondo
Las cenizas de fondo de los incineradores modernos tienden a tener muy bajos contenidos de los
productos químicos enumerados en el Anexo C, dentro del mismo orden de magnitud que las
concentraciones de fondo en suelos urbanos (es decir, < 0,001–0,01 ng PCDD/PCDF/g ceniza),
mientras que los niveles de cenizas de calderas tienden a ser mayores (0,02–0,5 ng PCDD/PCDF/g
ceniza), si bien en ambos casos las concentraciones promedio se encuentran muy por debajo de las
halladas en cenizas volantes (Comisión Europea, 2004).
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83
Debido a las diferencias en la concentración de contaminantes, la mezcla de cenizas de fondo y
volantes contaminará a las primeras. La recolección y el almacenamiento separados de estos
residuos provee a los operadores de mayores opciones para la disposición final. Puede reusarse a
las cenizas de fondo (o escoria de los incineradores de lecho fluidizado) en material de
construcción y de vías y caminos. De manera previa a ese uso, no obstante, debe efectuarse una
evaluación de composición y lixiviación, como asimismo definirse los niveles más elevados de
contaminantes orgánicos persistentes, metales pesados y otros parámetros.
Se sabe que la lixiavibilidad de los productos químicos del Anexo C aumenta con el incremento del
pH y las condiciones húmicas (presencia de materia orgánica). Ello sugeriría que es preferible su
disposición final en rellenamientos revestidos específicamente dedicados en lugar de instalaciones
de desechos mixtos.
Si se encuentra que el nivel de los mismos es excesivo, debe tratarse a las cenizas de fondo para
reducir el contenido de los productos químicos del Anexo C mediante reincineración u otro
tratamiento térmico (por ejemplo, plasma de alta temperatura).
12.3.2.
Técnicas para cenizas volantes y otros residuos del tratamiento de gases de salida
A diferencia de las cenizas de fondo, los residuales de los dispositivos de control de contaminación
atmosférica, incluyendo cenizas volantes y lodos de depuradores, pueden contener concentraciones
relativamente altas de metales pesados, contaminantes orgánicos (incluso PCDD/PCDF), cloruros y
sulfuros.
Toda vez que las cenizas de fondo vuelvan a ser usadas ulteriormente (por ejemplo, como
materiales de construcción), su mezcla con otros residuos del tratamiento de gases de salida no
resulta una de las mejores técnicas disponibles.
Las técnicas de tratamiento para estos residuos incluyen:
•
Solidificación con cemento. Se mezclan los residuos con ligantes hidráulicos y minerales,
como así también con aditivos, para reducir el potencial de lixiviación. El producto se dispone
en un rellenamiento;
•
Vitrificación. Se calienta a los residuos en fundiciones eléctricas o altos hornos para
inmobilizar a los contaminantes preocupantes. Los productos orgánicos, incluyendo
PCDD/PCDF, son típicamente destruidos durante el proceso;
•
Tratamiento catalítico de polvos de filtros de tela bajo condiciones de bajas temperaturas y
falta de oxígeno;
•
Aplicación de plasma o tecnologías de alta temperatura similares.
Normalmente, la disposición final de las cenizas volantes y de los lodos de depuradores se realiza
en rellenamientos reservados a este propósito. Algunos países incluyen, en sus estándares para
incineradores, límites de contenido de PCDD/PCDF en cenizas. Si el contenido excede este límite,
la ceniza debe ser ulteriormente estabilizada o tratada.
12.3.3.
Técnicas de tratamiento de efluentes
Los efluentes de proceso en la incineración surgen principalmente del uso de tecnologías de
depuración húmedas. Puede aliviarse el tratamiento y la necesidad de llevarlo a cabo mediante el
empleo de sistemas secos o semi-húmedos.
Una técnica libre de aguas residuales es la de neutralización y subsiguiente tratamiento del efluente
del depurador para producir una sedimentación. Las aguas residuales remanentes se evaporan y
puede disponerse el lodo en un rellenamiento (especialmente dedicado) o sometérselo a
procesamiento ulterior para recuperar yeso y cloruro de calcio (Comisión Europea, 2004).
La recirculación del agua de proceso coadyuva también a reducir el volumen sometido a
tratamiento final. El uso del agua de drenaje de calderas como alimentación del depurador puede
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asimismo disminuir el volumen total de agua de proceso y la subsiguiente capacidad de
tratamiento.
Dependiendo del diseño del incinerador, algunas corrientes de efluentes pueden ser realimentadas a
lo largo del proceso, con lo que cualquier contaminante remanente podrá concentrarse en los
residuos sólidos más que en los líquidos.
12.4.
Impacto de las mejores técnicas disponibles y de las mejores prácticas
ambientales en otros contaminantes
La descripción de las técnicas y prácticas de esta orientación provisoria se concentran, en primer
lugar, en su efectividad demostrada respecto a la prevención, minimización o reducción de la
formación y liberación de los productos químicos listados en el Anexo C. Muchas de estas
prácticas sirven también para reducir la liberación de otros contaminantes, pudiendo ser diseñadas
originalmente para este propósito (por ejemplo, separación en la fuente de metales y otros
productos no combustibles de las corrientes de desechos, reducción catalítica selectiva para el
control de NOx, control de gases ácidos para reducir SO2, adsorción con carbón para control de
mercurio). Algunas, que podrían haber sido diseñadas para la captura de otros contaminantes (por
ejemplo, precipitadores electrostáticos con alta temperatura de entrada), han debido ser rediseñadas
o reemplazadas para evitar incrementos en la formación y liberación de los productos químicos del
Anexo C.
Como análisis final, puede decirse que lo que constituyen las mejores técnicas disponibles y las
mejores prácticas ambientales en la incineración de desechos es algo mucho más amplio que el
impacto sobre los productos químicos del Anexo C en sí mismo, abarcando todos los aspectos del
proceso de incineración, recuperación de energía y tratamiento de residuos. La gran mayoría de
ellas resulta, sin embargo, complementaria del objetivo de prevenir o reducir las liberaciones de
los productos químicos del Anexo C antedichos.
13.
Incineradores nuevos significativamente modificados
El Convenio de Estocolmo (Anexo C, Parte V, sección B, subpárrafo (b)) establece que antes que
las Partes procedan con propuestas de construcción o modificación significativa de fuentes que
liberan los productos químicos listados en el Anexo C, tales Partes deben asignar “consideración
prioritaria” a las “técnicas o prácticas de carácter alternativo que tengan similar utilidad, pero que
eviten la formación y liberación” de estos compuestos. En los casos en que tal consideración resulta
en la determinación de proceder con la construcción o modificación, el Convenio provee un
conjunto de medidas generales de reducción para tomar en cuenta. En tanto estas medidas
generales han sido incorporadas a la discusión precedente sobre mejores técnicas disponibles y
mejores prácticas ambientales para estas categorías, constituyen factores adicionales de
importancia a la hora de decidir si es factible o no construir o modificar un incinerador de
desechos.
13.1.
Factores adicionales para la localización de nuevos incineradores de
desechos sólidos municipales
1. ¿Tengo predicciones precisas sobre la naturaleza y volumen de generación de desechos
sólidos municipales en el área a servir?
2. ¿Permitirá la provisión de los mismos una operación continua del incinerador?
3. ¿Incluye esta predicción programas adecuados de minimización, reciclado y recuperación
de desechos?
4. ¿Cuento con la infraestructura de transporte necesaria para la recolección y acarreo?
5. ¿He investigado la probabilidad de restricciones intra o inter estaduales/provinciales en
materia de transporte de residuos?
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6. ¿Dispongo de mercados para cualquier tipo de materiales separados in situ?
7. ¿Dispongo de mercados para exceso de vapor o electridad generados in situ?
8. ¿Cuento con opciones ambientalmente racionales para la disposición final de residuos?
13.2.
Factores adicionales para la localización de nuevos incineradores de
desechos peligrosos
1. ¿Tengo predicciones precisas sobre la naturaleza y volumen de los desechos peligrosos
generados en el área a servir?
2. ¿Permitirá la provisión de los mismos una operación continua del incinerador?
3. ¿Cuento con la infraestructura de transporte necesaria para satisfacer las necesidades de
transporte?
4. Si se está pensando en tranporte internacional, ¿he suscrito los acuerdos necesarios para
permitir el transporte a través de las fronteras?
5. ¿Dispongo de los acuerdos necesarios con los proveedores para asegurar un
envasado/embalaje y manipuleo seguros?
6. ¿Cuento con opciones ambientalmente racionales para el tratamiento y disposición final
de residuos?
13.3.
Factores adicionales para la localización de nuevos incineradores de lodos
cloacales
1. ¿Tengo predicciones precisas sobre la naturaleza y volumen de los lodos cloacales
generados en el área a servir?
2. ¿Permitirá la provisión de los mismos una operación continua del incinerador?
3. ¿He determinado si el lodo cloacal del área de servicio se mezcla con desechos
industriales u otros desechos?
4. ¿Tengo la intención de coincinerar el lodo cloacal con desechos sólidos municipales o de
utilizarlo como combustible suplementario en una instalación de generación de
electricidad?
5. ¿Cuento con opciones ambientalmente racionales para el tratamiento y disposición final
de residuos?
13.4. Modificación de incineradores de desechos existentes
Por distintos motivos, deben tomarse en cuenta las modificaciones significativas a incineradores de
desechos existentes. Éstas podrían incluir expansión de su capacidad, necesidad de reparaciones
importantes, intensificación de mejoras en materia de eficiencia de combustión y recuperación de
energía, y el reequipamiento con dispositivos de control de contaminación atmosférica. Muchas
plantas de incineración de desechos ya han sido reequipadas con estos dispositivos, mejorando en
gran forma su desempeño ambiental. Antes de emprender tal modificación, además de la
“consideración prioritaria” apuntada más arriba, será importante tener en cuenta los siguientes
factores:
1. ¿Como afectará la modificación la potencial liberación de los productos químicos del
Anexo C?
2. Si la modificación consiste en el agregado de un dispositivo de control de contaminación
atmosférica, ¿está adecuadamente dimensionado para la instalación?
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86
3. ¿Hay espacio suficiente para instalarla y operarla apropiadamente? Por ejemplo, el
espacio disponible puede dictar el equipamiento con una técnica de doble filtrado (filtros
en serie, aunque no necesariamente adyacentes), en lugar de hacerlo con un sistema
depurador alternativo.
4. ¿Operará el dispositivo con que se ha reequipado a la instalación concertadamente con
los dispositivos de control de contaminación atmosférica existentes a fin de minimizar las
liberaciones?
Los costos de hacer modificaciones a instalaciones existentes dependen de la situación específica
de cada planta y pueden exceder a los de cambios similares en instalaciones nuevas en un 25–50%
(Comisión Europea, 2004). Los factores que inciden en este incremento incluyen la ingeniería
adicional necesaria, la remoción y disposición final del equipo reemplazado, las conexiones de
reconfiguración, y las pérdidas de productividad durante el tiempo de cierre necesario.
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Anexo I.
Comparación de las principales tecnologías de tratamiento térmicas y de combustión
Tabla 1. Comparación de las principales tecnologías de tratamiento térmicas y de combustión (i)
Información operativa/ambiental
Características y adaptabilidad
clave de los desechos
Técnica
Reja móvil
•
(Enfriada a
aire)
•
•
Reja móvil
(Enfriada a
fluido)
Valores caloríficos bajos a
medios (UVC 5 – 15 GJ/t)
desechos sólidos municipales y
otros heterogéneos
no adecuada para polvos,
líquidos o materiales que se
funden a través de la reja
Igual que las rejas enfriadas con aire
excepto:
•
Rendimiento
por línea
1 a 50 t/h con la •
mayoría de los
proyectos 5 a 30
t/h
•
1 a 20 t/h
UVC 10 – 20 GJ/t
Igual a otras rejas excepto:
•
pueden aceptar desechos muy
heterogéneos y lograr aún una
buena quema
•
no usadas mucho actualmente
Reja estática •
los desechos municipales
con
requieren selección o algún
mecanismo
desmenuzado
de transporte •
menos problemas con polvos,
etc., que las rejas móviles.
Reja mas
horno
rotativo
Fuente: Comisión Europea, 2004.
Ventajas
1 a 10 t/h
Generalmente,
< 1 t/h
ampliamente
probadas en
grandes escalas
robustas – bajo
costo de
mantenimiento
•
larga historia
operativa
•
pueden tomar
desechos
heterogéneos
Como los de rejas
enfriadas a aire pero:
•
mayor valor
calorífico desecho
tratable
•
posible mejor
control de
combustión
•
posible quema
mejorada de
ceniza de fondo
•
menor
mantenimiento,
no hay partes en
movimiento
Desventajas
•
•
no diseñadas para
desechos líquidos
el mezclado de lecho
inferior al de otros
sistemas
Calidad del
Principales
residuo de Volumen gases de diferencias –
salida
ceniza de
gases de
fondo
salida crudos
•
COT 0,5 4.000 a 7.000 m3/t No se provee
de insumo de
información
a 2%
desecho
Información sobre
costos
La alta capacidad
reduce el costo por
tonelada de desecho
Costo: 30-300 euros
por t de DSM
Como los de rejas enfriadas
a aire pero:
• riesgo de daño a la reja,
filtraciones
• mayor complejidad
•
COT 0,5
a 2%
4.000 a 7.000 m3/t
de insumo de
desecho
No se provee
información
Costo de capital
levemente mayor que
enfriada a aire
•
menor rendimiento
que el de reja sola
mantenimiento horno
rotativo
•
COT 0,5
a 2%
4.000 a 7.000 m3/t
de insumo de
desecho
No se provee
información
Mayores costos de
capital e ingresos
sólo para desechos
seleccionados /
pretratados
menor rendimiento
algunas rejas estáticas
requieren combustible
complementario
•
< 3%
con
desecho
preparad
o
Levemente menor No se provee
información
cuando se usa
combustión en
etapas (mayor si se
usa combustible
complementario)
Competitivos con
rejas móviles en
pequeña escala (<
100Kt/a)
•
•
•
•
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
88
Tabla 2. Comparación de las principales tecnologías de tratamiento térmicas y de combustión (ii)
Características y adaptabilidad
clave de los desechos
Técnica
Hogar a pulsos
Hogares en
etapas y
estáticos
Horno rotativo
Horno rotativo
(camisa
enfriamiento)
•
Sólo desechos de mayor VC
(UVC > 20 GJ/t)
• Usada principalmente para
desechos clínicos
• Sólo desechos de mayor VC
(UVC > 20 GJ/t)
• Usada principalmente para
desechos clínicos
• pueden aceptar líquidos y pastas
• la alimentación sólida más
limitada que en reja (debido a
daño refractario)
• aplicada a menudo a desechos
peligrosos
Como el rotativo pero:
• desechos de mayor VC debido
posiblemente a mayor tolerancia
de temperaturas
< 7 t/h
•
puede tratar
líquidos y polvos
• la agitación del lecho
puede ser menor
• depende del
tipo de desecho
No se provee
información
Principales
diferencias –
gases de salida
crudos
No se provee
información
?
•
puede tratar
líquidos y polvos
• la agitación del lecho
puede ser menor
• depende del
tipo de desecho
No se provee
información
No se provee
información
Mayor costo
específico debido a
capacidad reducida
< 10 t/h
•
•
muy bien probadas
amplio rango de
desechos
largo tiempo de
residencia (aprox. 1
h)
muy bien probadas
pueden usar
mayores
temperaturas de
combustión (de
requerirse)
mejor vida
refractaria que
horno sin enfriar
buen mezclado
Información operativa/ambiental
Rango de
rendimiento
(por línea)
Ventajas
•
< 10 t/h
•
•
•
Lecho fluido
burbujeo
Lecho fluido
circulante
•
•
•
•
sólo desechos consistentes
finamente divididos
aplicada a menudo a lodos
sólo desechos consistentes
finamente divididos
aplicada a menudo a lodos / RDF
1 a 10 t/h
•
1 a 20 t/h más
usado por
encima de 10
t/h
•
•
Calidad del
Volumen gases
residuo de ceniza
de salida
de fondo
Desventajas
Mayor costo
específico debido a
capacidad reducida
• menor rendimiento que
la de reja
• muy buena
10.000 m3/t de
insumo de
desecho
No se provee
información
Mayor costo
específico debido a
capacidad reducida
• menor rendimiento que
la de reja
• excelente
• baja
lixiviación,
escoria
vitrificada
10.000 m3/t de
insumo de
desecho
No se provee
información
Mayor costo
específico debido a
capacidad reducida
• muy buena
Relativamente
menor que las
rejas
Relativamente
menor que las
rejas
No se provee
información
Los costos FGT
pueden ser menores
No se provee
información
Los costos FGT
pueden ser menores
• se requiere operación
cuidadosa para evitar
obstrucciones del lecho
buen mezclado
• se requiere ciclón para
conservar material del
mayor flexibilidad
lecho
de combustibles que
LFB
Fuente: Comisión Europea, 2004.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Información sobre
costos
Borrador – Diciembre 2004
• muy buena
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
89
Tabla 3. Comparación de las principales tecnologías de tratamiento térmicas y de combustión (iii)
Características y adaptabilidad
clave de los desechos
Técnica
Información operativa/ambiental
Rango de
rendimiento
(por línea)
Ventajas
•
Combustor
cargador /
espaciador
•
•
•
Alimentación RDF y otras
partículas
Estiércol de Granja
Desechos de madera
Horno oscilante
•
•
Desechos sólidos municipales
Desechos heterogéneos
1 – 10 t/h
•
Gasificación –
Lecho fijo
•
•
Desechos plásticos mezclados
Otras corrientes consistentes
similares
hasta 20 t/h
•
•
No se provee
información
•
•
•
•
Gasificación –
Flujo
incorporado
•
•
•
Gasificación –
Lecho fluido
•
•
•
•
•
•
Desechos plásticos mezclados
Otras corrientes consistentes
similares
No adecuada para desechos
sólidos municipales sin tratar
hasta 10 t/h
Desechos plásticos mezclados
Desechos sólidos municipales
fragmentados/desmenuzados
Residuos de desmenuzado /
fragmentado
Lodos
Desechos ricos en metales
Otras corrientes consistentes
similares
5 - 20 t/h
•
•
•
•
•
•
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Desventajas
Construcción reja
simple
Menos sensible a
tamaño de partícula
que LF
Robusta – bajo
mantenimiento
Larga historia
Residuo de baja
lixiviación
Buena quema si se
provee oxígeno
Disponibilidad de
“syngas”
Oxidación reducida de
metales reciclables
•
•
•
•
•
•
Escoria de baja
•
lixiviación
Oxidación reducida de •
metales reciclables
•
•
Puede usar bajas
temperaturas de
reactor, p.ej., para
recuperar Al
Separación de los
principales no –
combustibles
Puede combinarse
eficientemente con
fundición de cenizas
Oxidación reducida de
metales reciclables
•
•
•
•
Sólo para corrientes
únicas bien definidas
Alimentación de
desechos limitada
Combustión no
completa
Alto nivel de idoneidad
Alquitrán en el gas
crudo
Menos ampliamente
probadas
Alimentación de
desechos limitada
Combustión no
completa
Alto nivel de idoneidad
Menos ampliamente
probadas
Tamaño de desecho
limitado (< 30 cm)
Alquitrán en el gas
crudo
Gas crudo con más HC
Menos ampliamente
probadas
Borrador – Diciembre 2004
Calidad del
residuo de
ceniza de fondo
Volumen gases
de salida
No se provee
información
No se provee
información
Principales
diferencias –
gases de
salida crudos
No se provee
información
•
0,5 – 2 %
No se provee
información
No se provee
información
Similar a otras
tecnologías
•
Ceniza de
fondo de
baja
lixiviación
Buena
quema con
oxígeno
Menor que en
combustión
directa
No se provee
información
Alto costo de operación /
mantenimiento
•
Escoria de
baja
lixiviación
Menor que en
combustión
directa
No se provee
información
Alto costo de operación /
mantenimiento. Costo de
pretratamiento alto
•
Menor que en
Puede
vitrificar la combustión
ceniza en el directa
mismo
proceso
(con cámara
de fundición
de ceniza)
No se provee
información
Menor que otros
gasificadores
•
Información sobre
costos
No se provee información
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
Características y adaptabilidad
clave de los desechos
Técnica
Pirólisis –
tambor corto
Pirólisis –
tambor medio
•
•
•
RSM pretratados
Corrientes inertes ricas en
metales
Residuos de desmenuzado /
plásticos
90
Información operativa/ambiental
Rango de
rendimiento
(por línea)
Ventajas
aprox. 5 t/h
•
5 a 10 t/h
•
•
•
Desventajas
No hay oxidación de
metales
No hay energía de
combustión para
metales/inertes
Es posible la
neutralización de
ácidos en el reactor
Disponibilidad de
“syngas”
•
•
•
•
•
Desechos limitados
La ingeniería y el
control de proceso son
críticos
Requiere mucha
idoneidad
No ampliamente
probadas
Necesita mercado para
el “syngas”
Fuente: Comisión Europea, 2004.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
Calidad del
residuo de
ceniza de fondo
•
•
Depende de
la
temperatura
del proceso
El residuo
producido
necesita
procesamien
to ulterior
Principales
diferencias –
gases de
salida crudos
Muy bajo debido No se provee
información
al poco exceso
de aire requerido
para la
combustión de
gas
Volumen gases
de salida
Información sobre
costos
Altos costos de capital,
operación y
pretratamiento
SECCION V Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
Referencia
Comisión Europea, 2004. Reference Document on the Best Available Techniques for Waste
Incineration. Documento de referencia sobre MTD (BREF), 2º Borrador, marzo 2004. Oficina
Europea del IPPC, Sevilla, España. eippcb.jrc.es/pages/FActivities.htm.
91
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
(ii)
92
Desechos médicos
Resumen
La incineración de desechos médicos (desechos infecciosos y biológicos derivados de las
actividades de atención médica, elementos cortopunzantes y partes anatómicas) se lleva a cabo
en plantas de incineración dedicadas especialmente a ello, con el fin tanto de destruir
completamente la materia orgánica y los peligros asociados, como para reducir el volumen de
desechos, a modo de etapa de pretratamiento, antes de su disposición final ambientalmente
racional en un rellenamiento.
Si estos desechos son incinerados en condiciones que no constituyen las mejores técnicas
disponibles ni las mejores prácticas ambientales, existe posibilidad de que se liberen PCDD y
PCDF en concentraciones relativamente elevadas. Habida cuenta de los altos costos asociados a
su construcción, operación, mantenimiento y monitoreo, la aplicación de las mejores técnicas
disponibles para incineradores de desechos médicos pequeños resulta muy difícil.
Las alternativas posibles a la incineración son esterilización (con vapor, con vapor avanzado, con
calor seco), tratamiento por microondas, hidrólisis alcalina o tratamiento biólogico, seguidos,
cada uno de ellos, por rellenamiento sanitario. El paso más importante en la gestión/manejo de
los desechos medicos es la segregación de los distintos tipos de desecho en la fuente. Como de
un 75% a un 90% de los desechos de hospitales resultan comparables a los desechos sólidos
municipales, la segregación reduce mucho el volumen de los desechos médicos. Resulta
esencial, por lo tanto, una efectiva gestión de desechos, incluyendo su minimización y
segregación en la fuente.
En lo atinente a la incineración, las medidas primarias reducirán significativamente por sí
mismas la emisión de los productos químicos enumerados en el Anexo C del Convenio de
Estocolmo. No obstante, la implementación de las mejores técnicas disponibles requiere tanto
medidas primarias como secundarias. En tales casos, pueden lograrse emisiones al aire bien por
debajode0,1 ng EQT-I/Nm3.
Para la reducción de las liberaciones de PCDD/PCDF al ambiente resulta esencial un adecuado
tratamiento de las cenizas de fondo y de los residuos provenientes de la limpieza de los gases de
salida. El empleo de las mejores técnicas disponibles en incineradores reducirá asimismo las
emisiones de ácido clorhídrico y metales pesados (por ejemplo, mercurio) permitiendo también,
la disminución efectiva de subsiguientes liberaciones a partir de los residuos dispuestos en los
rellenos.
1.
Introducción
Esta sección trata fundamentalmente la incineración a altas temperaturas de desechos médicos (a
los que aquí se hace referencia como “desechos del cuidado de la salud”), ya que éste constituye el
único método de disposición final. Habida cuenta que la incineración de estos desechos puede
resultar en una emisión significativa de los productos químicos listados en el Anexo C del
Convenio de Estocolmo, esta sección pone un énfasis especial en las mejores técnicas disponibles
para reducir dichas emisiones derivadas de la incineración. Otras técnicas posibles, como, por
ejemplo, la esterilización de desechos infecciosos, no generan emisiones los productos químicos
del Anexo C. Las ventajas, inconvenientes y aplicabilidad de tales técnicas ya se hallan descritas en
muchas publicaciones, por lo que no son repetidas en detalle en el presente documento.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
1.1.
•
93
Mecanismos de formación de PCDD/PCDF
Para información general sobre los mecanismos de formación de PCDD/PCDF ver Sección
III.C (i).
Pueden reducirse las emisiones de contaminantes orgánicos y de PCDD/PCDF mediante medidas
de quemado y específicas de cada planta (medidas primarias), y complementariamente, mediante
medidas secundarias.
1.2.
Categorías de desechos del cuidado de la salud
Los hospitales generan grandes cantidades de desechos que caen dentro de diferentes categorías.
Los desechos del cuidado de la salud pueden también originarse en otras fuentes, como los
servicios de emergencia médicas, centros de transfusión o diálisis, laboratorios, investigación sobre
animales y bancos de sangre. El 75% - 90% de los desechos producidos es no riesgoso o desechos
generales del cuidado de la salud, resultando comparables a los desechos domésticos. Provienen en
su mayoría de las funciones domésticas y administrativas de los establecinientos de cuidado de la
salud y pueden incluir asimismo desechos generados durante el mantenimiento de los predios
correspondientes. Se considera que el 10-25% restante de los desechos del cuidado de la salud es
peligroso, pudiendo crear una variedad de riesgos para la salud. Menos del 10% de estos últimos
desechos es de naturaleza infecciosa. Otros tipos de desecho incluyen: productos químicos tóxicos,
drogas citotóxicas, y desechos inflamables y radioactivos. Esta sección se concentra casi con
exclusividad en los desechos infecciosos del cuidado de la salud; los desechos comparables a los
domésticos deberían manejarse a través de los mecanismos de disposición final de desechos
municipales.
1.3.
Gestión/manejo de desechos
Cada hospital debería desarrollar un plan de gestión/manejo ambiental que proporcione la completa
segregación y tratamiento de los desechos, lo que puede disminuir los costos de la disposición
final.
Los propósitos principales de la gestión/manejo de desechos en hospitales son:
•
Minimizar el riesgo para el personal, el público en general y el ambiente;
•
Minimizar las cantidades de desechos que se generan;
•
Suministrar la segregación y separación de los desechos;
•
Asignar áreas de depósito en los pabellones;
•
Establecer rutas seguras para el transporte de los desechos;
•
Establecer un área segura y apropiada para el almacenamiento temporario;
•
Adecuado tratamiento y disposición final de los desechos.
Dentro del marco del Convenio de Basilea sobre el Control de los Movimientos Transfronterizos de
Desechos Peligrosos y su Eliminación, se han publicado las Technical Guidelines on the
Environmentally Sound Management of Biomedical and Health-Care Waste (Directrices Técnicas
para la Gestión Ambientalmente Racional de los Desechos Biomédicos y del Cuidado de la Salud)
(Secretaría del Convenio de Basilea, 2002). Se recomienda vivamente el uso y aplicación de estas
directrices, que brindan información detallada sobre los riesgos de los desechos del cuidado de la
salud, la gestión/manejo segura de los mismos, la adecuada segregación y recolección de los
desechos, los métodos de tratamiento y disposición final, y la creación de capacidad en la materia.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
2.
94
Tipos de desechos del cuidado de la salud
•
Desechos infecciosos del cuidado de la salud (peligrosos);
•
Químicos, desechos tóxicos o farmacéuticos, incluso drogas citotóxicas (antineoplásicos) (en
su mayoría, peligrosos);
•
Desechos anatómicos y patológicos (piezas anatómicas, etc.);
•
Cortopunzantes (en parte, peligrosos);
•
Desechos radioactivos;
•
Otros desechos (vidrio, papel, material de embalaje y envases, etc.)
Para el propósito de estas directrices, se toman las definiciones que se explicitan a continuación del
documento, Technical Guidelines on the Environmentally Sound Management of Biomedical and
Health-Care Waste (Secretaría del Convenio de Basilea, 2002), antes citado.
2.1.
Desechos infecciosos del cuidado de la salud1
Materiales descartados o equipamiento contaminado con sangre y sus derivados, otros fluidos
corporales o excretas de pacientes infectados con enfermedades de riesgo transmisible. Desechos
contaminados provenientes de pacientes con infecciones transmisibles por la sangre al someterse a
hemodiálisis (es decir, equipo de diálisis como tubos y filtros, sábanas descartables, ropa blanca,
delantales, guantes o ambos de laboratorio contaminados con sangre);
Desechos de laboratorio (cultivos y existencias con cualquier agente biológico viable cultivado
artificialmente en números significativamente elevados, incluyendo cajas de cultivo y dispositivos
utilizados para transferir, inocular y mezclar cultivos de agentes infecciosos y animales infectados
de laboratorio).
2.2.
Desechos biológicos del cuidado de la salud
Todas las piezas y demás desechos anatómicos - incluyendo sangre, fluidos biológicos y desechos
patogénicos - reconocibles por el público y el personal del cuidado de la salud que demandan, por
razones éticas, requerimientos especiales de disposición final.
2.3.
Elementos cortopunzantes
Todos los desechos biomédicos y del cuidado de la salud con elementos cortantes o punzantes
capaces de herir o invadir la barrera dérmica del cuerpo humano. Los elementos cortantes de
pacientes infectados con enfermedades de riesgo transmisible, los pabellones aislados u otras partes
punzantes contaminadas con los desechos de laboratorio antes citados deben ser categorizados
como desechos infecciosos.
3.
Mejores prácticas ambientales para la gestión/manejo de desechos
del cuidado de la salud
A fin de asegurar una disposición final eficiente y de acuerdo al estado del arte, se considera
necesario llevar a cabo una serie de prácticas de manera previa al método de disposición final o a la
combustión de los desechos mismos. Estas prácticas no están relacionadas directamente con la
reducción y prevención de la generación de los productos químicos enumerados en el Anexo C,
pero representan principios generales que pueden influenciar la producción de fracciones de
1
La interpretación de la definición de desechos infecciosos del cuidado de la salud varía de acuerdo a las
circunstancias, políticas y reglamentaciones nacionales. Las organizaciones internacionales (OMS, las Naciones
Unidas, etc.) tienen interpretaciones específicas de esa definición. La infecciosidad es una de las características de
peligrosidad listadas en el Anexo III del Convenio de Basilea y definida bajo la clase H6.2.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
95
desechos y contribuir a la seguridad del personal, el público y el ambiente. En este documento sólo
se brinda un panorama resumido de las mejores prácticas comunes.
3.1.
Segregación
Por sobre todas las cosas, la segregación es la clave para una gestión efectiva de los desechos del
cuidado de la salud. Asegura que se toman las rutas correctas para la disposición final. El generador
de los desechos debería supervisar la forma en que la misma se lleva a cabo, lo que debería suceder
tan cerca como sea posible del punto de generación. La segregación debe, por lo tanto, tener lugar
en la fuente, es decir, en el pabellón, al lado de la cama, en el quirófano, en el laboratorio, en la sala
de partos, etc., y ser realizada por la persona que genera el desecho, por ejemplo la enfermera, el
médico o el especialista, con el objeto de asegurarla inmediatamente y evitar clasificaciones
secundarias peligrosas.
3.2.
Minimización de desechos
Debe reducirse al mínimo la generación de desechos peligrosos y otros desechos dentro de las
instalaciones, lo que sólo puede lograrse si cada una de las personas que trabaja en sector de
servicios de salud le presta cada vez más importancia a este tema y emprende acciones para
asegurar que se minimicen el volumen y la peligrosidad de los residuos.
Debería darse preferencia a los productos ambientalmente apropiados y al reemplazo de los
dañinos o descartables por otros reutilizables o alternativos, si cumplen con los requerimientos
relevantes de higiene y seguridad del paciente.
Puede lograrse una reducción notable en el volumen de los desechos sólo si se analiza la necesidad
de los productos descartables que ya están en uso. En principio, productos descartables como
cubiertos, ropa blanca (incluyendo sábanas), instrumentos y equipamiento (tijeras, bisturíes,
forceps), y contenedores (platos riñón, botellas para infusiones) deberían ser reemplazados por
productos reutilizables y alternativas de larga vida.
Para información más detallada, existe disponibilidad de material sobre gestión/manejo de
desechos del cuidado de la salud a partir de distintas fuentes (Secretaría del Convenio de Basilea,
2002; OMS, 2000).
Al establecer un plan de gestión/manejo de desechos del cuidado de la salud es necesario:
•
Caracterizar la naturaleza y cantidad de las diferentes fracciones de desechos;
•
Identificar opciones para evitar o reducir la generación de desechos (tamaño de envases,
mantenimiento de existencias, evaluación de procesos de trabajo, reuso de equipamiento
cuando sea factible);
•
Diseñar una serie de reglas sobre cómo manipular los desechos;
•
Especificar contenedores adecuados para recolección, almacenamiento y transporte;
•
Establecer las responsabilidades del personal;
•
Describir las opciones apropiadas de tratamiento para las distintas fracciones de desechos;
•
Proporcionar la documentación adecuada y el control de la disposición final de los desechos;
•
Describir el transporte de la fracción de desechos al sitio de disposición final y el tipo de
tratamiento final;
•
Calcular los costos de las diferentes actividades.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
3.3.
96
Entrenamiento de personal
El personal debería recibir instrucciones completas sobre:
•
Riesgos asociados a los desechos del cuidado de la salud;
•
Clasificación y códigos de las distintas fracciones de desechos y sus criterios de clasificación;
•
Costos del tratamiento de desechos;
•
Procesos de gestión/manejo de desechos desde la generación hasta la disposición final;
•
Responsabilidades;
•
Efectos de los errores y la mala gestión/manejo.
3.4.
Recolección en el sitio de generación de desechos
•
Proveer recipientes pequeños para la disposición final de las distintas fracciones de desechos en
lugares adecuados;
•
Adecuado envase/contención de los desechos: Las bolsas/contenedores de residuos infecciosos
y cortopunzantes debería ser a prueba de pinchaduras y filtraciones. Deberían emplearse ya sea
tambores sólidos o bolsas que se colocan dentro de un contenedor rígido o semi-rígido con una
capacidad de 30–60 litros. Los contenedores pueden ser reciclables (acero inoxidable) o de un
único uso (cartón grueso o polietileno rígido). Una vez llenos, estos contenedores deberían
contar con un dispositivo de cierre o sellado;
•
Apropiado etiquetado de los contenedores como infecciosos, citotóxicos, etc.;
•
No sobrecargar los contenedores;
•
Los desechos altamente infecciosos deberían, cuando fuera posible, ser esterilizados
inmediatamente mediante autoclavado, por lo que deben estar contenidos en bolsas
compatibles con el proceso de tratamiento propuesto.
3.5.
Transporte al área de almacenamiento intermedia
•
Una vez llenos, los contenedores primarios deben ser llevados a un área de almacenamiento
intermedia;
•
Establecer un área de almacenimiento designada (condiciones de limpieza, instalaciones para la
limpieza, lavado o desinfección de los contenedores) donde el acceso esté sólo permitido a
personal autorizado;
•
El personal que manipulea los desechos debe usar ropas protectoras (guantes, zapatos) durante
la recolección, transporte y almacenamiento;
•
Rutas y tiempos de transporte claros;
•
No comprimir desechos que contienen elementos cortopunzantes;
•
No clasificar manualmente las fracciones de desechos infecciosos.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
4.
97
Nuevas fuentes
Al decidir la disposición final de los desechos de actividades del cuidado de la salud, debe prestarse
atención prioritaria a los procesos, técnicas o prácticas alternativas que presentan similar utilidad
pero evitan la formación y liberación de los productos químicos listados en el Anexo C.
Habida cuenta de los elevados costos de inversión que implica la operación, mantenimiento y
monitoreo de los incineradores de desechos que emplean las mejores técnicas disponibles,
raramente se logra una operación económica y efectiva de la planta, especialmente en el caso de
incineradores de hospitales pequeños. Ello también surge del hecho de que muchas plantas
pequeñas han sido clausuradas en lugar de ser reequipadas. Por ello, se prefiere a las unidades
centralizadas de incineración frente a los tratamientos descentralizados, in situ, de desechos del
cuidado de la salud. Las líneas de incineración de estos desechos que operan en el mismo sitio que
las de otros como, por ejemplo, la incineración de desechos municipales, resultarán en efectos
sinérgicos y en una creciente viabilidad económica.
5.
Fuentes existentes
Debido a su diseño, operación, equipamiento y monitoreo deficientes, no puede considerarse que
los incineradores de hospitales pequeños estén empleando las mejores técnicas disponibles. Un
incinerador de desechos médicos que no cuenta con dispositivos de abatimiento de la
contaminación sofisticados libera una amplia variedad de contaminantes, incluyendo PCDD/PCDF,
metales (como plomo, mercurio y cadmio), material particulado, gases ácidos (cloruro de
hidrógeno (HCl) y dióxido de azufre (SO2)), monóxido de carbono (CO) y óxidos de nitrógeno
(NOx). Estas emisiones tienen consecuencias adversas serias para la salud de los trabajadores, la
salud pública y el ambiente.
El costo de reequipar viejas plantas constituye un factor clave al considerar la disposición final de
desechos médicos Cuando se evalúan los costos de una unidad de incineración apropiada, los
decisores deben tener en cuenta varios factores, que incluyen: costos de capital y operativos del
incinerador más el depurador y otros dispositivos de control de contaminación; costo del
reequipamiento de la cámara secundaria en el caso de incineradores antiguos; costo de la prueba
periódica de chimeneas, monitoreo continuo, entrenamiento y calificación de operadores; y costos
de mantenimiento y reparación, especialmente en relación con la falla o desgaste refractarios.
Como consecuencia de ello, debe considerarse el cierre de plantas existentes inadecuadas
conjuntamente con la introducción de técnicas alternativas de disposición final de desechos o de
transferencia de los mismos a unidades centralizadas de incineración de desechos municipales o
peligrosos.
6.
Técnicas alternativas
Las siguientes técnicas alternativas no resultan en la formación y liberación de los productos
químicos enumerados en el Anexo C, por lo que debería prestárseles atención prioritaria para la
eliminación final de los mismos. Sin embargo, podrían presentar ventajas e inconvenientes en otros
aspectos. Para mayor información sobre estas técnicas, ver Technical Guidelines on the
Environmentally Sound Management of Biomedical and Health-Care Waste (Secretaría del
Convenio de Basilea, 2002).
Los métodos que se describen a continuación son adecuados para desechos infecciosos y
biológicos, como asimismo para elementos cortopunzantes.2 Para todos ellos resulta esencial contar
con un programa efectivo de segregación de desechos, como se describe en el párrafo 3.1 de la
presente sección. Los sistemas que aquí se describen no deberían ser alimentados con desechos
peligrosos químicos, desechos quimioterápicos, compuestos orgánicos volátiles, mercurio ni
2
Los datos sobre costos de varias técnicas pueden obtenerse en Non-Incineration Medical Waste Treatment
Technologies (Tecnologías de No Incineración para el Tratamiento de Desechos Médicos), capítulo 11 (Health Care
Without Harm (Cuidado de la Salud sin Daño), 2001).
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
98
desechos radioactivos, ya que ello daría como resultado la liberación de sustancias tóxicas al aire,
al condensado o a los desechos tratados.
Debería suministrársele a los trabajadores entrenamiento en habilidades tales como apropiado
manipuleo de los desechos, y operación y mantenimiento de equipos.
6.1.
Esterilización con vapor
La esterilización con vapor o autoclavado consiste en la exposición de los desechos a vapor
saturado a presión, en un recipiente a presión o autoclave. A menos que se agregue un triturador , la
tecnología no convierte a los desechos en irreconocibles ni reduce el volumen de los mismos.
Pueden generarse olores ofensivos que, no obstante, pueden minimizarse mediante equipamiento
apropiado de manejo de aire.
Se dispone de autoclaves en una amplia gama de tamaños, desde unidades que sólo tratan unos
pocos kilos por ciclo hasta otras de varias toneladas por ciclo. Los costos de capital son
relativamente bajos comparados con los de otras técnicas alternativas. Debe inspeccionarse a los
autoclaves al menos una vez al año para determinar si existen cambios significativos respecto a las
lecturas previas de perfiles temperatura-tiempo, vacío y presión de vapor.
El ciclo de tratamiento (requerimiento mínimo: 121 °C durante 30 minutos) está determinado por la
habilidad del calor para penetrar en la carga de desechos. Algunos tipos de desechos o de
configuraciones de carga que crean barreras para la transferencia de calor requieren mayores
tiempos de exposición y/o temperaturas más altas. Debe controlarse con medios apropiados el nivel
adecuado de desinfección (por ejemplo, cintas indicadoras, pruebas microbiológicas).
6.2
Sistemas de esterilización con vapor avanzado
Los sistemas de autoclavado – o de esterilización con vapor – avanzados combinan el tratamiento
con vapor con el de vacío previo y varios tipos de procesamiento mecánico antes, durante y
después del tratamiento con vapor. Muchos de los sistemas avanzados incluyen también sistemas
de alimentación de desechos automatizados; vacío post-tratamiento/deshidratación; enfriamiento de
los desechos tratados; y filtración de alta eficiencia de material particulado para remover olores.
Los sistemas avanzados con trituradores/fragmentadores internos son capaces de tratar tanto
desechos cortopunzantes como patológicos, incluyendo piezas anatómicas. Entre los
inconvenientes de estos sistemas, cabe hacer notar los relativamente altos costos de capital, la
generación de ruidos y los elevados costos de mantenimiento asociados con los trituradores y otros
dispositivos mecánicos.
6.3.
Tratamiento por microondas
La desinfección por microondas es también esencialmente un proceso en base a vapor ya que la
desinfección ocurre mediante la acción de calor húmedo y vapor generado por la energía de
microondas. Las unidades de microondas con trituradores internos pueden tratar desechos
patológicos y se usan rutinariamente para el tratamiento de desechos cortopunzantes. Las
desventajas residen en los costos de capital relativamente altos, la generación de ruidos por el
triturador y la posibilidad de producción de olores ofensivos.
6.4.
Esterilización por calor seco
Esta técnica consiste en la exposición de los desechos al calor, a una temperatura y durante un
tiempo suficientes como para asegurar la esterilización de la carga total de desechos. Como regla
general, los procesos de calor seco utilizan temperaturas más altas y tiempos de exposición más
prolongados que los procesos en base a vapor. Habitualmente se incluye la trituración interna
(reducción del volumen de desechos). La tecnología es simple, automatizada y fácil de usar.
Pueden producirse olores ofensivos que son removidos, en algunos sistemas, mediante filtración de
alta eficiencia de material particulado.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
6.5.
99
Hidrólisis alcalina
La hidrólisis alcalina (o digestión con álcalis en caliente) es otro proceso químico utilizado para la
descomposición de materiales orgánicos. El mismo proceso puede degradar la mayor parte de los
agentes quimioterápicos, formaldehido, fijadores y otros productos químicos tóxicos. Un proceso
de este tipo emplea un tanque sellado de acero inoxidable donde se mezcla a los desechos con el
álcali calentado a alrededor de 110 ° a 150 °C. Dependiendo de la cantidad de desechos, la
concentración de álcali y la temperatura, el proceso de digestión puede durar de 3 a 8 horas. Los
sistemas comerciales están altamente automatizados. Resulta necesario un adecuado tratamiento de
los desechos y líquidos derivados de la hidrólisis alcalina.
6.6.
Tratamiento biológico
El tratamiento biológico implica el empleo de microorganismos o productos bioquímicos para
descomponer a los desechos, lo que significa el uso de enzimas, digestión aeróbica o anaeróbica y
vermicultura. Por ejemplo, en países en vías de desarrollo se ha utilizado exitosamente al
compostado para el tratamiento de desechos de placenta. La aplicación de un tratamiento
anaeróbico puede resultar en la generación de olores ofensivos.
6.7.
Rellenamiento
La disposición final de desechos infecciosos en un rellenamiento incrementa mucho los riesgos de
exposición a infecciones para la salud humana y el ambiente a partir de esta fuente. Si se perturba
de alguna forma a los desechos, o si éstos no son cubiertos adecuadamente, surgirán riesgos
ulteriores. Por tal motivo, la disposición final de desechos infecciosos directamente en un
rellenamiento no resulta una buena práctica. Para salvaguardarse de estos riesgos, en los casos en
que el rellenamiento resulta la única opción disponible, debería tratarse a los residuos infecciosos
para destruir esta característica, preferentemente en el sitio de generación de los mismos. Ello
puede hacerse empleando técnicas efectivas conocidas como autoclavado, tratamiento por
microondas, esterilización con calor seco o desinfección química (sin utilizar productos químicos a
base de cloro). Deben considerarse también otros factores de preocupación en materia ambiental
como, por ejemplo, contaminación de aguas subterráneas, emisiones de polvos u olores.
La Figura 1 (Secretaría del Convenio de Basilea, 2002, capítulo 2, Figura 2, adaptado) muestra en
qué fracciones deberían ser segregados los desechos del cuidado de la salud, como así también las
opciones de tratamiento adecuadas para cada una de dichas fracciones..
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
100
Figura 1. Opciones de segregación y tratamiento para desechos del
cuidado de la salud
Tipo de desechos del
cuidado de la salud
Opciones de tratamiento
Incineración de desechos
peligrosos/médicos
Biológicos (desechos
anatómicos humanos),
desechos con sangre y
fluidos corporales (no
infecciosos)
Cortopunzantes (no
infecciosos)
Desechos químicos,
tóxicos o farmacéuticos
incluyendo drogas
citotóxicas
Técnicas alternativas:
esterilización, tratamiento por
microondas, hidrólisis alcalina
(ulterior tratamiento de residuos)
Incineración desechos municipales
(especialmente adaptados para este
propósito); incineración de
desechos médicos
Técnicas alternativas:
esterilización y desmenuzado,
tratamiento por microondas,
hidrólisis alcalina (ulterior
tratamiento de residuos)
Tratamiento especial (p.ej. Crematorios
para piezas anatómicas amputadas)
Incineración desechos municipales
(especialmente adaptados para este
propósito); incineración de
desechos médicos
Técnicas alternativas: molido y
desmenuzado (ulterior relleno)
E
Desechos
del
cuidado de
la salud
G
A
C
I
Ó
N
Infecciosos
(incluyendo desechos
biológicos y
cortopunzantes
infecciosos)
Devolución de farmacéuticos vencidos
R
Desechos radioactivos
Otros desechos peligrosos (no exclusivos del
sector cuidado de la
salud)
Desechos farmacéuticos no
peligrosos: ruta de disposición
final de desechos municipales
Almacenamiento adecuado para su
decaimiento
S
E
G
Desechos tóxicos y citotóxicos:
incineración desechos peligrosos
Desechos del cuidado
de la salud con similar
composición que domésticos y municipales
Vuelta al proveedor para
reprocesamiento, etc.
Ruta disposición final desechos peligrosos
Ruta disposic. final desechos municipales
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
101
7.
Mejores técnicas disponibles para la incineración de desechos del
cuidado de la salud
7.1.
Descripción del proceso
La incineración es un método importante para el tratamiento y descontaminación de desechos
biomédicos y del cuidado de la salud. Esta subsección provee orientación acerca de la incineración
de las siguientes fracciones de desechos (en su gran mayoría) peligrosos: desechos infecciosos del
cuidado de la salud, desechos biológicos del cuidado de la salud y cortopunzantes.
La incineración es un proceso de oxidación seca a altas temperaturas (850º a 1.100º C) que reduce
desechos orgánicos y combustibles a materia inorgánica, no combustible, con una muy significativa
reducción del peso y volumen de los desechos.
La semi-pirólisis es un proceso de recuperación térmica mediante el cual se lleva a cabo la
conversión térmica en una atmósfera deficiente en oxígeno a una temperatura entre 500 ° y 600 °C.
La incineración o la pirólisis deberían sólo ser efectuadas en plantas apropiadas. Debería diseñarse
el sistema para hacer frente a las características de los desechos del cuidado de la salud peligrosos
(alto contenido de agua y de plásticos). Como las siguientes tecnologías son bastante sofisticadas,
en estas plantas deberían quemarse solamente las fracciones peligrosas de los desechos. Otros
desechos del cuidado de la salud similares a los de tipo municipal deberían segregarse por
adelantado y someterse a distintas tecnologías de tratamiento. Las instalaciones in situ (p.ej.,
hospitales) están habitualmente equipadas con incineradores de hasta 1 t de capacidad por día.
Si no se los quema inmediatamente (dentro de las 48 horas), los desechos infecciosos deben
almacenarse en un recinto refrigerado (10 °C máx.). Deberían diseñarse áreas de trabajo y de
almacenamiento para facilitar la desinfección.
Una planta de incineración consiste básicamente en las siguientes unidades (Figura 2):
•
Horno;
•
Cámara de post-combustión;
•
Dispositivos secos, húmedos o catalíticos de limpieza de gases de salida;
•
Planta de tratamiento de aguas residuales.
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
102
Figura 2. Esquema simplificado de flujo de un incinerador
Gases de escape
Ceniza
Limpieza
gases de
salida
Aguas residuales
Gases de salida
Aire
Horno (más
cámara de post combustión)
Vapor
Recuperación de calor
Desechos
Aguas residuales
Cenizas (a
estabilización y
disposición final)
Tratamiento
aguas
residuales
Descarga efluentes líquidos
Lodos (requieren
tratamiento)
Las tecnologías que se enumeran a continuación son consideradas las mejores técnicas
disponibles para el tratamiento térmico de desechos del cuidado de la salud:
•
Degasificación y/o gasificación de los desechos (pirólisis);
•
Horno rotativo;
•
Incinerador de reja/parrilla especialmente adaptado para desechos del cuidado de la salud
infecciosos (línea de disposición final de desechos municipales);
•
Incinerador de lecho fluidizado;
•
Sistemas modulares.
No se considera que los incineradores de cámara única, tambor y de ladrillos constituyan mejores
técnicas disponibles.
7.2.
7.2.1.
Tipos de incinerador
Incinerador pirolítico
Las plantas pirolíticas con cámaras de post - combustión son habitualmente plantas pequeñas que
operan en forma discontinua. Para ser cargados, los desechos del cuidado de la salud son colocados
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
103
en barriles o bolsas. Las plantas más grandes deberían estar equipadas con dispositivos de carga
automáticos. En las plantas que cuentan con sistemas de degasificación o gasificación, el secado, la
degasificación y la gasificación tienen lugar en un reactor antes de la combustión.
Se introduce a los desechos de manera discontínua en una cámara de destilación, a la que se
calienta hasta una temperatura suficiente como para destilar a aquéllos. En la cámara de post combustión se mezcla a los gases que dejan la cámara de destilación con un flujo de aire continuo,
manteniéndose a la primera a alrededor de 900º C mediante co-combustión con gas natural. Si la
cantidad de gas destilado es muy alta, debe reducirse automáticamente el volumen de gas natural
quemado. Se enfría a los gases de combustión que dejan la cámara de postquemado en una caldera
de agua caliente corriente abajo y se los dirige a un sistema de limpieza de gases de salida. La
caldera convierte el agua en vapor, el que puede ser usado para generar electricidad para abastecer
a un hospital, residencias o negocios. El proceso de recuperación térmica se lleva a cabo
periódicamente. Para asegurar un quemado suficiente de las cenizas, se emplean quemadores a gas
antes de su descarga de la cámara de destilación. En las plantas pequeñas, se compensan las
fluctuaciones en el producto y las variaciones en el contenido de desechos quemados con los
combustibles auxiliares.
En las plantas de pirólisis, el contenido de polvo de los gases de salida es pequeño comparado al de
los sistemas convencionales de combustión. Existe, sin embargo, una gran demanda de
combustibles adicionales, por lo que se generan, en consecuencia, grandes volúmenes de gases de
salida.
Las capacidades típicas del incinerador (tratamiento in situ) varían entre 200 kg y 10 t por día.
7.2.2.
Horno rotativo
Otra tecnología empleada es la de horno rotativo (ver también sección V.A (i), párrafo 10.2 del
presente documento). Se puede realizar la combustión de desechos del cuidado de la salud ya sea
en hornos rotativos pequeños (por ejemplo, en un hospital) o, más comúnmente, en plantas más
grandes utilizadas para la combustión de varias fracciones de desechos peligrosos.
Se lleva a los desechos mediante una grúa desde el sitio de acopio hasta la alimentación, la que se
ubica frente a la cámara de combustión. En la mayoría de los casos, se integra a la misma una
esclusa por donde los desechos pueden ser alimentados directamente al horno rotativo. Se puede
incorporar a los desechos líquidos y a los muy viscosos a través de la pared frontal del mismo.
Como resultado de la pendiente y la rotación del horno, los desechos son transportados y
circulados, lo que conduce a un contacto intenso con el aire primario que fluye a través del horno.
De manera opuesta a los incineradores de reja/parrilla, los hornos rotativos son sistemas cerrados.
Por ello es que puede incorporarse también a los desechos líquidos y a materiales muy viscosos. Se
trata a los gases de escape provenientes del horno rotativo en una cámara de post - combustión a la
que, para asegurar que se alcancen las temperaturas necesarias para la destrucción completa de los
compuestos orgánicos (850 °–1,200 °C, dependiendo de los desechos) se la equipa con quemadores
que arrancan automáticamente cuando la temperatura cae por debajo del valor determinado.
Al final del horno rotativo aparece escoria, ya sea sinterizada o fundida. Dejándola caer en el agua
de la unidad para eliminación de escoria, se forma escoria granulada. Cuando la escoria es
sinterizada, esta parte de la planta es similar a aquélla de un sistema de combustión de reja/parrilla.
En la mayoría de los casos, se construye a los hornos rotativos y a las cámaras de post - combustión
como cámaras adiabáticas, revestidas con cerámicos. Después de la cámara de combustión, los
gases de salida pasan por una zona de vacío hasta que se alcanza una temperatura de alrededor de
700 °C. Subsiguientemente, se disponen haces/paquetes de dispositivos de calentamiento como
evaporadores, sobrecalentadores y precalentadores de agua de alimentación. La caldera de
calentamiento de los desechos y el sistema de provisión de energía son comparables a aquéllos de
los sistemas de combustión a reja/parrilla.
Las capacidades del incinerador fluctúan entre 0,5 y 3 t por hora (para la incineración de desechos
del cuidado de la salud).
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
7.2.3.
104
Incinerador de reja/parrilla
La incineración de desechos del cuidado de la salud en incineradores de desechos municipales
requiere adaptaciones especiales. Si se van a quemar desechos del cuidado de la salud de tipo
infeccioso en un incinerador de desechos municipales, debe desinfectarse y esterilizarse a aquéllos
antes de alimentarlos al incinerador en contenedores apropiados mediante carga automática. Debe
evitarse la mezcla previa de desechos infecciosos con desechos de otro tipo y el manipuleo directo
de los mismos. Ver sección V.A (i) del presente documento para mayor información sobre
incineración de desechos municipales.
7.2.4.
Incinerador de lecho fluidizado
Los incineradores de lecho fluidizado son extensamente aplicados en la incineración de desechos
finamente divididos como los combustibles derivados de basura y lodos cloacales. El método ha
sido empleado durante décadas, principalmente para combustibles homogéneos. El incinerador de
lecho fluidizado consiste en una cámara de combustión revestida en forma de cilindro vertical, en
cuya parte inferior se fluidiza con aire un lecho de material inerte (por ejemplo, arena o ceniza)
colocado sobre una reja o parrilla o sobre una placa de distribución. Los desechos a ser incinerados
son alimentados de manera continua al lecho de arena fluidizado desde arriba o el costado (ver
también sección V.A (i), subpárrafo 11.2.2 del presente documento).
Se introduce el aire precalentado a la cámara de combustión vía aberturas en la placa del lecho, lo
que forma un lecho fluidizado con la arena contenida en la cámara de combustión aludida. Se
alimenta al reactor con los desechos mediante una bomba, un alimentador con válvula estrella o un
transportador a tornillo. En el lecho fluidizado tienen lugar el secado, la volatilización, la ignición y
la combustión. La temperatura en el espacio libre por encima del lecho es generalmente de 850 ° a
950 °C. Se diseña el espacio por encima del material del lecho fluidizado de manera de permitir la
retención de los gases en una zona de combustión. En el lecho mismo, la temperatura es inferior,
pudiendo hallarse en el entorno de los 650 °C. Habida cuenta de la naturaleza de buena mezcla del
reactor, los sistemas de incineración de lecho fluidizado presentan generalmente una distribución
uniforme de temperaturas y oxígeno, lo que implica una operación estable. En el caso de desechos
heterogéneos, la combustión en lecho fluidizado requiere una etapa de proceso preparatoria de los
desechos, para que éstos cumplan con especificaciones de tamaño. Para algunos desechos, ésto
puede lograrse mediante una combinación de recolección selectiva de los mismos y un
pretratamiento, como el fragmentado. Algunos tipos de lecho fluidizado (por ejemplo, el rotativo)
pueden recibir desechos de mayor tamaño de partícula que otros. Cuando éste es el caso, puede ser
que tales desechos puedan requerir sólo una reducción de tamaño preliminar, o ninguna.
7.2.5.
Sistemas modulares
Los sistemas modulares constituyen un tipo general de incinerador de desechos (sólidos
municipales) ampliamente utilizados en EE.UU, Europa y Asia (ver sección V.A (i), párrafo 10.3
del presente documento). Los incineradores modulares consisten en dos cámaras de combustión
montadas verticalmente (una primaria y otra secundaria). En las configuraciones de este tipo, la
capacidad de combustión se encuentra generalmente entre 1 y 270 t por día. Hay dos tipos
principales de sistemas modulares, con exceso de aire y deficiente en aire:
El primer sistema consiste en dos cámaras de combustión, una primaria y otra secundaria. Ambas
operan con niveles de aire en exceso a los requerimientos estequiométricos (es decir, 100–250% de
aire en exceso);
En el segundo sistema, se provee el aire a la cámara primaria en niveles subestequiométricos. Los
productos de la combustión incompleta se incorporan a los gases de combustión que se generan en
la cámara de combustión primaria, pasando entonces a la secundaria. Se agrega un exceso de aire a
la cámara de combustión secundaria, completándose la combustión con elevadas temperaturas
mantenidas con combustible auxiliar (habitualmente gas natural). La alta y uniforme temperatura
de la cámara secundaria, combinada con el mezclado turbulento de los gases de combustión, resulta
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
105
en la formación y emisión de bajos niveles de material particulado y contaminantes orgánicos. Es
por ello que muchas de las unidades modulares existentes no son acompañadas por dispositivos
post – combustión de control de la contaminación atmosférica. Sobre una base de no control, los
incineradores modulares presentan, generalmente, emisiones más bajas que otro tipo de
incineradores de desechos sólidos municipales.
7.2.6.
Depuración de gases de salida
Los gases de salida de incineradores contienen cenizas volantes (material particulado) compuestas
de metales pesados, PCDD/PCDF, compuestos orgánicos térmicamente resistentes y gases como
óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre, óxidos de carbono y haluros de hidrógeno. Los gases de
salida provenientes del modo “batch” no controlado (sin limpieza de gases de salida) contendrán
alrededor de 2.000 ng EQT/m³ (fuente: PNUMA, 2003).3
Debe combinarse de manera adecuada a las siguientes medidas de limpieza de gases de salida a fin
de asegurar la aplicación de las mejores técnicas disponibles:
•
Separación de polvos y metales pesados no volátiles: Para la separación de polvos se usan
filtros de tela, precipitadores electrostáticos y depuradores húmedos para partículas finas. Se
puede efectuar la pre - limpieza de los gases de salida con ciclones, los que resultan eficientes
para la separación de partículas de mayor tamaño;
•
Remoción de cloruro de hidrógeno (HCl), fluoruro de hidrógeno (HF), dióxido de azufre (SO2)
y mercurio: La remoción de componentes ácidos y de mercurio se puede lograr a través de
distintos métodos de adsorción seca o húmeda (adsorción sobre coque activado o cal) como
asimismo por depuración (depuración húmeda de 1 ó 2 etapas);
•
Remoción de óxidos de nitrógeno (NOx): Las medidas primarias consisten en el empleo de
quemadores de bajo NOx, combustión en etapas y recirculación de gases de salida; las medidas
secundarias son la reducción catalítica selectiva y la reducción no catalítica selectiva;
•
Puede lograrse la reducción de emisiones orgánicas y PCDD/PCDF mediante medidas
primarias, como la limitación de la síntesis de novo y combustión optimizada, y medidas
secundarias como: separación de polvos (ver arriba), filtro de coque activado, inyección de
coque/coque activado y cal hidratada en el flujo, y oxidación catalítica.
7.2.7.
Tratamiento de cenizas volantes y de fondo, tratamiento de aguas residuales
Las fracciones de desechos principales son: cenizas volantes, escoria, torta de filtro del tratamiento
de aguas residuales, yeso, y carbón activado cargado. Se trata de desechos predominantemente
peligrosos que deben ser adecuadamente dispuestos. Los métodos de tratamiento más comunes son:
envío a rellenamiento en contenedores apropiados de doble pared, solidificación, ulterior envío a
relleno y post – tratamiento térmico.
3
1 ng (nanogramo) = 1 × 10-12 kilogramo (1 × 10-9 gramo); Nm3 = normal metro cúbico, volumen de gas seco medido
a 0 °C y 101.3 kPa. Para información sobre medición de toxicidad, ver sección I.C, párrafo 3 del presente documento.
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
8.
106
Resumen de las mejores técnicas disponibles y las mejores
prácticas ambientales
Tabla 1. Orientación general
Medida
Descripción
Segregación de
desechos
Clasificación clara.
Segregación en la fuente de los
desechos del cuidado de la
salud de otros desechos y,
dentro de cada categoría,
minimización de la cantidad a
tratar.
Procesos
alternatives
En particular, si la instalación
existente o planificada no
puede cumplir con los
requisitos de desempeño,
debería darse prioridad a
procesos alternativos con
posibilidad de menores
impactos ambientales que la
incineración de desechos
Requisitos de
desempeño para
plantas de
incineración
Debería permitirse a las plantas
de incineración de desechos del
cuidado de la salud lograr
requisitos de desempeño
restrictivos y requerimientos de
informes asociados a las
mejores técnicas disponibles
Consideraciones
Otros comentarios
No efectiva directamente
para la reducción de los
productos químicos del
Anexo C, pero parte de
un concepto integrado
para la gestión de
desechos.
Los procesos alternativos a la
incineración de desechos del
cuidado de la salud infecciosos
incluyen:
•
Esterilización con
vapor
•
Esterilización con
vapor avanzada
•
Tratamiento por
microondas
•
Esterilización a calor
seco
•
Tratamiento biológico
•
Hidrólisis alcalina
•
Rellenamiento
Debería prestarse atención a las
medidas primarias y secundarias
listadas en las Tablas 5 y 6 más
abajo
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Los requisitos de
desempeño a lograr
deberían incluir:
< 0,1 ng EQT/m3 para
PCDD/PCDF
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
107
Tabla 2. Incineración de desechos del cuidado de la salud: Tecnologías de combustión que
representan las mejores técnicas disponibles
Tecnología
Consideraciones
Otros comentarios
Incinerador pirolítico
Adecuado para plantas pequeñas (200
kg/día a 10 t/día) y tratamiento in situ
Altos costos de inversion y mantenimiento,
requerimiento de personal bien entrenado
Horno rotativo
Adecuado para plantas de tamaño
mediano (0,5–3 t/hora)
Uso de agua de enfriamiento para los hornos
rotativos, altos costos de inversión y
mantenimiento, requerimientos de personal
bien entrenado, alto consumo de energía
Incinerador de reja
(incinerador de desechos
municipales)
Uso de agua de enfriamiento para las rejas, la
incineración en incineradores de desechos
municipales requiere adaptaciones especiales
para los desechos del cuidado de la salud
(p.ej. carga automática), ninguna mezcla
previa ni manipuleo directo de los desechos
del cuidado de la salud infecciosos
Incinerador de lecho
fluidizado
No aplicados ampliamente para la
incineración de desechos del cuidado de la
salud
Sistemas modulares
Varían entre 1 y 270 t por día
Tabla 3. Incineración de desechos del cuidado de la salud: Medidas generales
Opciones de gestión
Características de liberación
No quemar desechos que contengan
compuestos clorados a menos que se
tomen medidas específicas para reducir
los productos químicos listados en el
Anexo C (medidas secundarias)
Transporte apropiado, almacenamiento
y seguridad de los desechos del cuidado
de la salud de acuerdo a las necesidades
de los tipos de desecho
Otras consideraciones
Tener conciencia de un posible contenido
de metales pesados en los desechos y
tomar las medidas secundarias
apropiadas
No efectivo directamente para
la reducción de los productos
químicos del Anexo C pero
parte de un concepto integrado
de gestión de desechos
Ubicación de la planta: Se prefieren las
unidades centralizadas frente al
tratamiento descentralizado, in situ, de
los desechos peligrosos del cuidado de
la salud
Las líneas de incineración de desechos
peligrosos del cuidado de la salud
operadas en el mismo sitio de
incineración que otros desechos
peligrosos o municipales resultarán en
efectos sinérgicos e incrementarán la
viabilidad económica de las mejores
técnicas disponibles
Incineración de desechos del cuidado
de la salud sólo en plantas
especialmente dedicadas a ello o en
incineradores más grandes de desechos
peligrosos
Las características de los desechos del
cuidado de la salud (alto contenido de
agua y plásticos) requiere equipamiento
especial
Si no se usa un incinerador de desechos
del cuidado de la salud especialmente
dedicado a ello, debe aplicarse un
sistema de carga separado para los
desechos infecciosos
No efectivo directamente para
la reducción de los productos
químicos del Anexo C pero
parte de un concepto integrado
de gestión de desechos
No quemar desechos radioactivos
No efectivo para la reducción
de los productos químicos del
Anexo C
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
108
Tabla 4. Incineración de desechos del cuidado de la salud: Medidas organizativas
Medida
Consideraciones
• Personal bien entrenado
• Operación y monitoreo del incinerador por mantenimiento
periódico (limpieza de la cámara de combustión,
desobstrucción de las entradas de aire y de los quemadores
de combustible, uso de ropas protectoras por parte del
personal)
• Medición regular y/o continua de contaminantes relevantes
• Desarrollo de monitoreo ambiental (establecimiento de
protocolos de monitoreo estándares)
• Desarrollo e implementación de sistemas de auditoría e
informes
• Infraestructura general, pavimentos, ventilación
• Evaluación de impacto ambiental, audiencias públicas y
aporte de la comunidad antes de localizar nuevos
incineradores
La operación de incineradores implica contar con
operadores calificados. Debería recordarse que debe
verificarse la disponibilidad de tales operadores en
ciertas regiones antes de adquirir incineradores de
alta tecnología. Si no se dispone de operadores
calificados, los establecimentos del cuidado de la
salud deberían recurrir ya sea a tecnologías de
desinfección de desechos del cuidado de la salud
alternativas o contratar servicios externos de
incineración a una instalación regional
Tabla 5. Medidas primarias y optimización del proceso para reducir emisiones de
PCDD/PCDF
Opciones de gestión para optimizar las
condiciones de combustión
Introducción de los desechos en la cámara de
combustión solo a temperaturas de 850 °C; las
plantas deberían tener y operar un sistema
automático para prevenir la alimentación de
desechos antes de alcanzar la temperatura
apropiada.
Características de liberación
Otras consideraciones
Las medidas primarias aquí
descriptas deberían ser estándar
para todas las actividades.
Mediante la aplicación de medidas
primarias puede lograrse un
desempeño de alrededor de 200 ng
EQT/m³ (fuente: PNUMA, 2003)
Se necesita
reequipamiento de todo el
proceso
Instalación de quemadores auxiliares (para
operaciones de arranque y parada)
En general, evitar arranque y paradas del proceso
de incineración
Evitar temperaturas por debajo de 850 °C y
regiones frías en los gases de salida
Contenido de oxígeno suficiente; control de
entrada de oxígeno en función del valor calorífico
y la consistencia del material de alimentación
Contenido promedio de
oxígeno: 6% en vol.
Tiempo de residencia suficiente (mínimo 2 seg.)
por encima de 850 °C (1.100 °C para desechos
altamente clorados, es decir, desechos con más de
1% de sustancias orgánicas halogenadas) y 6% de
O2
Se requiere tiempo de
residencia suficiente
debido especialmente al
contenido de agua y
plásticos de los desechos
Alta turbulencia de los gases de escape y reducción
del exceso de aire: p.ej. inyección de aire
secundario o gases de salida recirculados,
precalentamiento de las corrientes de aire, flujo de
aire entrante regulado
Un flujo de aire entrante
optimizado contribuye a
lograr temperaturas
mayores
Monitoreo (en línea) para el control de la
combustión (temperatura, contenido de oxígeno,
CO, polvo), operación y regulación de la
incineración desde una consola central
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Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
109
Como es improbable lograr un nivel de desempeño menor a 0,1 ng EQT/m³ solo con medidas
primarias, deberían considerarse las medidas secundarias delineadas en la Tabla 6. Las mejores
técnicas disponibles para la limpieza de gases de salida consisten en una combinación adecuada de
los opciones enumeradas en la Tabla 6 (eficiente eliminación de polvos asistida por equipamiento
para reducir las emisiones de PCDD/PCDF).
Tabla 6. Medidas secundarias
Opciones de gestión
Características de
liberación
Aplicabilidad
Oras consideraciones
Eliminación de polvos
El soplado de hollín a vapor puede
incrementar las tasas de formación
de PCDD/PCDF
Evitar deposición de partículas
mediante limpiadores de hollín,
golpeadores/aldabas mecánicas,
sopladores de hollín sónicos o a
vapor, limpieza frecuente de
secciones por las que pasan los
gases de salida dentro del rango de
temperaturas crítico
Efectiva remoción de polvos
mediante las siguientes medidas:
< 10 % emisión
remanente en
comparación al
modo incontrolado
Media
Remoción de PCDD/PCDF
adsorbidos en las partículas
Filtros de tela
1–0,1% emisión
remanente
Alta
Uso a temperaturas < 260 °C
(dependiendo del material)
Filtros cerámicos
Baja eficiencia
Ciclones (solo para prelimpieza de
gases de salida)
Baja eficiencia
Precipitación electrostática
Eficiencia media
Uso a temperaturas de 800 °–
1.000 °C, no común para
incineradores de desechos
Media
Eficiente sólo para partículas más
grandes
Uso a temperatura de 450 °C;
posible promoción de síntesis de
novo de PCDD/PCDF, baja
eficiencia para partículas finas,
emisiones de NOx más altas,
reducción de la recuperación de
calor
Unidad de adsorción de alto
desempeño con agregado de
partículas de carbón activado
(venturi electrodinámico)
Para remoción de polvos fina
Reducción de emisiones de los productos químicos enumerados en el Anexo C mediante:
Oxidación catalítica
Alta eficiencia
(< 0,1 ng EQT/m3)
Alta inversión,
bajos costos
operativos
Enfriamiento brusco de gases
Filtro de tela revestido con
catalizador
Sólo para compuestos gaseosos,
necesaria la remoción previa de
metales pesados y polvos,
reducción adicional de NOx si se
agrega NH3; alta demanda de
espacio, en la mayoría de los casos
los catalizadores pueden ser
reprocesados por los fabricantes,
sobrecalentamiento en presencia
de mucho CO, mayor consumo de
energía debido al recalentamiento
de los gases de salida; no se
producen residuos sólidos
No común en incineradores de
desechos
Alta eficiencia
(< 0,1 ng EQT/m3)
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
p.ej. hecho de PTFE, con
eliminación de polvos dispuesta
en paralelo, menor contaminación
de los polvos de filtro por la
destrucción de PCDD/PCDF en la
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
Opciones de gestión
Características de
liberación
Aplicabilidad
110
Oras consideraciones
superficie del catalizador
Diferentes tipos de métodos de
adsorción húmedos y secos con
mezclas de carbon activado, polvo
de coque de lignito, cal y soluciones
de piedra caliza en reactores de
lecho fijo, lecho en movimiento y
lecho fluidizado:
Reactor de lecho fijo, adsorción con
carbon activado o polvo de coque de
lignito
< 0,1 ng EQT/m3
Alta inversion,
costos
operativos
medios
Alta demanda de espacio,
necesaria la disposición final de
residuos sólidos de la limpieza de
gases de salida (= desechos
peligrosos), necesario monitoreo
permanente de CO, posible
incremento de emisiones de polvo
debido al agregado de partículas
de carbón, consumo de polvo de
coque de lignito de 2 a 5 veces
mayor que el de carbón activado,
posible incineración en planta del
agente de adsorción usado, riesgo
de incendio/explosión
Reactor de flujo incorporado o de
lecho fluidizado circulante con
agregado de coque activado/cal o
soluciones de piedra caliza y
subsiguiente filtro de tela
< 0,1 ng EQT/m3
Baja inversión,
costos
operativos
medios
No común para plantas que
queman exclusivamente desechos
del cuidado de la salud, es
necesaria la disposición final de
los residuos sólidos de la limpieza
de gases de salida (= desechos
peligrosos), riesgo de incendio /
explosión
Tratamiento apropiado de cenizas
volantes y de fondo, y de efluentes:
• Tratamiento catalítico de polvos
de filtros de tela en condiciones
de baja temperatura y falta de
oxígeno
• Depuración de polvos de filtros
de tela mediante el proceso 3-R
(extracción de metales pesados
mediante ácidos)
• Combustión para la destrucción
de materia orgánica (p.ej. horno
rotativo, Hagenmeier-Trommel)
con subsiguiente filtro de tela,
depurador
• Vitrificación de polvos de filtros
de tela u otros métodos de
inmovilización (p.ej.
solidificación con cemento) y
subsiguiente rellenamiento
• Aplicación de tecnología de
plasma (técnica emergente)
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Los lodos del tratamiento de
efluentes y del enfriamiento de
cenizas volantes son desechos
peligrosos.
Los gases de salida pueden ser
conducidos de vuelta a la cámara
de combustión del incinerador.
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
111
Referencias
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Dioxins and Furans for Incineration. CCME, Winnipeg.
www.ccme.ca/initiatives/standards.html?category_id=50#23.
Comisión Europea. 2000. “Directive 2000/76/EC on the Incineration of Waste.” Official Journal of
the European Communities L332:91.
Comisión Europea. 2004. Reference Document on Best Available Techniques for Waste
Incineration. Documento de Referencia sobre MTD (BREF), 2º Borrador, Marzo 2004. Oficina del
IPPC Europeo, Sevilla, España. eippcb.jrc.es/pages/FActivities.htm.
Cuidado de la Salud Sin Daño. 2001. Non-Incineration Medical Waste Treatment Technologies.
Capítulo 11. Health Care Without Harm, Washington, D.C. www.noharm.org/nonincineration.
EPA (Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos de Norteamérica). 1997. Standards
of Performance for New Stationary Sources and Emission Guidelines for Existing Sources:
Hospital/Medical/Infectious Waste Incinerators: Final Rule. 40 CFR Parte 60. EPA, Washington,
D.C. www.epa.gov/fedrgstr/EPA-AIR/1997/September/Day-15/a23835.htm.
EPA (Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos de Norteamérica). 2000. Federal
Plan Requirements for Hospital/Medical/Infectious Waste Incinerators Constructed on or before
Junio 20, 1996: Final Rule. 40 CFR Parte 62. EPA, Washington, D.C. www.epa.gov/fedrgstr/EPAAIR/2000/August/Day-15/a20341.htm.
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Pollutants for Hazardous Waste Combustors. Borrador. EPA, Washington, D.C.
www.epa.gov/fedrgstr.
OMS (Organización Mundial de la Salud). 2000. Handbook for Safe Management of Wastes from
Health Care Activities. OMS, Ginebra.
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www.pops.int/documents/guidance/Toolkit_2003.pdf.
Secretaría del Convenio de Basilea. 2002. Technical Guidelines on the Environmentally Sound
Management of Biomedical and Health-Care Waste. Convenio de Basilea sobre el Control de los
Movimientos Transfronterizos de Desechos Peligrosos y su Eliminación, PNUMA, Ginebra.
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Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution on Persistent Organic Pollutants. Nueva
York y Ginebra. www.unece.org/env/lrtap/full%20text/1998.POPs.e.pdf.
Giroletti E. y Lodola L. 1993. Waste Treatment and Management. Medical Waste Treatment;
Cursos ISPRA. unipv.it/webgiro/ricerch/Public/ISPRA93-medicalWaste.pdf.
Instituto de Medicina Ambiental e Higiene Hospitalaria. 2000. “Practical Guide for Optimising the
Disposal of Hospital Waste: Reduction and Utilisation of Hospital Waste, with the Focus on
Hazardous, Toxic and Infectious Waste.” LIFE96ENV/D/10. Universidad Clínica Central,
Friburgo.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
112
V.B. Hornos de cemento que queman desechos peligrosos
Resumen
El objetivo principal de los hornos de cemento es la producción de escoria o “clinker”. La quema
de desechos en estos hornos apunta a la recuperación de energía y a la sustitución de
combustibles fósiles. En algunos casos, se efectúa la disposición final de desechos peligrosos
mediante su quemado en este tipo de instalaciones.
El proceso de manufactura implica la descomposición de carbonato de calcio (CaCO3), a unos
900 °C, a óxido de calcio (CaO, cal) (calcinación), seguido por el proceso de clinkerización en
un horno rotativo. El clinker es entonces triturado o molido juntamente con yeso y otros aditivos
para producir cemento. De acuerdo con las condiciones físicas y químicas, las principales vías
del proceso de manufactura de cemento, especialmente durante la etapa de piroprocesado, se
denominan: seca, húmeda, semiseca y semihúmeda. La quema de desechos peligrosos puede
resultar en la formación y ulterior liberación de los productos químicos indicados en el Anexo C
del Convenio de Estocolmo. Asimismo, pueden producirse liberaciones desde los sitios de
almacenamiento.
En general, las condiciones de proceso y las medidas primarias en los hornos de cemento
resultan suficientes para minimizar la formación y liberación de los productos químicos listados
en el Anexo C y para lograr concentraciones de PCDD y PCDF en los gases de salida < 0,1 ng
EQT/Nm3. Si fuera necesario, se dispone de medidas secundarias. Se han informado liberaciones
de PCDD/PCDF via polvo de hornos de cemento y, posiblemente, clinker, las que actualmente se
hallan sujetas a investigación.
Los sistemas de gestión y minimización de desechos deberían ser implementados de manera
previa a su disposición en hornos de cemento. Las alternativas a la quema en hornos de cemento
comprobadas son las incluidas en las vías normales de disposición de desechos. De ser operados
apropiadamente, los hornos de cemento que queman residuos peligrosos generan liberaciones de
productos químicos listados en el Anexo C de menor importancia. Por ello, deberían considerarse
las alternativas a la luz del impacto global sobre el ambiente.
Otros beneficios adicionales pueden derivarse de la aplicación de las mejores técnicas
disponibles y las mejores prácticas ambientales en términos de gestión ambientalmente racional,
como es el caso de la segregación de desechos, que reducirá las cantidades a tratar, o de la quema
de los mismos (incluídos los peligrosos), que favorecerá la recuperación de energía y la
sustitución tanto de combustibles fósiles como de materias primas minerales.
1.
Introducción
Se estima que la producción global de cemento es de 1.660 millones de toneladas por año, gran
parte de la cual surge de procesos secos (de Bas, 2002; DFIU/IFARE, 2002). En Europa, la
producción alcanza 190 millones de toneladas por año, correspondiendo más del 75% de ésta a
procesos secos, dada la disponibilidad de materias primas secas, un 16% a procesos semi-secos o
semi-húmedos y el 6 % restante a procesos húmedos (Wulf-Schnabel y Lohse, 1999). En China, la
mayor parte del cemento se produce en hornos de eje vertical que demuestran baja eficiencia
energética y deficiente desempeño ambiental (H. Klee, Consejo Mundial de Negocios para el
Desarrollo Sustentable, comunicación personal, 2004). La capacidad típica de un nuevo horno
europeo es de 3.000 t de clinker por día. En EE.UU. el horno promedio actualmente en uso produce
468.000 t por año (en 2002), correspondiendo alrededor del 81% del cemento producido a
tecnologías de procesos en seco (sitio web de la Asociación de Cemento Portland).
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
113
La industria del cemento constituye una actividad intensiva en materia de energía, en la que ésta da
cuenta de un 30 a un 40% de los costos de producción (excluyendo costos de capital).
Tradicionalmente, el combustible primario utilizado es el carbón, aunque también se emplea una
amplia gama de otros combustibles como coque de petróleo, gas natural y petróleo.
Complementariamente a estos últimos, la industria del cemento usa a varios tipos de desechos
como combustible. En la industria cementera europea, la participación de los desechos en el
consumo total de combustibles alcanza a alrededor de un 12% (en 2001) (Comisión Europea,
2001).
2.
Procesos de producción de cemento
La química básica del proceso de manufactura de cemento comienza con la descomposición del
carbonato de calcio (CaCO3) a alrededor de 900 °C para dar óxido de calcio (CaO, cal) y liberar
dióxido de carbono (CO2), proceso conocido como calcinación. Éste es seguido por el denominado
proceso de “clinkerización” mediante el que el óxido de calcio reacciona a temperatura elevada
(típicamente, 1.400 °–1.500 °C) con sílice, alúmina y óxido ferroso para formar los silicatos,
aluminatos y ferritos de calcio de los que consta el clinker Portland. Se muele este clinker entonces
juntamente con yeso y otros aditivos para producir cemento.
2.1.
En el horno rotativo
El material de alimentación crudo, conocido como harina cruda, mezcla cruda, suspensión (con
proceso húmedo) o alimento del horno, se calienta en éste, generalmente grande, inclinado,
cilíndrico, rotativo, de acero (horno rotativo). Se opera a estos hornos en una configuración a
contracorriente. Los gases y los sólidos fluyen en direcciones opuestas a través del horno,
brindando una más eficiente transferencia de calor. El alimento crudo es ingresado por el extremo
superior o frío del horno rotativo, mientras que la pendiente y la rotación hacen que éste se mueva
hacia el extremo inferior o caliente. Se calienta el horno desde el extremo inferior, habitualmente
con carbón o coque de petróleo como combustible primario. A medida que se mueve a través del
horno y va calentándose, el alimento experimenta reacciones de secado y piroprocesamiento para
formar el clinker, que consiste en trozos de material no combustible fusionados.
2.2.
Después del horno rotativo
El clinker abandona el extremo caliente del horno a una temperatura de cerca de 1.000 °C. Cae
luego dentro de un enfriador de clinker, generalmente una reja en movimiento a través de la cual se
sopla aire de enfriamiento. Se muele el clinker con yeso y otros aditivos, habitualmente en un
molino de bolas, para lograr el producto final – cemento.
Se transporta el cemento desde el molino de acabado a silos de almacenamiento grandes, verticales,
ubicados en el departamento de envasado o despacho. Se retira el cemento de los silos de
almacenamiento mediante una variedad de dispositivos de extracción, transportándolo a estaciones
de carga en la planta o, directamente, a vehículos transportadores.
2.3.
Procesos de producción en general
Las rutas principales de proceso para la manufactura de cemento - para la etapa de
piroprocesamiento - cumplen con las pasos físicos y químicos requeridos. Varían de acuerdo al
diseño de equipamiento, método de operación y consumo de combustible (Comisión Europea,
2001). La Figura 1 identifica los procesos principales y los límites del sistema correspondientes a la
producción de cemento.
2.3.1.
El proceso seco
En éste, las materias primas son molidas y secadas de manera de lograr el alimento crudo bajo la
forma de un polvo susceptible de fluir. El alimento crudo seco se introduce al precalentador u
horno de precalcinación o, más raramente, a un horno seco largo.
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Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
2.3.1.1.
114
El proceso de precalentamiento seco
En este proceso se usan los precalentadores para aumentar la eficiencia térmica. Un precalentador
de harina cruda consiste en una torre vertical que contiene una serie de recipientes tipo ciclón, Se
introduce el alimento crudo por la parte superior de la torre y se hace pasar a los gases de escape
calientes, provenientes del horno, a contracorriente del alimento en su movimiento hacia abajo a
fin de calentar a éste antes de su entrada al horno. Se separa la harina de los gases de salida del
horno en el ciclón, dejándola pasar entonces a la etapa siguiente. Como la harina entra al horno a
una temperatura mayor que con los hornos secos, largos, tradicionales, la longitud del horno
precalentador es más corta.
En los sistemas precalentadores, algunas veces es necesario remover componentes indeseables,
como es el caso de ciertos constituyentes alcalinos, a través de un sistema de derivación (bypass)
de álcalis ubicado entre el extremo en que se alimenta el horno rotativo y la torre de
precalentamiento. De otra forma, estos constituyentes alcalinos podrían acumularse en el horno,
haciéndose muy difícil la remoción de las incrustaciones que se depositan en las paredes del
recipiente, lo que puede llegar a requerir la parada del mismo. Puede reducirse este problema
mediante la extracción de la porción de gases con alto contenido alcalino. Si esta derivación de
álcalis cuenta con una chimenea separada para gases de escape, puede esperarse que conduzca y
libere los mismos contaminantes que el escape del horno.
Figura 1. Identificación del proceso y límites del sistema de producción de cemento
2.3.1.2.
El proceso de precalentamiento/precalcinado seco
Este proceso es similar al de precalentamiento seco, con el agregado de un sistema de combustión
auxiliar para incrementar la temperatura de las materias primas antes de su introducción al horno
(Figura 2). Se agrega un precalcinador de combustión en el fondo de la torre de precalentamiento.
La ventaja primaria de usar el precalcinador es que aumenta la capacidad productiva del horno, ya
que allí sólo se quema el clinker. El empleo del precalcinador también incrementa la vida útil del
carácter refractario del horno, como consecuencia de la reducida carga térmica en la zona de
quema. Esta configuración puede requerir asimismo un sistema de derivación (bypass) para control
de álcalis el que, de producir sus liberaciones mediante una chimenea separada de gases de escape,
puede esperarse que conduzca y libere los mismos contaminantes que el escape del horno.
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
2.3.2.
115
El proceso semi-seco
En este proceso se “pelletiza” (reduce en bolillas) a la harina cruda con un 12–14% de agua y se lo
ingresa a un precalentador de reja/parrilla colocado antes del horno o a un horno largo equipado
con elementos en forma de cruz sobre los cuales los pellets son secados y calcinados parcialmente
por los gases de escape del horno caliente antes de ser alimentados al horno rotativo.
2.3.3.
El proceso semi-húmedo
En este caso, de deshidrata primero la suspensión en filtros prensa. Se moldea a la torta de filtro por
extrusión en “pellets” con las que se alimenta ya sea un precalentador de reja/parrilla o
directamente un secador de torta de filtro para la producción de alimento crudo.
2.3.4.
El proceso húmedo
Se muele a las materias primas del proceso húmedo (a menudo con alto contenido de humedad) en
agua para formar una suspensión bombeable, la que es directamente enviada al horno o, primero, a
un secador de suspensión. Se trata de un proceso antiguo empleado en casos de molido humedo de
materias primas. Presenta una mayor demanda de energía que el proceso seco debido a la
evaporación de agua de la suspensión.
Figura 2. Horno rotativo con precalentador y calcinador de suspensión
2.3.5.
Control de emisiones
En general, los hornos de cemento están equipados con precipitadores electrostáticos o filtros de
tela, o ambos, para controlar el material particulado. En algunos casos, se enfría a los gases de
salida antes del dispositivo de control de contaminación atmosférica seco. Como las materias
primas son altamente alcalinas y suministran un control de gases ácidos (Karstensen 2004), los
hornos de cemento no emplean dispositivos de control de contaminación como consecuencia de
aquéllos, si bien unos pocos hornos cuentan con equipos depuradores húmedos y de control de
óxidos de nitrógeno (NOx).
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
2.4.
116
Combustibes
Pueden utilizarse varios combustibles para proveer el calor requerido por el proceso. En los hornos
de cemento hay tres tipos diferentes de combustible principalmente empleados. En orden
decreciente de importancia, éstos son:
•
Carbón pulverizado y coque de petróleo;
•
Fuel oil (pesado);
•
Gas natural.
Los puntos de alimentación potenciales para proveer el combustible al horno son:
•
Via el quemador principal en el extremo de salida del horno rotativo;
•
Via rampa de alimentación en la cámara de transición en el extremo de entrada del horno
rotativo (para combustible en terrones/bulto/piezas/trozos);
•
Via quemadores secundarios al ducto de elevación;
•
Via quemadores de precalcinación al precalcinador;
•
Via rampa de alimentación al precalcinador/precalentador (para combustible en terrones o en
bulto);
•
Via válvula a mitad del horno en caso de hornos largos húmedos y secos (para combustible en
terrones o en bulto).
2.4.1.
Pretratamiento y almacenamiento para uso de desechos como combustible
secundario
Los tipos de desechos que pueden emplearse como combustible en hornos de cemento incluyen:
•
Neumáticos usados;
•
Aceites usados;
•
Lodo cloacal;
•
Goma;
•
Desechos de madera;
•
Plásticos;
•
Desechos de papel;
•
Lodo de papel;
•
Alimento animal;
•
Solventes gastados.
Las condiciones de almacenamiento para combustibles secundarios dependen del tipo de
materiales. En general, debe tenerse cuidado con las emisiones, como así también con las
demandas técnicas y de higiene.
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
117
Almacenamiento inicial: Las mezclas de materiales con fuerte contaminación (contenido biológico
sustancial) y alta humedad (hasta un 40%) se almacenan principalmente en contenedores
especialmente diseñados debido a reglas y reglamentaciones de higiene. Debe acondicionarse a los
alimentos animales en sistemas absolutamente cerrados. Se los provee en contenedores,
transportándose el material al almacenamiento en forma neumática o mediante equipamiento
mecánico. Se almacena a los líquidos y combustibles secundarios (aceites usados, solventes y lodo
cloacal) en contenedores especiales. Deben elaborarse directrices especiales de seguridad (tomando
en cuenta, por ejemplo, el riesgo de explosión).
El almacenamiento intermedio en la planta de acondicionamiento apunta a comprobar la calidad de
los combustibles alternativos después del proceso de preparación. Normalmente, en este caso se
usan contenedores.
Almacenamiento de material (productos): Debe protegerse a los combustibles alternativos de las
variaciones en las condiciones naturales como humedad e, incluso, lluvia (por ejemplo, mediante
almacenamiento en un depósito).
Habitualmente, el proveedor u organizaciones especializadas en tratamiento de desechos efectúan
el almacenamiento inicial y la preparación de los diferentes tipos de desechos para su uso como
combustible, fuera de la planta de cemento. Ello significa que sólo debe almacenarse el producto en
la planta, el que luego es provisto para alimentación del horno de cemento. Como los proveedores
de desechos adecuados para su empleo como combustible tienden a ser variables, a la vez que los
mercados de materiales de desecho se desarrollan rápidamente, resulta aconsejable diseñar a las
plantas de almacenamiento y preparación como multi-propósito (Karstensen, 2004). Se han
iniciado recientemente medidas (2003), dentro de la Unión Europea, para estandarizar los
combustibles sólidos recuperados derivados de desechos no peligrosos.
A fin de lograr una operación uniforme y una combustión completa, deben tenerse en cuenta
algunos criterios importantes en materia de acondicionamiento. La producción de un clinker
homogéneo requiere una combustión constante y completa del combustible. La oxidación de los
constituyentes del combustible ocurre más rápidamente cuando los combustibles se hallan bien
mezclados y la superficie específica es más grande. En el caso de combustibles líquidos, la
inyección debe hacerse tan uniformemente como sea posible. En el caso de los combustibles
sólidos, se requiere un mezclado completo con los demás combustibles utilizados al mismo tiempo.
2.4.2.
Uso de desechos peligrosos como combustible
Los hornos de cemento utilizan comercialmente desechos (es decir, aceptan desechos de
generadores fuera del sitio) para su empleo como combustible sustituto en la producción de clinker
de cemento Portland. A los desechos líquidos se los inyecta casi siempre en el extremo caliente del
horno, mientras que los sólidos pueden ser introducidos, en algunas instalaciones, en la zona de
calcinación. Para hornos largos, ésto significa que se introduce el desecho sólido a mitad del horno,
y, para hornos de precalentamiento/precalcinación, que se lo hace sobre el sector de alimentación
en la sección de alta temperatura.
En el caso de los desechos peligrosos, debe asegurarse una completa descomposición de los
compuestos tóxicos, como es el caso de las sustancias orgánicas halogenadas. Los desechos que
son alimentados a través del quemador principal se descompondrán en la zona de quema primaria
a temperaturas de hasta 2.000 °C. Los que lo son a través del quemador secundario, precalentador o
precalcinador, se quemarán a temperaturas levemente más bajas, pero puede anticiparse que las
temperaturas de la zona de quema en el precalcinador se encontrarán en el rango de 1.000 °–1.200
°C.
Los componentes volátiles del material que se alimenta a través del extremo superior del horno o
como combustible en terrones/piezas/trozos o en bulto, pueden evaporarse y ser liberados desde la
chimenea sin haber entrado en combustión, ya que la operación del horno es a contracorriente. Los
lotes de desechos inyectados desde ubicaciones medias o de cola de alimentación no experimentan
las mismas temperaturas elevadas que los desechos líquidos introducidos en el extremo caliente. En
el escenario más desventajoso, los compuestos orgánicos volátiles pueden liberarse tan rápidamente
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118
de la carga, que no son capaces de mezclarse con oxígeno y entrar en ignición antes de enfriarse
por debajo de la temperatura crítica, formando productos de combustión incompleta. Es por ello
que, cuando son empleados inadecuadamente, los desechos que contienen compuestos orgánicos
volátiles pueden dar como resultado un incremento de las emisiones de los mismos.
Los desechos peligrosos utilizados como combustible en la industria del cemento consisten
fundamentalmente en materia orgánica, pero también pueden contener cantidades traza de
componentes metálicos. Para determinar si un horno de cemento puede o no emplear efectivamente
desechos peligrosos como combustible, debe determinarse el destino de los constituyentes
orgánicos.
Desde la década del 70, cuando se consideró por primera vez la práctica de quemar desechos en
hornos de cemento, se han emprendido pruebas de las emisiones de estos hornos para comprobar la
presencia de productos químicos orgánicos durante la combustión de desechos peligrosos. La
eficiencia de remoción y destrucción para productos químicos como cloruro de metileno,
tetracloruro de carbono, triclorobenceno, tricloroetano y bifenilos policlorados (PCB) ha dado
habitualmente como resultado un 99.995% y mejores valores aún (Karstensen, 2004).
En muchos países se ha estudiado la posibilidad de que los hornos de cemento quemen PCB. Las
eficiencias de remoción y destrucción determinadas a partir de varias pruebas de quemado indican
que los hornos de cemento son efectivos para destruir PCB. El Acta de Control de Sustancias
Tóxicas de los Estados Unidos de Norteamérica establece como requisito una eficiencia de
remoción y destrucción del 99.9999% para la incineración de estos compuestos.
3.
Resultados del proceso
3.1.
Ingresos y salidas generales
Los principales temas ambientales asociados a la producción de cemento son las emisiones al aire y
el empleo de energía, como asimismo la contaminación de aguas subterráneas a partir del
almacenamiento de desechos de polvos del horno de cemento. La descarga de aguas residuales se
limita habitualmente al escurrimiento superficial y al agua de enfriamiento, no aportando una
contribución sustancial a la contaminación de aguas.
Los resultados primarios de la producción de cemento son:
•
Producto: Clinker, que es molido para producir cemento;
•
Gases de escape del horno: Generalmente, los volúmenes de gases de escape del horno
expresados como m3/Mg (metros cúbicos por tonelada métrica) de clinker (gas seco, 101.3 kPa,
273 K) se encuentran entre 1.700 y 2.500 para todos los tipos de horno. Los sistemas de horno
con precalentador y precalcinador de suspensión presentan volúmenes de gases de escape en el
entorno de los 2.000 m3/Mg de clinker (gas seco, 101.3 kPa, 273 K);
•
Polvo de horno de cemento (recolectado en el equipo de captación de polvos): En los EE.UU.,
se recicla nuevamente al horno de cemento cerca de un 64% del polvo del mismo mientras que
el remanente, que se genera a una tasa de alrededor de 40 kg/t de clinker, se entierra
primariamente en rellenamientos (WISE, 2002; EPA, 2000). Holcim, uno de los productores de
cemento más grandes del mundo, vendió o enterró 29 kg de polvo de hornos de cemento por
tonelada de clinker en 2001 (sitio web de Holcim). El reciclado de los polvos directamente al
horno da como resultado, generalmente, un gradual incremento del contenido de álcalis en el
polvo generado, lo que puede dañar los revestimientos del horno, producir cemento de inferior
calidad y aumentar las emisiones de partículas (EPA, 1998). En Europa, el polvo del horno de
cemento se agrega, de manera común, directamente al producto cemento (Lohse y WulfSchnabel, 1996);
•
Derivación de álcalis en los gases de escape: En las instalaciones equipadas con una derivación
(bypass) para álcalis, los gases de esta derivación se liberan desde una chimenea separada, en
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
119
algunos casos, y desde la chimenea principal del horno, en otros. De acuerdo a la Agencia de
Protección Ambiental de los Estados Unidos de Norteamérica, los contaminantes de esta
corriente de gases son similares a aquéllos de los gases principales de escape del horno, por lo
que se requiere similar equipamiento de abatimiento y monitoreo de contaminación (EPA,
1999). Para la remoción de álcalis se precisa comúnmente un porcentaje de derivación de éstos
de más del 10% (Sutou, Harada y Ueno, 2001). Sin embargo, también se ha informado un
porcentaje de derivación del 30% (Holsiepe, Shenk y Keefe, 2001);
Polvo de la derivación de álcalis en los gases de escape: Dependiendo del control de
contaminación atmosférica utilizado para los gases de la derivación de álcalis, puede esperarse
que el polvo recolectado sea similar en contenido al polvo del horno de cemento.
•
3.2.
Uso de energía
Los nuevos sistemas de horno con cinco etapas de ciclones precalentadores y precalcinadores
requerirán, en promedio, 2.900–3.200 MJ/Mg de clinker. Para optimizar el aporte de energía en los
sistemas de hornos existentes, es posible cambiar la configuración del horno a otro corto de proceso
seco, con precalentamiento y precalcinación de etapas múltiples. Esto no resulta factible,
habitualmente, a menos que constituya parte de una mejora de más envergadura con un incremento
de la producción.
Puede minimizarse el uso de energía eléctrica mediante la instalación de sistemas de manejo de
energía y la utilización de equipamiento eficiente en la materia, como es el caso de los rodillos de
molido a alta presión para pulverización del clinker y los mecanismos de transmisión de velocidad
variables para los ventiladores.
La mayoría de los tipos de abatimiento fin de cañería (end-of-pipe) incrementarán la eficiencia
energética. Algunas de las técnicas de reducción descritas más abajo tendrán también un efecto
positivo en el uso de energía como, por ejemplo, la optimización del control del proceso.
3.3.
3.3.1.
Emisiones de PCDD/PCDF
Posibilidad de emisión de PCDD/PCDF
En los procesos térmicos (combustión), cualquier entrada de cloro en presencia de materia orgánica
puede causar potencialmente la formación de dibenzo-p-dioxinas policloradas (PCDD) y
dibenzofuranos policlorados (PCDF). Se pueden generar PCDD/PCDF en o después del
precalentador, como asimismo en el dispositivo de control de contaminación atmosférica, si los
precursores de cloro e hidrocarburos de las materias primas se hallan disponibles en cantidades
suficientes.
En el caso de una operación correcta, la producción de cemento raramente constituye una fuente
significativa de emisiones de PCDD/PCDF. No obstante, parecería que todavía existe considerable
incertidumbre respecto a las emisiones de PCDD (ver los datos informados en Landesumweltamt
Nordrhein-Westfalen, 1997).
3.3.2.
Estudios sobre emisiones de PCDD/PCDF
Datos obtenidos a partir de varios hornos de los EE.UU., muestran emisiones de PCDD/PCDF tan
altas como 1,76 ng EQT/m3 cuando operan sus dispositivos de control de contaminación
atmosférica dentro del rango de 200 °–230 °C.4 Pruebas realizadas también en EE.UU. indicaron
mayores emisiones para algunos hornos en los que se queman desechos peligrosos.
Tanto en los estudios de los EE.UU. como en los de Alemania se identificó una correlación positiva
entre concentración de emisiones de PCDD y temperatura del precipitador electrostático/chimenea.
En los de EE.UU., en una instalación, la temperatura del precipitador electrostático registrada
osciló entre los 255 °C y los 400 °C. Las emisiones de PCDD fueron más altas a los 400 °C,
4
1 ng (nanogramo) = 1 × 10-12 kilogramo (1 × 10-9 gramo); Nm3 = normal metro cúbico, volumen de gas seco medido a
0 °C y 101.3 kPa. Para información sobre mediciones de toxicidad, ver sección I.C, párrafo 3 del presente documento.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
120
decreciendo unas cincuenta veces para 255 °C. Se observó, en general, esta correlación para todas
las instalaciones estudiadas. A temperaturas menores a 250 °C en la entrada del precipitador
electrostático/chimenea, no hubo correlación entre temperatura y emisiones de PCDD. Ésto es
consistente con los mecanismos conocidos de formación de PCDD en sistemas incineradores de
desechos municipales (Karstensen, 2004).
Investigaciones más detalladas sugieren que – siempre y cuando la combustión sea buena – el
factor principal de control es la temperatura del dispositivo de captación de polvos del sistema de
limpieza de gases. Las plantas equipadas con precipitadores electrostáticos de baja temperatura
parecen tener emisiones bien controladas con o sin desechos combustibles (PNUMA, 2003).
Los datos informados indican que los hornos de cemento pueden cumplir con niveles de emisión de
0,1 ng EQT/Nm3, que es el valor límite en la legislación de varios países de Europa Occidental para
plantas de incineración de desechos peligrosos.
En un estudio reciente llevado a cabo por Cembureau, se presentaron los resultados de mediciones
de PCDD y PCDF efectuadas en 110 hornos de cemento de 10 países: Alemania, Dinamarca,
España, Francia, Hungría, Italia, Noruega, Países Bajos, Reino Unido y República Checa. Las
mediciones fueron realizadas en condiciones estándar (gas seco, 273 K, 101.3 kPa y 10% O2) y
demostraron una concentración promedio de 0,016 ng EQT-I/m3 para todas ellas, resultando las
más bajas y las más altas < 0,001 y 0,163 ng EQT-I/m3, respectivamente (Karstensen, 2004).
La compañía de Cemento Holcim opera hornos de cemento en todo el mundo. Un informe reciente
de Holcim arroja valores promedio de PCDD/PCDF, para 2001 y 2002, de 0,041 ng EQT/Nm3 (71
hornos) y 0,030 ng EQT/Nm3 (82 hornos), respectivamente. De estas mediciones, 120
corresponden a países incluídos en la Organización para la Cooperación Económica y el Desarrollo
(OCED), con un valor promedio de 0,0307 ng EQT/Nm3; los valores mínimo y máximo medidos
fueron 0,0001 y 0,292 ng EQT/Nm3, respectivamente, con nueve hornos húmedos largos por
encima de 0,1 ng EQT/Nm3. Para las 29 mediciones de países no OCED, el valor promedio fue de
0,0146 ng EQT/Nm3, resultando los valores mínimo y máximo 0,0002 y 0,074 ng EQT/Nm3,
respectivamente, no registrándose mediciones por encima de 0,1 ng EQT/Nm3 (Karstensen, 2004).
La Tabla 1 resume los resultados de las mediciones de PCDD/PCDF reseñadas en Karstensen,
2004.
Tabla 1. Resumen de datos de mediciones de PCDD/PCDF
País o compañía
Alemania
1989–1996
Alemania 2001
Australia
Bélgica
Canadá
Cemex España
Chile
Cimpor España
Colombia
Dinamarca
¿Uso de
combustibles y
materias
primas
alternativos?
Concentración, en
ng EQT-I/m3, de
PCDD/PCDFa
Número de
mediciones
Si
0,02
> 150
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
< 0,065
0,001–0,07
< 0,1
0,0054–0,057
0,0013–0,016
0,0030–0,0194
0,00039–0,039
0,00023–0,0031
< 0,0006–0,0027
106
55
23
30
5
5
8
3
?
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Factor de
emisión µg
EQT-I/t
cementoa
0,0032–0,216
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
País o compañía
¿Uso de
combustibles y
materias
primas
alternativos?
Concentración, en
ng EQT-I/m3, de
PCDD/PCDFa
Número de
mediciones
121
Factor de
emisión µg
EQT-I/t
cementoa
EE.UU.b
Si
0,004–25,8
~265
< 0,216–16,7
Egipto
Si
< 0,001
3
España
Si
0,00695
20
0,014464
Europa
Si
< 0,001–0,163
230
< 0,001–5
Filipinas
Si
0,0059–0,013
5
Heidelberg
Si
0,0003–0,44
> 170
Holcim 2001
Si
0,0001–0,2395
71
0,104 (clinker)
Holcim 2002
Si
0,0001–0,292
82
0,073 (clinker)
Holcim 2003
Si
0,0003–0,169
91
0,058 (clinker)
Japón
Si
0–0,126
164
Lafarge
Si
0,003–0,231
64
México
Si
0,0005–0,024
3
Noruega
Si
0,02–0,13
> 20
0,04–0,40
Polonia
Si
0,009–0,0819
7
Portugal
0,0006–0,0009
4
Reino Unido
Si
0,012–0,423
14
< 0,025–1,2
RMC
Si
0,0014–0,0688
13
Siam Cement Co.
Si
0,0006–0,022
4
Sudáfrica
(Si)
0,00053–0,001
2
Taiheiyo
Si
0,011
67
Tailandia
Si
0,0001–0,018
12
0,00024–0,0045
Uniland
0,002–0,006
2
0,005–0,011
Venezuela
Si
0,0001–0,007
5
Vietnam
0,0095–0,014
3
a. Los números están dados como rango o valor principal, y referidos a 10 u 11% O2,
dependiendo de las reglamentaciones nacionales.
b. Las altas cifras de EE.UU. se relacionan con mediciones obtenidas en la década del 90;
el número de mediciones es aproximado.
Fuente: Karstensen, 2004.
3.3.3.
Muestreo y análisis de emisiones de PCDD/PCDF
El muestreo de emisiones de PCDD/PCDF se lleva a cabo, en la mayoría de los casos, mediante el
empleo de alguno de los siguientes tres métodos:
•
Método 23 – EPA de EE.UU.;
•
EN 1948-1;
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
•
122
VDI Método de Dilución 3499 (opción también en EN 1948-1).
El análisis de PCDD/PCDF se efectúa utilizanto espectrometría de masa de alta resolución. Se
requieren procedimientos de control de calidad en cada etapa del análisis y concentraciones
puntuales de recuperación asociadas tanto al muestreo como a la extracción. El Método 23 de la
EPA de EE.UU. especifica que todas las recuperacionesd deberían ser del 70% al 130%.
Los límites más bajos de detección medidos durante la validación de la prueba del EN 1948-1, en
un incinerador de desechos sólidos municipales, variaron entre 0,0001 y 0,0088 ng/m3 para los 17
congéneres tóxicos de PCDD/PCDF individuales (ver sección I.C, párrafo 3 del presente
documento). En el nuevo borrador del EN 1948 (1948-3) de febrero de 2004, Anexo B, se da como
que la incertidumbre del procedimiento completo es del 30–35%, y se estima a la variabilidad
externa como ± 0,05 ng EQT-I/m3 a una concentración media de 0,035 ng EQT-I/m3.
Un estudio llevado a cabo por Environment Canada evaluó la variabilidad del muestreo y análisis
de 53 conjuntos de datos de emisiones de PCDD/PCDF a partir de 36 instalaciones de combustión.
Se estimó el límite de cuantificación para emisiones de PCDD/PCDF en 0,032 ng/m3 EQT, aunque
éste puede variar en función del volumen de muestra, las sustancias que interfieren y otros factores.
3.4.
Emisiones de HCB y PCB
El hexaclorobenceno (HCB) y el PCB no están sujetos a monitoreo regulatorio en los hornos de
cemento. Las mediciones que se han llevado a cabo no han detectado emisiones de HCB. En lo
atinente a las de PCB, 40 mediciones realizadas en 13 hornos de Alemania durante 2001 revelaron
una concentración máxima de 0,4 µg/Nm3, no detectándose PCB en nueve de dichas mediciones
(Karstensen, 2004).
3.5.
Otras liberaciones de PCDD/PCDF
Debido a las altas temperaturas que implica el proceso de producción de cemento, las
concentraciones de PCDD/PCDF en los residuos sólidos son bajas. En el marco de un proyecto de
investigación europeo, se estudiaron muestras provenientes de una cámara de decantación y de un
precipitador electrostático correspondientes a un horno de cemento (Stieglitz et al., 2003). La
muestra de polvos de la cámara de decantación mostró concentraciones de 0,4 ng/g PCDD y 0,98
ng/g PCDF, mientras que el material del precipitador electrostático arrojó contenidos de 2,6 ng/g
PCDD y 0,4 ng/g PCDF. En el momento actual la industria del cemento está desarrollando
investigaciones ulteriores en este campo.
4.
Mejores técnicas disponibles y mejores prácticas ambientales
Los siguientes párrafos resumen las mejores técnicas disponibles y las mejores prácticas
ambientales para hornos de cemento que queman desechos peligrosos.
4.1.
Medidas generales de gestión
•
Infraestructura general, pavimento, ventilación;
•
Control general y monitoreo de parámetros de desempeño básicos;
•
Control y abatimiento de emisiones al aire (NOx, SO2, partículas, metales);
•
Desarrollo de monitoreo ambiental (establecimiento de protocolos de monitoreo estándar);
•
Desarrollo de sistemas de auditoría e informes;
•
Implementación de sistemas de permisos y auditorías específicos para la quema de desechos;
•
Demostración mediante monitoreo de emisiones de que una nueva instalación puede lograr un
valor límite de emisión dado;
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
123
•
Provisiones de salud y seguridad del trabajo: Los hornos de cemento que se alimentan de
desechos necesitan contar con prácticas adecuadas para proteger a los trabajadores que
manipulean esos materiales durante el proceso de alimentación;
•
Calificación y entrenamiento suficientes del personal.
4.2.
Medidas específicas
Para plantas nuevas y mejoras de envergadura, se considera que las mejores técnicas disponibles
para la producción de clinker de cemento es el horno de proceso seco con precalentamiento y
precalcinación en múltiples etapas. Para instalaciones existentes, se necesita una reconstrucción
parcial (y, tal vez, considerable).5
Las medidas indirectas para el control de los productos químicos listados en el Anexo C del
Convenio de Estocolmo tienen un impacto menor en casos específicos, pero constituyen un
elemento importante del control integrado de emisiones.
4.2.1.
Medidas primarias y proceso de optimización para reducir emisiones de
PCDD/PCDF
(Marlowe y Mansfield, 2002)
4.2.1.1.
Optimización del proceso
•
Rápido enfriamiento de los gases de escape del horno por debajo de 200 °C. En el proceso de
clinker se pasa habitualmente muy rápido por el rango crítico de temperaturas;
•
Caracterizar una buena operación y usarla como base para mejorar cualquier otro desempeño
operativo. Habiendo caracterizado un buen horno, establecer datos de referencia mediante el
agregado de dosis controladas de desechos, observando los cambios, como asimismo los
controles y prácticas requeridas para controlar emisiones;
•
Manejo del proceso del horno a fin de lograr condiciones operativas estables, las que pueden
ser alcanzadas mediante la optimización del control del proceso (incluyendo sistemas de
control automáticos en base a computación) y el empleo de modernos sistemas gravimétricos
de alimentación de combustibles sólidos;
•
Minimización del uso de energía en base a combustibles mediante: precalentamiento y
precalcinación tanto como sea posible, considerando la configuración existente del sistema de
horno; utilización de enfriadores de clinker modernos, permitiendo máxima recuperación de
calor; y recuperación de calor a partir del gas de desecho;
•
Minimización del uso de energía eléctrica mediante sistemas de manejo de energía, y
equipamiento de molido y otros equipos eléctricos de alta eficiencia energética.
Control de los productos químicos del Anexo C: Las medidas indirectas para el control de los
productos químicos listados en el Anexo C tienen un impacto menor en casos específicos, pero
constituyen un elemento importante del control integrado de emisiones. Tales medidas son
generalmente aplicables y de construcción técnica simple.
4.2.1.2.
•
5
Preparación del material de alimentación
El pretratamiento de los desechos, a fin de proveer una alimentación más homogénea y
condiciones de combustión más estables, puede incluir secado, fragmentación, mezcla o
molido;
El proceso seco sólo es apropiado en el caso en que la materia prima de alimentación es la piedra caliza. Es posible
usar tecnología de precalentador/precalcinador para procesar tiza, secándose la suspensión de tiza en un secador
instantáneo (flash) en el extremo frontal del proceso.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
•
Almacenamiento de combustibles apropiado y bien mantenido;
•
Sitio y almacenamiento y manipuleo de los desechos sitio apropiados y bien mantenidos.
124
Control de los productos químicos listados en el Anexo C: No específico para el control de esos
productos químicos, pero parte de un concepto de control integrado de emisiones.
4.2.1.3.
Controles de entrada
•
Se requiere una previsión consistente, a largo plazo, de alimentación secundaria y desechos
(provisiones para un mes o más) para mantener condiciones estables durante la operación;
•
Cuidadosa selección y control de las sustancias que entran al horno para minimizar la
introducción de azufre, nitrógeno, cloro, metales y compuestos orgánicos volátiles;
•
Provisión continua de combustible y desechos con especificación de metales pesados, cloro
(limitación, dependiente de producto/proceso), azufre;
•
Alimentación de desechos a través del quemador principal o del secundario en los hornos con
precalcinador/precalentador (asegurar que la temperatura es > 900o C);
•
Ninguna alimentación de desechos como parte de la mezcla cruda, si incluyen sustancias
orgánicas;
•
Ninguna alimentación de desechos durante arranque y parada.
Control de los productos químicos del Anexo C: Las medidas indirectas para el control de los
productos químicos listados en el Anexo C tienen un impacto menor en casos específicos, pero
constituyen un elemento importante del control integrado de emisiones. Tales medidas son
generalmente aplicables y de construcción técnica simple. Es posible que se formen estos productos
dentro de rangos de temperatura relevantes.
4.2.1.4.
Estabilización de parámetros del proceso
•
Regularidad en las características del combustible (tanto alternativos como fósiles);
•
Dosaje regular;
•
Exceso de oxígeno;
•
Monitorreo de CO.
Control de los productos químicos del Anexo C: Las medidas indirectas para el control de los
productos químicos listados en el Anexo C tienen un impacto menor en casos específicos, pero
constituyen un elemento importante del control integrado de emisiones. Tales medidas son
generalmente aplicables y de construcción técnica simple.
4.2.1.5.
•
Modificación del proceso
Debería retroalimentarse al horno el polvo del gas de salida, con el máximo alcance que resulte
practicable, a fin de reducir los aspectos relacionados con la disposición final y las emisiones.
El polvo que no puede ser reciclado debería manejarse de una manera comprobadamente
segura.
Control de los productos químicos del Anexo C: Las medidas indirectas para el control de los
productos químicos listados en el Anexo C tienen un impacto menor en casos específicos, pero
constituyen un elemento importante del control integrado de emisiones.
En general, las medidas primarias arriba mencionadas son suficientes para lograr un nivel de
emisión por debajo de 0,1 ng EQT/Nm3 en los gases de salida, tanto para nuevas instalaciones
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
125
como para las existentes. Si todas estas opciones no conducen a niveles de desempeño menores a
0,1 ng EQT/Nm3, podrían considerarse medidas secundarias del tipo de las que se describen a
continuación.
Medidas secundarias
Las medidas secundarias citadas seguidamente están instaladas en hornos de cemento con otros
propósitos de control de contaminación, pero muestran un efecto simultáneo en la emisión de los
productos químicos enumerados en el Anexo C.
4.2.2.1.
Mejora ulterior del abatimiento y recirculación de polvos
Control de los productos químicos del Anexo C: La eficiencia puede decrecer con la disminución
de temperatura de la precipitación de polvos; aplicabilidad general; construcción técnica media;
captura de los productos químicos del Anexo C ligada a las partículas.
4.2.2.2.
Filtro de carbón activado
Esta medida presenta alta eficiencia de remoción para contaminantes traza (> 90%). Pueden
removerse de los gases de escape contaminantes como dióxido de azufre (SO2), compuestos
orgánicos, metales, amoníaco (NH3), Compuestos de amonio (NH4+), cloruro de hidrógeno (HCl),
fluoruro de hidrógeno (HF) y polvo residual (después de un precipitador electrostático o filtro de
tela) mediante adsorción sobre carbón activado. El único filtro de carbón activado instalado en
plantas de cemento en Europa es el de Siggenthal, Suiza. Este horno está constituido por un ciclón
precalentador en cuatro etapas con una capacidad de 2.000 toneladas de clinker por día. Las
mediciones muestran altas eficiencias de remoción para SO2, metales y PCDD/PCDF (Comisión
Europea, 2001).
Control de los productos químicos enumerados en el Anexo C: Aplicabilidad general; demanda
construcción técnica.
4.2.2.3.
Reducción catalítica selectiva
En general, se aplican las instalaciones de reducción catalítica selectiva para el control de NOx. El
proceso reduce el NO y el NO2 a N2 con la ayuda de NH3 y un catalizador dentro de un rango de
temperaturas de alrededor de 300 °-400 °C, lo que implicaría el calentamiento de los gases de
escape. Hasta ahora, la reducción catalítica selectiva sólo ha sido probada en sistemas de horno de
precalentamiento y semi-seco (Lepol), pero también podría ser aplicable a otros sistemas
(Comisión Europea, 2001), aunque su alto costo podría hacerla económicamente no viable. La
primer planta a escala completa (Solnhofer Zementwerke) ha estado en operación desde fines de
1999 (IPTS 2004).
Control de los productos químicos del Anexo C: Demanda construcción técnica; resulta esperable
una mejora en el control de estos productos si se emplean catalizadores eficientes.
5
Requerimientos de desempeño basados en las mejores técnicas
disponibles
Los requerimientos de desempeño basados en las mejores técnicas disponibles para el control de
PCDD/PCDF en los gases de salida deberían ser < 0,1 ng EQT/Nm3. Los niveles de emisión deben
ser corregidos a 273 K, 101,3 kPa, 10% O2 y gas seco.
6.
Monitoreo
Para controlar el proceso del horno se recomiendan mediciones continuas de los siguientes
parámetros (Comisión Europea, 2001):
•
Presión;
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
•
Temperatura;
•
Contenido de O2;
•
NOx;
•
CO, y posiblemente cuando la concentración de SOx es alta;
•
SO2 (se está desarrollando una técnica para optimizar CO con NOx y SO2).
126
Para cuantificar precisamente las emisiones se recomienda realizar mediciones continuas de los
siguientes parámetros (éstos podrían necesitar ser medidos nuevamente si sus niveles pueden
cambiar pasado el punto en que son medidos para su utilización en el control):
•
Volumen de escape (se puede calcular, pero algunos consideran que el proceso para hacerlo
resulta complicado);
•
Humedad;
•
Temperatura a la entrada del dispositivo de control de material particulado;
•
Material particulado;
•
O2;
•
NOx;
•
SO2;
•
CO.
Resulta apropiado el monitoreo periódico regular de las siguientes sustancias:
•
metales y sus compuestos;
•
Carbono orgánico total;
•
HCl;
•
HF;
•
NH3;
•
PCDD/PCDF.
Bajo condiciones operativas especiales, podría requerirse ocasionalmente la medición de las
siguientes sustancias:
•
Eficiencia de remoción y destrucción, en el caso de la disposición final de contaminantes
orgánicos persistentes en hornos de cemento;
•
Benceno, tolueno, xyleno;
•
Hidrocarburos aromáticos policíclicos;
•
Otros contaminantes orgánicos (por ejemplo, clorobencenos, PCB incluyendo congéneres
coplanares, cloronaftalenos).
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127
Resulta especialmente importante medir metales cuando se usan como materias primas o
combustibles desechos con alto contenido de los mismos.
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V.C.
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Producción de pulpa utilizando cloro elemental o
productos químicos que lo generan
Resumen
Los procesos principales que implica la fabricación de productos de pulpa y papel son: la
preparación y manipuleo de materias primas, el almacenamiento (y preservación de no derivados
de la madera), el descortezado de la madera, el astillado y limpieza de los residuos agrícolas, la
eliminación de nudos, la fabricación de pulpa, el procesamiento y blanqueo de la pulpa, de resultar
necesario, y, finalmente, la manufactura de papel o cartón.
De los productos químicos indicados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo, sólo se ha
identificado a los PCDD/PCDF como susceptibles de ser generadas durante la producción de pulpa
utilizando cloro elemental. De los 17 congéneres de los PCDD/PCDF con cloro en las posiciones
2,3,7 y 8, solamente dos – a saber, 2,3,7,8-TCDD y 2,3,7,8-TCDF – han sido identificadas como
potencialmente producibles durante el blanqueo químico de pulpa empleando cloro. La mayor
parte de la formación de 2,3,7,8-TCDD y 2,3,7,8-TCDF se produce en la etapa C del blanqueo vía
la reacción del cloro con los precursores de TCDD y TCDF. Durante el blanqueo de la pulpa no se
generan ni HCB ni PCB.
De manera resumida, pueden tomarse las siguientes medidas primarias para disminuir o eliminar la
formación de 2,3,7,8-TCDD y 2,3,7,8-TCDF en procesos de blanqueo a partir o no de madera:
eliminación de cloro elemental mediante su reemplazo por dióxido de cloro (blanqueo libre de
cloro elemental) o, en algunos casos, a través de procesos absolutamente libres de cloro; reducción
de la aplicación de cloro elemental por disminución de múltiplos de cloro o incremento de la
sustitución de dióxido de cloro por cloro molecular; minimización de precursores, como dibenzop-dioxinas y dibenzofuranos que entran a la planta de blanqueo, a través del empleo de aditivos
libres de precursores y lavado a fondo; maximización de la remoción de nudos; y eliminación de la
fabricación de pulpa a partir de suministros contaminados con fenoles policlorados.
Cuando el nivel de sustitución de dióxido de cloro en el blanqueo tradicional supera el 85%, o si se
utilizan métodos libres de cloro elemental o totalmente libres de cloro, las emisiones de 2,3,7,8TCDD y 2,3,7,8-TCDF al agua resultan más bajas que el límite de cuantificación (Método EPA
1613).
1.
Introducción
1.1.
Materias primas
Se fabrica a la pulpa y el papel a partir de materiales en base a madera y de muchas clases de
materiales que no provienen de aquélla como paja, bagazo, bambú, cañas y cáñamo. En el
momento actual, la madera provee más del 90% de los requerimientos mundiales de fibra virgen
mientras que las fuentes que no provienen de la misma proporcionan el resto. En 2003, la
producción de pulpas químicas en base a madera fue de alrededor de 130 millones de toneladas, y
la derivada de otros productos fue de 15–20 millones (estadística de Pulp and Paper International).
Las pulpas no derivadas de la madera de se producen principalmente en los países en vías de
desarrollo pero, por muchas razones, las fibras de éstas están siendo objeto de interés en Europa
Oriental y Occidental, como asimismo en América del Norte (Paavilainen, 1998).
Los principales materiales de madera y no derivados de ésta empleados en la fabricación de papel
representan una mezcla compleja de las mismas sustancias – celulosa (40–45%), hemicelulosas
(25–35%), lignina (20–30%) y extractivos (2–15%). La mayor parte de los materiales lignocelulósicos y celulósicos de estructura fibrosa pueden procesarse para obtener distintas clases de
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papel y cartón. Sin embargo, las fibras de las distintas materias primas no son similares. Difieren
considerablemente en sus características morfológicas y químicas, las que las hacen adecuadas para
diversas clases de productos finales (Paavilainen, 1998).
1.2.
Tecnología y producto final
Debe conjugarse a la tecnología a emplear para la fabricación de pulpa y blanqueo con las
características de las clases de pulpa y papel que se quiere producir. Ningún proceso de fabricación
de pulpa y blanqueo individual puede producir una pulpa adecuada para todos los usos. Por
ejemplo, el papel de diario es un producto de gran volumen, de resistencia, opacidad y
susceptibilidad de impresión moderadas, que tiene una vida relativamente corta. Por tal motivo,
puede obtenerse de las materias primas un gran rendimiento de pulpa a expensas de la máxima
resistencia y brillo logrables, con menores requerimientos de blanqueo como consecuencia del
brillo natural de las pulpas. Por otro lado, los papeles de embalaje deben ser resistentes si van a ser
utilizables: aquí resulta necesario aceptar un menor rendimiento a través de una vía diferente de
manufactura para lograr tal resistencia, pero una vez más los requerimientos de blanqueo pueden
ser bajos. El nivel de deslignificación y blanqueo a aplicar debe ser mayor en el caso de papel para
escribir o de imprenta, como así también en el de los cartones exteriores de embalaje – su brillo y
durabilidad requieren una duración de años sin volverse amarillos. Los requerimientos de blanqueo
son, por lo expuesto, sumamente variables.
2.
Descripción del proceso
2.1.
Métodos de fabricación de pulpa aplicados
Los procesos principales que implica la fabricación de productos de pulpa y papel son: la
preparación y manipuleo de materias primas, el almacenamiento (y preservación de no derivados
de la madera), el descortezado de la madera, el astillado y limpieza de los residuos agrícolas, la
eliminación de nudos, la fabricación de pulpa, el procesamiento y blanqueo de la pulpa, de resultar
necesario, y, finalmente, la manufactura de papel o cartón.
La manufactura de pulpa utiliza métodos mecánicos, termomecánicos, químico – mecánicos y
químicos. Los procesos mecánicos emplean triturado para los troncos y refinadores a disco para las
astillas. En estos procesos, se usa el esfuerzo cortante mecánico para separar las fibras, quedando la
mayor parte de la lignina en estas últimas, aunque todavía hay una significativa disolución de
compuestos orgánicos. El primer paso es seguido por por un refinado secundario a disco y el
abastecimento directo a la máquina de papel. Puede utilizarse a menudo a las pulpas mecánicas sin
necesidad de blanqueo, aunque cuando se requiere brillo se emplean, para lograrlo, compuestos
como ditionitos o peróxidos (Gullichsen y Fogelholm, 2000).
En la fabrícación química de pulpa, se rompe a las fibras químicamente – empleando productos
químicos en un proceso de cocción para entrar al lumen de la fibra y disolver la lignina de las
paredes de la célula, ganando el acceso a la lámina media del compuesto o lamela. Debe removerse
a la lignina de la lámina media del compuesto a fin de liberar las fibras. Quedan en la solución,
entonces, la lignina y muchas otras sustancias orgánicas. Esto ocurre en recipientes a presión,
denominados digestores, que consisten en recipientes verticales, estacionarios, sometidos a calor y
presión, para materias primas en base a madera. En los sistemas de fabricación de pulpa “batch”
que emplean varios procesos químicos para materias primas no derivadas de la madera, se utilizan
digestores rotativos esféricos o digestores cilíndricos a tambor En las Figuras 1 y 2 se presentan los
diuagramas de flujo típicos para procesos en base a madera o no.
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Figura 1. Diagrama de flujo típico para proceso de fabricación de pulpa con blanqueo
moderno tipo Kraft
Fuente: Gullichsen y Fogelholm, 2000.
Figura 2. Diagrama de flujo típico para fabricación de pulpa a partir de paja de trigo usando
el sistema Pandia de digestor continuo
Fuente: Kocurek, 1983.
Las principales técnicas de fabricación de pulpa químicas, semi-químicas y químico-mecánicas son
las que a continuación se enumeran:
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132
•
Al sulfato (Kraft): utiliza una mezcla de hidróxido de sodio y de sulfuro de sodio bajo
condiciones alcalinas para disolver la lignina de las fibras de madera y de la mayoría de las
fibras no derivadas de aquélla (método químico);
•
Al sulfito: Métodos de bisulfito ácido, bisulfito, sulfito alcalino y sulfito neutro (Ca, Mg, NH4,
Na); distintas bases, incluida la antraquinona, dentro de un rango de pH, para disolver las
ligninas; gran parte de fibras de madera (métodos químico y semi-químico);
•
Cal, cal-sodada: En particular, fibras no derivadas de madera;
•
Soda fría: usa pretratamiento de hidróxido de sodio a temperatura ambiente, sola o con
carbonato de sodio: En particular, fibras de madera dura y no derivadas de ella (semi-químico);
•
Soda AQ: Hidróxido de sodio solo o con carbonato de sodio y antraquinona como catalizador;
fibras de madera dura y no derivadas de ella (químico, similar al Kraft pero sin azufre), olor
reducido;
•
Métodos Organosolv: Aplicaciones a derivados o no de la madera, algunos comprobados a
escala de fábrica pero un solo proceso disponible comercialmente.
El proceso al sulfato o Kraft resulta el predominante a nivel mundial, siendo responsable del 84%
de la producción química mundial de pulpa y del 63% de la química y mecánica.
Las pulpas no derivadas de madera se producen casi exclusivamente empleando procesos químicos
y semi-químicos. De los químicos, el más importante resulta el de soda, seguido por el Kraft y el de
sulfito neutro. Todavía operan las fábricas basadas en los procesos tradicionales de cal y cal-sodada
(Edelman et al., 2000; Proceedings, 1992). Se están investigando muchos procesos nuevos, y
algunos en base a solventes (por ejemplo, Chempolis) resultan bastante promisorios (Rousu y
Antila, 2002).
2.1.1.
El proceso Kraft (al sulfato) de fabricación de pulpa
Este proceso utiliza una solución alcalina en base a sodio consistente en sulfuro de sodio (Na2S) e
hidróxido de sodio (NaOH). Se recupera el licor de cocción usado (licor negro) para generar licor
blanco para la primer etapa del proceso. En fábricas con recuperación química, la mayoría de las
sustancias de madera disueltas entran en combustión, y las aguas residuales contienen
fundamentalmente las sustancias orgánicas de los condensados y, en las fábricas con blanqueo, las
sustancias disueltas durante este último proceso y los residuos de los productos químicos
empleados para éste. Muchas fábricas pequeñas no recuperan el licor.
La recuperación de los licores de fibras no derivadas de madera es problemática debido al alto
contenido de sílice del material de las mismas y al rápido incremento de la viscosidad del licor
durante la evaporación, como así también a las dificultades para lograr un alto contenido de sólidos
en el licor concentrado con que se alimenta el sistema de recuperación. No obstante, este área de
tecnología de recuperación está recibiendo actualmente particular consideración, con algunos
reclamos respecto a procesos viables.
2.1.2.
Procesos en base a cal y soda
Se trata de procesos que emplean simples licores de cocción alcalinos en un proceso similar al
Kraft pero sin usar compuestos de azufre. En las fábricas que no cuentan con recuperación química,
todas las sustancias de la madera disueltas y los productos químicos de la fabricación de pulpa y el
blanqueo quedan en las aguas residuales, independientemente de los compuestos volátiles liberados
incidentalmente a la atmósfera. La habilidad para la deslignificación no es adecuada para producir
pulpas en base a madera de bajo rendimiento y alto brillo. Esta ampliamente difundida su
aplicación en pulpas no derivadas de madera, utilizándoselos también con oxígeno para la
producción de pulpa de paja. La química del proceso en base a soda se ve simplificada ya que no se
agrega azufre que forme subproductos indeseados, pudiéndose recuperar el hidróxido por
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133
caustificación con cal del fundido de carbonato de sodio. Después de la cocción, se refina a las
pulpas que no van a ser sometidas a blanqueo a fin de separar las fibras.
2.1.3.
Procesos de producción de pulpa al sulfito
Este proceso está constituído por una solución acuosa de dióxido de azufre y una base como calcio,
sodio, magnesio o ammonio. Este método está perdiendo importancia y sólo es responsible del 10%
de la pulpa producida en el mundo. Las fábricas de sulfito alcalino para fibras no derivadas de la
madera se operan, a menudo, como un proceso “batch”, no prácticándose generalmente en las
mismas la recuperación química como consecuencia de su pequeño tamaño y de la complejidad de
tal recuperación frente a la normalmente aplicada en un proceso en base a sodio. Comparadas con
las pulpas Kraft, las pulpas al sulfito son relativamente brillantes y también relativamente fáciles de
blanquear con productos químicos en base a oxígeno, como los peróxidos.
2.2.
Blanqueo
Se trata de un proceso químico aplicado a las pulpas para incrementar su brillo. Para alcanzar el
nivel de brillo requerido, debe ejecutarse el blanqueo removiendo la lignina residual de las pulpas
químicas (blanqueo delignificante o por remoción de lignina). No puede removerse a toda la
lignina selectivamente en una sola etapa de blanqueo, por lo que se blanquea habitualmente a la
pulpa en tres a seis etapas. Las dos primeras liberan y extraen la lignina, mientras que las
subsiguientes remueven los residuos de lignina y terminan el producto. Se aplica esta secuencia de
blanqueo para maximizar el efecto blanqueador de cada componente. Se utiliza agua para efectuar
lavados intermedios que remuevan los desechos extraidos de la pulpa (Gullichsen y Fogelholm,
2000; Stenius, 2000).
En la Tabla 1. se muestran los tratamientos químicos aplicados normalmente para el blanqueo, y
sus designaciones abreviadas.
Tabla 1. Tratamientos químicos comúnmente aplicados para el blanqueo
Tratamiento
Abreviatura
Descripción
Cloración
C
Extracción alcalina
E
Hipoclorito
H
Reacción con cloro elemental en medio
ácido
Disolución de los productos de la reacción
con NaOH
Reacción con hipoclorito en medio
alcalino
Reacción con dióxido de cloro (ClO2)
Se agrega dióxido de cloro en etapa de
cloración
Reacción con oxígeno molecular a alta
presión en medio alcalino
Extracción alcalina con oxígeno
Dióxido de cloro
Cloro y dióxido de cloro
Oxígeno
Extracción con oxígeno
D
CD
O
EO
Las secuencias de blanqueo en que se emplean los productos químicos clorados conforman el
denominado blanqueo químico con cloro. Si se excluyen el cloro molecular y el hipoclorito, el
término aplicado es blanqueo con dióxido de cloro o blanqueo libre de cloro elemental. Si la
secuencia utiliza sólo productos químicos oxigenados como oxígeno, ozono, peróxido ácido o
alcalino, puede aplicarse el término blanqueo químico con oxígeno o blanque totalmente libre de
cloro.
Para pulpas Kraft de madera blanda, se usa comúnmente un número de secuencias de blanqueo en
cuatro a seis etapas para lograr un brillo total de blanqueo (nivel 89–91%). En los 1960s y 1970s
estaban en operación secuencias de blanqueo (brillo total) del tipo CEHDED y CEDED. Las más
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típicas empleadas por las fábricas modernas son (D+C)(E+O)DED; (D+C)(E+O)D; y D(E+O)DD
(brillo total).
Con una etapa de deslignificación con oxígeno o una de extracción reforzada, las secuencias de
blanqueo pueden ser las siguientes: O(D+C)(EO)D; O(CD)EDED; y O(D)(EO)DED.
Las pulpas de madera dura son más fáciles de blanquear con métodos sin cloro debido a su bajo
contenido de lignina. Más aún, se requiere menor esfuerzo de blanqueo para las pulpas de procesos
al sulfito como consecuencia de su mayor brillo preblanqueo.
Para las pulpas no derivadas de maderas, todavía sigue siendo muy usado el blanqueo en una etapa
con hipoclorito o el blanqueo en cuatro etapas convencional (CEHH, CEHD), dependiendo de los
requerimientos de brillo final (Zheng et al., 1997). Existe poca información respecto a la
generación de los productos químicos listados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo en estos
últimos procesos.
2.2.1.
Blanqueo con cloro elemental y ácido hipocloroso
El cloro elemental y el ácido hipocloroso son agentes químicos de blanqueo electrofílico que
reaccionan con todas las estructuras no saturadas, a saber, estructuras de lignina; con productos de
la degradación de polisacáridos, como el ácido hexanurónico; y con estructuras extractivas que
contienen dobles ligaduras carbono-carbono. Estos agentes blanqueadores electrofílicos son
capaces de reaccionar con diferentes átomos de carbono aromático no substituídos de la lignina
para:
(a) Clorar (cuando el carbono no está ligado a un átomo de oxígeno); o
(b) Clorar y depolimerizar (via desplazamiento de un grupo α-hidroxilo); o
(c) Meramente depolimerizar sin clorar (via hidroxilación).
Estas reacciones de cloración y depolimerización hacen que la lignina sea soluble en álcalis, por lo
que puede ser removida de la pulpa en las etapas de blanqueo alcalino de la secuencia de blanqueo.
2.2.2.
Formación de 2,3,7,8-TCDD/TCDF
La mayor parte de la formación de 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-dioxina (2,3,7,8-TCDD) y 2,3,7,8tetraclorodibenzofurano (2,3,7,8-TCDF) se genera en la etapa C via la reacción de cloro con el
precursor de TCDD, a saber dibenzo-p-dioxina (DBD), y con el precursor de TCDF, que es el
dibenzofurano no clorado (DBF). Cuando estos precursores son clorados, la reacción clave es la
sustitución aromática electrofílica. La velocidad de esta reacción dependerá tanto de la
concentración del precursor como de la del cloro. Los niveles de 2,3,7,8-TCDD y 2,3,7,8-TCDF no
están determinados por el contenido de lignina en la pulpa (Berry et al., 1989).
La cloración de estructuras no aromáticas, como el ácido hexanurónico, no conduce a la formación
de productos de degradación aromáticos policlorados.
Los precursores de dioxinas no clorados prevalecen en ciertos aceites minerales, que son parte de
ciertas formulaciones para eliminación de espumas empleadas en la industria de pulpa y papel, y
que constituyen la fuente principal de aquéllos. La misma madera puede actuar como fuente de
precursores de dioxinas. La madera de compresión en particular contiene concentraciones más
elevadas de precursores que que la madera normal. La compresión de madera implica también
niveles superiores de lignina tipo cumaril, que puede resultar una fuente de precursores tipo DBD y
DBF.
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2.2.3.
135
Mecanismos de eliminación para 2,3,7,8-TCDD/TCDF
La prevención de la formación de 2,3,7,8-TCDD y 2,3,7,8-TCDF en el blanqueado se logra,
principalmente, disminuyendo la cantidad de cloro utilizado en la primera etapa de dicho proceso,
pudiendo procederse para ello a: la reducción múltiplos de cloro activo mejorando el lavado previo
a la cloración; el empleo de una etapa de extracción reforzada con oxígeno o peróxido; y el
incremento de la sustitución de ClO2 (Rappe et al., 1989; Tana y Lehtinen, 1996). La Figura 3
demuestra cómo la formación de 2,3,7,8-TCDF se reducirá mediante el aumento de la sustitución
de ClO2; cuando el nivel de sustitución de ClO2 es mayor al 85%, el 2,3,7,8-TCDF es indetectable.
Figura 3. Formación de 2,3,7,8-TCDF con distintos niveles de sustitución de ClO2
En la Figura 4 puede observarse el efecto conjunto del cloro activo múltiple y el nivel de
sustitución de ClO2. Se espera que varíe el nivel de formación de dioxinas en estas condiciones, es
decir, alto cloro activo múltiple y baja sustitución de ClO2, dependiendo del contenido de DBD de
la suspensión de pulpa sin blanquear.
Figura 4. Efecto del cloro activo múltiple y del nivel de sustitución de ClO2 en la formación de
2,3,7,8-TCDD
Se puede reemplazar completamente al cloro elemental por ClO2 (blanqueo libre de cloro
elemental). En este proceso, el principal agente blanqueador es habitualmente el ClO2. Este
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reemplazo puede efectuarse durante la primer etapa de blanqueo pues el ClO2 tiene, por átomo de
cloro, un poder de oxidación cinco veces mayor al cloro y cuenta prácticamente con las mismas
propiedades de remoción selectiva de lignina. El refuerzo de las etapas de extracción alcalina del
blanqueo con oxígeno y/o peróxido de hidrógeno resulta en un efecto de blanqueo por oxidación
intensificado, que reduce el contenido de lignina residual de la pulpa antes de la etapa final de
blanqueo con ClO2. El incremento del grado de sustitución de ClO2 reduce la formación de
sustancias orgánicas cloradas y elimina la de dioxinas y furanos. El aumento de la sustitución de
cloro por ClO2 implica generalmente modificaciones del proceso de blanqueo, como así también la
expansión de la planta de dióxido de cloro localizada in situ.
El proceso de blanqueo libre de cloro elemental es diferente para maderas blandas y duras,
quedando las posibilidades de las fábricas existentes ligadas al proceso de blanqueo en uso. En
general, las maderas duras requieren menor cantidad de productos químicos que las blandas para
lograr un brillo determinado, lo que habitualmente significa que el número de etapas de blanqueo
puede ser también menor. Como ejemplo de secuencias suaves de blanqueo libre de cloro
elemental pueden mencionarse: (DZ)(EOP)D, (DQ)(PO), D(EOP)D(PO), las que pueden aplicarse
tanto a maderas duras como blandas, dependiendo del objetivo de brillo buscado (Comisión
Europea, 2000).6
La pulpa libre de cloro elemental (pulpa Kraft) blanqueada con ClO2 tiene una posición
predominante en la industria, dando cuenta, en números gruesos, de las tres cuartas partes de la
producción mundial de pulpa blanqueada.
3
Mejores técnicas disponibles para la producción de pulpa usando
cloro elemental
3.1.
Medidas primarias
Las mejores técnicas disponibles principales para minimizar o eliminar la formación de 2,3,7,8TCDD/TCDF en los procesos de blanqueo de pulpa proveniente o no de madera son:
•
Reducción de la aplicación de cloro elemental disminuyendo los múltiplos de cloro activo o
incrementando la sustitución ClO2 por cloro molecular;
•
Eliminación de cloro elemental reemplazándolo por ClO2 (blanqueo libre de cloro elemental) o
por productos químicos libres de cloro;
•
Utilización de eliminadores de espuma libres de DBD y DBF;
•
Limpieza efectiva de la suspensión de pulpa sin blanquear para permitir la reducción de
múltiplos de cloro;
•
Maximización de remoción de nudos y suciedad para permitir la reducción de múltiplos de
cloro.;
•
Eliminación de la fabricación de pulpa a partir de suministros contaminados con fenoles
policlorados.
3.2.
Medidas secundarias
Se sugieren las siguientes medidas generales:
•
6
Sustitución: La identificación y sustitución de sustancias potencialmente dañinas por otras que
lo son menos. Uso de un inventario detallado de las materias primas empleadas, composición
química, cantidades, destino e impacto ambiental;
Z = ozono; P = peroxide de hidrógeno; Q = etapa de quelación. Ver Tabla 1 para otras designaciones.
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137
•
Planificación/ciclo de inversiones: Coordinación de las mejoras del proceso durante la
introducción de mejores técnicas, a fin de reducir demoras por cuellos de botella técnicos;
•
Entrenamiento, educación y motivación del personal: El entrenamiento del personal puede
resultar un camino muy costo – efectivo para reducir la descarga de sustancias dañinas;
•
Monitoreo y optimización del control del proceso: Se requiere un mejoramiento del control del
proceso para poder reducir simultáneamente diferentes contaminantes y mantener bajas las
liberaciones, incluyendo la especificación de materias primas y su monitoreo en busca de
materiales precursores;
•
Adecuado mantenimiento: Debe asegurarse un mantenimiento suficiente para mantener la
eficiencia del proceso y las técnicas de abatimiento asociadas en un nivel elevado;
•
Sistema de gestión ambiental: Sistema que define claramente las responsabilidades
correspondientes a aspectos ambientales relevantes en una fábrica. Crea conciencia e incluye:
metas y medidas, instrucciones de proceso y de trabajo, listas de chequeo y demás
documentación relevante, e incorporación de los temas ambientales a los controles de cambio
del proceso;
•
Desarrollo de protocolos de monitoreo estándar y ambiental, incluyendo monitoreo de
liberaciones en instalaciones nuevas.
4.
Alternativas
4.1.
Blanqueo libre de cloro total para el blanqueo de pulpa Kraft
Se trata de un proceso de blanqueo llevado a cabo sin productos químicos que contengan cloro, que
se ha venido desarrollando rápidamente aunque su aplicación requiere comúnmente varias
modificaciones del proceso de fabricación de pulpa.
Los productos químicos más usados habitualmente en este proceso son el peróxido de hidrógeno,
junto con el ozono o el ácido peracético. El ozono se ha convertido en el complemento más común
del peróxido en las secuencias de blanqueo libre de cloro total, siendo el principal propósito de su
empleo el de suministrar mayor poder de deslignificación. Siempre que la pulpa tenga un número
kappa lo suficientemente bajo7 después de una cocción extendida y una deslignificación con
oxígeno, y que los metales de transición (p.ej., Mn2+) hayan sido removidos en las necesarias etapas
de quelación (etapas Q), es posible alcanzar el brillo total requerido por el mercado utilizando al
peróxido como único producto químico de blanqueo.
Más abajo se listan ejemplos de distintas secuencias de blanqueo libre de cloro total:
Madera blanda
Q(EP)(EP)(EP)
Q(OP)(ZQ)(PO)
Q(EOP)Q(PO)
Q(OP)ZQ(PO)
Madera dura
QPZP
Q(OP)(ZQ)(PO)
Q(EOP)Q(PO)
Q(OP)ZQ(PO)
Notas:
Q = Etapa ácida en la que se ha usado el agente de quelación EDTA o DTPA para remoción de metales.
EP = Etapa de extracción que emplea NaOH con subsiguiente adición de solución de H2O2 como agente de
refuerzo.
EOP = Etapa de extracción alcalina del blanqueo que utiliza NaOH con subsiguiente adición de O2 y solución
de H2O2 como agente de refuerzo.
EO = Etapa de extracción que usa NaOH con subsiguiente adición de O2 gaseoso como agente de refuerzo.
7
El número kappa es una medida indirecta del contenido de lignina residual en una pulpa, medida via el consumo de
un oxidante químico (por ejemplo, permanganato de potasio).
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
138
P = Etapa alcalina con H2O2 como líquido.
Z = Blanqueo con ozono empleando O3 gaseoso.
PO = Blanqueo con peróxido presurizado.
Hoy no existen diferencias significativas en el consumo de productos químicos y energía cuando se
comparan las alternativas libre de cloro elemental y libre de cloro total. Los costos operativos de la
producción de pulpa libre de cloro total son habitualmente algo más altos que los de la fabricación
libre de cloro elemental, debido a los costos más elevados de los productos químicos (Comisión
Europea, 2000).
La pulpa Kraft libre de cloro total da cuenta de cerca del 6% de la producción, fabricándose en
plantas de Europa Central y del Norte, y de Japón.
4.2.
Blanqueo libre de cloro total para pulpa no derivada de madera
Debido a su deficiente capacidad para blanquearse, las pulpas que no derivan de madera no pueden,
si se utiliza el proceso alcalino tradicional, blanquearse satisfactoriamente sin productos químicos
clorados. Los materiales no derivados de madera contienen también cantidades notables de iones
metálicos, incluyendo potasio, calcio, manganeso, cobre y hierro. Cuando se blanquea a la pulpa
sin productos químicos clorados, los elementos de transición forman radicales que reaccionan no
selectivamente con la pulpa causando una pérdida de rendimiento y de propiedades de resistencia.
Como consecuencia de ésto, el blanqueo libre de cloro total no es viable para los procesos alcalinos
tradicionales para no derivados de madera.
El blanqueo libre de cloro total resulta posible solamente en procesos en base a solventes. En el
momento actual, el proceso Chempolis es el único aplicado comercialmente, y se basa en la
utilización completa de fibras anualmente renovables que pueden ser tanto productos secundarios
de la agricultura local como plantas cultivadas que no contienen madera.
En el proceso Chempolis, se emplea ácido fórmico como producto químico de deslignificación y el
blanqueo se realiza mediante dos etapas con peróxido en condiciones alcalinas (Rousu y Antila,
2002).
5.
Niveles a lograr
Cuando el nivel de sustitución de ClO2 es mayor al 85% en el blanqueo tradicional, o si se emplea
un blanqueo libre de cloro elemental o total, las emisiones de 2,3,7,8-TCDF y 2,3,7,8-TCDD al
agua son menores que el límite de cuantificación (Método EPA 1613).
6.
Informes de desempeño
Se recomiendan informes de desempeño como los descritos en la Sección III.C (v).
Cuando no es posible efectuar pruebas de las emisiones (por ejemplo, por no disponerse fácilmente
de la capacidad analítica necesaria), se sugiere el uso de factores de liberación de PCDD/PCDF
asociados al mismo tipo de fábrica y operación como requerimiento intermedio de informe de
desempeño, hasta disponer de pruebas y análisis de emisiones anuales. En la Sección 6.7.1 del
Standardized Toolkit for Identification and Quantification of Dioxin and Furan Releases
(Instrumental Normalizado para la Identificación y Cuantificación de Liberaciones de Dioxinas y
Furanos) (PNUMA, 2003) se presentan los factores de emisión para la liberación de PCDD/PCDF
a partir de estas fábricas.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
139
Anexo I. Estándares de desempeño
Resumen de los estándares de desempeño existentes para fábricas de pulpa
Planta nueva
2,3,7,8TCDD/TCDF
pg/l al agua
Canadá – Federal
Menor que el
nivel de
cuantificación en
el efluente final
tratado
2,3,7,8-TCDD
< 10
2,3,7,8-TCDF
31,9 en efluente
planta blanqueo
2,3,7,8-TCDD
< 10
2,3,7,8-TCDF
< 10
en efluente planta
blanqueo
2,3,7,8-TCDD
< 15 en efluente
tratado final
< 10 pg EQT/L
EE.UU. Kraft y
soda
EE.UU.en base a
amonio y sulfito
Australia
Japón
2,3,7,8TCDD/TCDF
ng/kg a lodo
Eliminadores de
espuma
DBD y DBF
mg/kg
DBD < 10
DBF < 40
10/100
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
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Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
V.D.
(i)
141
Procesos térmicos en la industria metalúrgica
Producción de cobre secundario
Resumen
La fundición secundaria de cobre incluye la producción de cobre a partir de chatarra de cobre,
lodos, chatarra computacional y electrónica, y escorias de refinerías. Los procesos que esta
producción implica son: pretratamiento de la alimentación, fundición, aleación y moldeado.
Tanto los materiales orgánicos presentes en la alimentación – caso de aceites, plásticos y
revestimientos – como las temperaturas de entre 250° y 500 °C, pueden dar lugar a la generación
de los productos químicos listados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo.
Las mejores técnicas disponibles incluyen: preclasificación, limpieza de los materiales de
alimentación, mantenimiento de temperaturas por encima de los 850 °C, utilización de postcombustión con enfriamiento brusco, adsorción con carbón activado y eliminación de polvos
con filtros de tela.
Los niveles de desempeño a lograr para los equipos de fundición de cobre secundario son: < 0,1
ng EQT-I/Nm3.
1.
Descripción del proceso
La fundición de cobre secundario comprende procesos pirometalúrgicos que dependen del
contenido de cobre del material de alimentación, de la distribución de tamaño y otros
constituyentes. Las fuentes de alimentación son: chatarra de cobre, lodos, chatarra computacional,
escorias de refinerías y productos semi terminados. Como estos materiales pueden contener
sustancias orgánicas como revestimientos o aceites, las instalaciones toman cuenta de ello y
emplean métodos para la eliminación de los mismos o corrigen el diseño del horno y del sistema de
abatimiento (Comisión Europea, 2001, págs. 201–202). Se puede reciclar infinitamente al cobre sin
que pierda sus propiedades intrínsecas.
El material citado a continuación proviene de Secondary Copper Smelting, Refining and Alloying
(Fundición, Refinado y Aleación de Cobre Secundario), informe de la Agencia de Protección
Ambiental de los Estados Unidos de Norteamérica (EPA, 1995).
“La recuperación de cobre secundario se divide en 4 operaciones separadas: Pretratamiento
de la chatarra, fundición, aleación y vaciado. El pretratamiento incluye la limpieza y
consolidación de la chatarra en su preparación para la fundición. Esta última consite en el
calentamiento y tratamiento de la chatarra para la separación y purificación de metales
específicos. La aleación, por su parte, implica la adición al cobre de uno o más metales
para obtener calidades deseables características de la combinación de los mismos.
El pretratamiento de la chatarra puede lograrse mediante métodos manuales, mecánicos,
pirometalúrgicos o hidrometalúrgicos. Los dos primeros incluyen clasificación, remoción
de revestimientos, fragmentado y separación magnética. El pretratamiento pirometalúrgico
puede incluir “sweating” (la separación de distintos metales adaptando lentamente las
temperaturas del aire del horno para licuar cada metal por separado), aislación de la quema
del alambre de cobre, y secado en hornos rotativos para volatilizar aceites y otros
compuestos orgánicos. El método hidrometalúrgico incluye flotación y lixiviación para
recuperar cobre de la escoria. La lixiviación con ácido sulfúrico se utiliza para recuperar
cobre del lodo, subproducto del refinado electrolítico.
Se comienza la fundición de chatarra de cobre de baja ley ya sea en un alto horno o un
horno rotativo, obteniéndose escoria y cobre impuro. Si se usa un alto horno, se carga el
cobre impuro resultante a un convertidor, donde se incrementa la pureza a alrededor de un
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
142
80 a 90 por ciento, pasándolo luego a un horno de reverberación, donde se logra un 99 por
ciento de pureza. En estos hornos de refinado a fuego, se agrega fundente al cobre y se
sopla aire hacia arriba a través de la mezcla para oxidar impurezas.
Se remueve luego a las impurezas como escoria. Entonces, creando en el horno una
atmósfera reductora, el óxido de cobre (CuO) se convierte en cobre. Se vacía el cobre
refinado a fuego en ánodos que se usan durante la electrólisis. Se sumerge a los ánodos en
una solución de ácido sulfúrico que contiene sulfato de cobre y, a medida que se disuelve
el cobre de los ánodos, éste se deposita en el cátodo. El cobre del cátodo, que es puro en un
99,99 por ciento, es entonces extraído y vuelto a vaciar. Si la chatarra que se está usando
tiene un contenido promedio de cobre mayor al 90 por ciento, pueden omitirse del proceso
el alto horno y el convertidor.
En la aleación, se carga a la chatarra con cobre en un horno de fundición junto con uno o
más metales como estaño, zinc, plata, plomo, aluminio o níquel. Se agregan fundentes para
remover impurezas y proteger el fundido de la oxidación con aire. Puede soplarse aire u
oxígeno puro a través del fundido para ajustar la composición mediante oxidación del
exceso de zinc. El proceso de aleación es, hasta cierto punto, mutuamente excluyente de
los de fundición y refinado descritos más arriba que conducen a la obtención de cobre
relativamente puro.
El paso final del proceso de recuperación es el vaciado de los productos metálicos
refinados o de aleación. Se vierte el metal fundido en moldes desde cucharones o pequeñas
ollas que sirven de tolvas de agitación y reguladores de flujo. Los productos resultantes
incluyen: proyectiles, barras de alambre, ánodos, cátodos, lingotes, u otras formas.”
Figura 1. Fundición de cobre secundario
Salida Potencial
Entrada
Residuos de bajo
grado, fundentes,
coque, oxígeno
Reducción de
fundición
Cobre
negro
Fundente,
chatarra,
aire, oxígeno
Escoria
Emisiones al suelo, polvo de
filtro (reciclado, revestimientos
de horno)
Convertidor
Convertidor
de cobre
Chatarra limpia,
reductor, aire
Emisiones al aire – CO
Polvo, vapor óxido metálico – reciclado
Dioxinas, compuestos orgánicos volátiles
Emisiones al suelo
Revestimientos de horno
Escoria
Emisiones al aire,
SO2, metales, polvo
Horno de ánodo
Ánodos
Refinado
electrolítico
Chatarra de ánodo
Escoria final
Construcción
Lodo
Ni, etc.
Cátodos
Material particulado
Fuente: Comisión Europea, 2001, p. 217
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
2.
143
Fuentes de los productos químicos listados en el Anexo C del
Convenio de Estocolmo
La formación de dibenzo-p-dioxinas policloradas (PCDD) y dibenzofuranos policlorados (PCDF)
se debe posiblemente a la presencia de cloro de los plásticos y trazas de aceites del material de
alimentación. Como el cobre es el material más eficiente para catalizar la formación de
PCDD/PCDF, su fundición es motivo de preocupación.
2.1.
Información general sobre emisiones de fundidores de cobre secundario
Las emisiones al aire consisten en óxidos de nitrógeno (NOx), monóxido de carbono (CO), polvo y
compuestos metálicos, compuestos de carbono orgánicos y PCDD/PCDF. Los gases de salida
contienen habitualmente poco o ningún dióxido de azufre (SO2), siempre que se evite el material
sulfídico. El tratamiento de la chatarra y la fundición generan la mayor cantidad de emisiones a la
atmósfera. La mayor parte de las etapas del proceso emiten polvo y compuestos metálicos, los que
resultan más proclives a emisiones fugitivas durante los ciclos de carga y descarga. Se remueve el
material particulado de los gases de combustión recolectados y enfriados mediante precipitadores
electrostáticos o filtros de tela. Durante las etapas de conversión y refinado se utilizan campanas
de recolección de humos/vapores debido al proceso “batch” que impide una atmósfera sellada. Se
minimiza el NOx en quemadores de bajo NOx, mientras que el CO se quema en postquemadores de
hidrocarburos. Se monitorean los sistemas de control de quemadores para minimizar la generación
de CO durante el proceso de fundición (Comisión Europea, 2001, págs. 218–229).
2.2.
Emisiones de PCDD/PCDF al aire
Se forman PCDD/PCDF durante la fundición de metales por combustión incompleta o por síntesis
de novo cuando en el material de alimentación hay compuestos orgánicos y clorados como aceites
y plásticos. La alimentación secundaria consiste a menudo en chatarra contaminada.
El proceso está descrito en Comisión Europea, 2001, pág. 133:
“Los PCDD/PCDF o sus precursores pueden estar presentes en algunas materias primas,
existiendo la posibilidad de una síntesis de novo en hornos o sistemas de abatimiento. Los
PCDD/PCDF se adsorben fácilmente a los materiales sólidos y pueden ser recolectados por
todos los medios del ambiente como polvo, sólidos de depurador y polvo de filtros.
La presencia de aceites y otros materiales orgánicos en la chatarra u otras fuentes de
carbono (combustibles y reductores parcialmente quemados, como el coque) puede
producir partículas de carbono finas que reaccionan con los cloruros inorgánicos o el cloro
ligado orgánicamente, en un rango de temperaturas comprendido entre 250 y 500 °C, para
producir PCDD/PCDF. Se conoce a este proceso como síntesis de novo, la que es
catalizada por la presencia de metales como cobre o hierro.
Aunque los PCDD/PCDF son destruidos a altas temperaturas (por encima de 850 °C) en
presencia de oxígeno, todavía es posible que se produzca el proceso de la síntesis de novo
mientras los gases se enfrían a través de la “ventana de re-formación”, la que puede estar
presente en los sistemas de abatimiento y en las partes más frías del horno, p.ej., el área de
alimentación. Para prevenir la síntesis de novo se presta atención, en el diseño de los
sistemas de enfriamiento, a la minimización de los tiempos de residencia en esta ventana.”
2.3.
Liberaciones a otros medios
Las aguas superficiales, de proceso y de enfriamiento pueden estar contaminadas por sólidos
suspendidos, compuestos metálicos y aceites. Se recicla a la mayor parte del agua de proceso y de
enfriamiento. Se utilizan métodos de tratamiento de aguas residuales antes de la descarga. En el
proceso, se recicla a los subproductos y residuos ya que contienen cantidades recuperables de cobre
y otros metales no ferrosos. El material de desecho consiste generalmente en lodos ácidos que son
sometidos a disposición final en el sitio.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
3.
144
Procesos recomendados
El diseño y la configuración del proceso están influenciados por las variaciones en el material de
alimentación y el control de calidad. Los procesos considerados como mejores técnicas disponibles
para la fundición y reducción incluyen: alto horno, mini-fundidor (totalmente cerrado), el horno de
arco eléctrico sumergido sellado, y el fundidor ISA. El horno rotativo con soplado superior
(totalmente cerrado) y el convertidor Pierce-Smith constituyen mejores técnicas disponibles de
conversión. El horno de arco eléctrico sumergido es sellado y más limpio que otros diseños, si el
sistema de extracción de gas está adecuadamente diseñado y dimensionado.
La chatarra de cobre limpia, desprovista de contaminación orgánica, puede procesarse mediante el
horno de solera/hogar reverberatorio, el horno de hogar axial o el proceso Contimelt. Se considera
que éstas son las mejores técnicas disponibles en materia de configuración, contando con
recolección de gases y sistemas de abatimiento adecuados.
No hay información disponible respecto a procesos alternativos a la fundición para el
procesamiento de cobre secundario.
4.
Medidas primarias y secundarias
Las medidas primarias y secundarias para reducción y eliminación de PCDD/PCDF se discuten a
continuación.
4.1.
Medidas primarias
Se considera que las medidas primarias son técnicas de prevención para reducir o eliminar la
generación y liberación de contaminantes orgánicos persistentes. Las medidas posibles incluyen:
4.1.1.
Preclasificación del material de alimentación
Debe evitarse la presencia de aceites, plásticos y compuestos de cloro en el material de
alimentación para reducir la generación de PCDD/PCDF durante la combustión incompleta o
mediante síntesis de novo. Debe clasificarse el material de alimentación de acuerdo a su
composición y posibles contaminantes. Las técnicas de almacenamiento, manipuleo y
pretratamiento serán determinadas por la distribución de tamaño y contaminación de la
alimentación.
Los métodos a considerar son (Comisión Europea, 2001, pág. 232):
•
Remoción de aceites de la alimentación (por ejemplo, procesos térmicos de eliminación de
revestimientos y aceites seguidos de postquemado para destruir cualquier material orgánico en
los gases de salida);
•
Uso de técnicas de triturado y molido con buena extracción y abatimiento de polvos. Puede
tratarse a las partículas resultantes para recuperar metales valiosos mediante separación por
densidad o neumática;
•
Eliminación de plásticos por remoción de vaina de los cables (por ejemplo, técnicas
criogénicas posibles para que los plásticos sean desmenuzables y fácilmente separables);
•
Mezclado suficiente de los materiales para proveer una alimentación homogénea a fin de
promover condiciones estables.
4.1.2.
Control de la efectividad del proceso
Deberían utilizarse sistemas de control de proceso para mantener la estabilidad de este último y
operar a niveles de parámetros que contribuyan a la minimización de generación de PCDD/PCDF,
como mantener la temperatura del horno por encima de 850 °C para destruirlos. Idealmemte,
deberían monitorearse las emisiones de PCDD/PCDF de manera continua para asegurar
liberaciones reducidas. El muestreo continuo de PCDD/PCDF ha quedado demostrado para algunos
sectores (por ejemplo, incineración de desechos), aunque todavía se sigue investigando en este
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
145
campo. En ausencia de un monitoreo continuo de PCDD/PCDF, debería hacerse un monitoreo
continuo y sostenido de otras variables como temperatura, tiempo de residencia, y controles
regulados de los componentes del gas y recolección de humos/vapores para establecer óptimas
condiciones operativas para la reducción de emisiones de PCDD/PCDF.
4.2.
Medidas secundarias
Las medidas secundarias son técnicas de control de contaminación, que no eliminan la generación
de contaminantes pero sirven como medio para contener y prevenir emisiones.
4.2.1.
Recolección de vapores y gases
Debería controlarse a las emisiones al aire en todas las etapas del proceso, desde el manipuleo de
materiales, fundición y puntos de transferencia de materiales, hasta el control de emisión de
PCDD/PCDF. Los hornos sellados resultan esenciales para contener emisiones fugitivas,
permitiendo la recuperación de calor y la captación de gases de salida para reciclar al proceso. Para
atrapar los humos/vapores es fundamental el diseño apropiado de campanas y ductos. Puede ser
necesario también encerrar al horno o reactor. Si no es posible realizar la extracción primaria y el
encerramiento de los humos/vapores, debería encerrarse al horno para que se pueda extraer, tratar y
descargar el aire de ventilación. Debe evitarse la recolección de humos/vapores a nivel de techo,
dados los elevados requerimientos de energía. El empleo de controles regulados inteligentes puede
mejorar la captura de humos/vapores y reducir los tamaños de ventilador con lo que, por tanto,
disminuyen los costos. Los carros o cubas sellados que se utilizan con los hornos reverberatorios
pueden reducir significativamente las emisiones fugitivas al aire al contener las emisiones durante
la carga (Comisión Europea, 2001, págs. 187–188).
4.2.2.
Remoción de polvos de alta eficiencia
El proceso de fundición genera elevados volúmenes de material particulado con grandes áreas
superficiales donde pueden adsorberse los PCDD/PCDF. Debería removerse a estos polvos y
componentes metálicos para reducir las emisiones de PCDD/PCDF. La ténica más efectiva son los
filtros de tela, a la vez que debe considerarse también a los depuradores secos y húmedos y a los
filtros cerámicos. El polvo recolectado debe ser tratado en hornos de alta temperatura para destruir
PCDD/PCDF y recuperar metales.
Debe monitorearse continuamente a las operaciones de los filtros de tela mediante dispositivos que
detecten fallas de la manga o bolsa. Otros desarrollos incluyen métodos de limpieza en línea y el
empleo de revestimientos catalíticos para destruir PCDD/PCDF (Comisión Europea, 2001, págs.
139–140).
4.2.3.
Post-combustión y enfriamiento brusco
Deberían utilizarse post quemadores (post-combustión) a una temperatura mínima de 950 °C para
asegurar la combustión completa de los compuestos orgánicos (Hübner et al, 2000). Debe
continuarse esta etapa con un rápido enfriamiento brusco de los gases calientes a temperaturas
inferiores a 250 °C. La inyección de oxígeno en la porción superior del horno promoverá la
combustión completa (Comisión Europea, 2001, pág. 189).
Se ha observado que se forman PCDD/PCDF en el rango de temperaturas de 250 ° a 500 °C. Éstos
se destruyen por encima de los 850 °C en presencia de oxígeno. Sin embargo, todavía es posible
que se produzca una síntesis de novo cuando los gases se enfrían a través de la ventana de reformación presente en los sistemas de abatimiento y en las áreas más frías del horno. Debería
implementarse una apropiada operación de los sistemas de enfriamiento para minimizar el tiempo
de re-formación (Comisión Europea, 2001, pág. 133).
4.2.4.
Adsorción sobre carbón activado
Debería tenerse en cuenta el tratamiento con carbón activado para la remoción de PCDD/PCDF de
los gases de salida del fundidor. El carbón activado posee un gran área superficial sobre la que
pueden adsorberse los PCDD/PCDF. Puede tratarse a los gases de salida con carbón activado
usando reactores de lecho fijo o en movimiento, o mediante inyección de carbón particulado a la
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
146
corriente de gases, seguida de remoción como polvo de filtro empleando sistemas de remoción de
polvos de alta eficiencia del tipo de los filtros de tela.
5.
Investigación emergente
5.1.
Oxidación catalítica
Se trata de una tecnología emergente usada en los incineradores de desechos para eliminar
emisiones de PCDD/PCDF. Debería considerarse a este proceso para los fundidores de metales
secundarios, ya que ha demostrado ser efectivo para la destrucción de PCDD/PCDF en la
incineración de desechos.
La oxidación catalítica convierte a los compuestos orgánicos en agua, dióxido de carbono (CO2) y
ácido clorhídrico utilizando un catalizador de metal precioso para incrementar la velocidad de la
reacción a 370 ° to 450 °C. En comparación, la incineración se produce típicamente a 980 °C. Se ha
demostrado que este proceso destruye los PCDD/PCDF con tiempos de residencia más cortos,
menor consumo de energía y un 99% de eficiencia, por lo que debería ser considerado. Deberían
eliminarse los polvos de los gases de salida antes de la oxidación catalítica para lograr una máxima
eficiencia. Este método resulta efectivo para la fase vapor de los contaminantes. El ácido
clorhídrico resultante se trata en un depurador mientras que el agua y el CO2 se liberan al aire
después del enfriamiento (Parvesse, 2001).
También puede tratarse a los filtros de tela empleados en la remoción de polvos con un
revestimiento catalíco para promover la oxidación de los componentes orgánicos a temperatura
elevada.
6.
Resumen de medidas
Tabla 1. Medidas para procesos recomendados para nuevos fundidores de cobre secundario
Medida
Procesos
recomendados
Descripción
En nuevas
instalaciones,
deberían tenerse
en cuenta varios
procesos de
fundición
recomendados
Consideraciones
Los procesos a considerar
incluyen:
• Alto horno, mini fundidor,
horno rotativo con soplado
superior, horno de arco
eléctrico sumergido sellado,
fundidor ISA y convertidor
Pierce-Smith
• Horno de hogar
reverberatorio, horno de
hogar axial y proceso
Contimelt para tratar chatarra
de cobre desprovista de
contaminación orgánica
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Otros comentarios
Se considera que éstas son las
mejores técnicas disponibles
en materia de configuración
con recolección de gases y
abatimiento adecuados.
El horno de arco eléctrico
sumergido es sellado y más
limpio que otros diseños si el
sistema de extracción de gases
está adecuadamente diseñado
y dimensionado.
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
147
Tabla 2. Resumen de medidas primarias y secundarias para fundidores de cobre secundario
Medida
Medidas primarias
Descripción
Consideraciones
Otros comentarios
Los procesos a considerar
incluyen:
• Remoción de aceites del
material de alimentación
• Uso de técnicas de molido y
trituración con buena
extracción y abatimiento de
polvos
• Eliminación de plásticos por
remoción de las vainas de
los cables
Pueden minimizarse las
emisiones de PCDD/PCDF
controlando otras variables
como temperatura,tiempo de
residencia, control regulado de
componentes del gas y
recolección de humos/vapores,
luego de haber establecido
óptimas condiciones de
operación para reducir
PCDD/PCDF
Los procesos térmicos
de eliminación de
revestimientos y aceites
para la remoción de
aceites deberían
continuarse con un
postquemado para
destruir cualquier
material orgánico en los
gases de salida
Los procesos a considerar
incluyen:
• Hornos sellados para
contener emisiones fugitivas
permitiendo la recuperación
de calor y recolección de
gases de salida. Puede ser
necesario encerrar al horno o
reactor
• Diseño apropiado de
campanas y ductos para
atrapar a los vapores
Debería removerse a los Los procesos a considerer
incluyen:
polvos y compuestos
metálicos pues poseen
• Filtros de tela (método más
grandes áreas
efectivo)
superficiales sobre las
• Depuradores húmedos/secos
que podrían adsorberse
y filtros cerámicos
fácilmente los
PCDD/PCDF. La
remoción de estos
polvos contribuiría a
reducir las emisiones de
Debe evitarse la
recolección de vapores a
nivel de techo debido a
los altos requerimientos
de energía
Preclasificación
del material de
alimentación
Debería evitarse la
presencia de aceites,
plásticos y compuestos
clorados en el material
de alimentación para
reducir la generación
PCDD / PCDF durante
la combustión
incompleta o por
síntesis de novo
Control de la
efectividad del
proceso
Deberían utilizarse
sistemas de control de
proceso para mantener
su estabilidad y operar a
niveles de parámetros
que contribuyan a la
minimización de la
generación de PCDD /
PCDF
Medidas secundarias
Recolección de Debería implementarse
gases y humos / en todas las etapas del
vapores
proceso de fundición la
efectiva recolección de
humos/vapores y gases
de salida a fin de
capturar las emisiones
de PCDD / PCDF
Remoción de
polvos de alta
eficiencia
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
El muestreo continuo de
emisiones de PCDD /
PCDF ha quedado
demostrado para
algunos sectores (por
ejemplo, incineración de
desechos), pero todavía
se sigue investigando en
este campo
Debe seguirse la
remoción de polvos con
postquemado y
enfriamiento brusco.
Debe tratarse al polvo
recolectado en hornos
de alta temperature para
destruir PCDD/PCDF y
recuperar metales.
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
Medida
Post-combustión
y enfriamiento
brusco
Adsorción
sobre carbon
activado
Descripción
PCDD / PCDF
Debería usarse a los
postquemadores a
temperaturas > 950 °C
para asegurar la
combustión completa de
los compuestos
orgánicos, seguida de un
rápido enfriamiento
brusco de los gases
calientes a temperaturas
por debajo de 250 °C
Debería considerarse el
tratamiento con carbón
activado ya que este
material cuenta con una
gran area superficial
sobre la que pueden
adsorberse los
PCDD/PCDF de los
gases de salida del
fundidor
Investigación emergente
Oxidación
La oxidación catalítica
catalítica
es una tecnología
emergente que debería
considerarse debido a su
alta eficiencia y bajo
consume de energía. La
oxidación catalítica
transforma a los
compuestos orgánicos
en agua, CO2 y ácido
clorhídrico usando un
catalizador de metal
precioso
7.
148
Consideraciones
Otros comentarios
Las consideraciones incluyen:
• Formación de PCDD/PCDF
a 250–500 °C, y destrucción
> 850 °C con O2
• Requerimiento de suficiente
O2 en la region superior del
horno para in para
combustión completa
• Necesidad de diseño
apropiado de los sistemas de
enfriamiento para minimizar
el tiempo de re-formación
Los procesos a considerar
incluyen:
• Tratamiento con carbón
activado usando reactores de
lecho fijo o en movimiento
• Inyección de carbón
particulado a la corriente de
gases seguida de remoción
como polvo de filtro
Todavía es posible la
síntesis de novo si los
gases se enfrían a través
de la ventana de reformación
Las consideraciones incluyen:
• Eficiencia de proceso para la
fase vapor de los
contaminantes
• Tratamiento del ácido
clorhídrico usando
depuradores mientras el
agua y el CO2 se liberan al
aire luego del enfriamiento
Se ha demostrado que la
oxidación catalítica
destruye los
PCDD/PCDF con
menores tiempos de
residencia, menor
consumo de energía y
un 99% de eficiencia.
Debería eliminarse el
polvo de los gases de
salida antes de la
oxidación catalítica para
una máxima eficiencia.
También puede usarse
cal/mezclas de carbón
Niveles de desempeño a lograr
El nivel de eficiencia a lograr8 para las emisiones de PCDD/PCDF de los fundidores de cobre
secundario es < 0,1 ng EQT-I/Nm3.
8
1 ng (nanogramo) = 1 × 10-12 kilogramo (1 × 10-9 gramo); Nm3 = normal metro cúbico, volumen de gas seco medido
a 0 °C y 101.3 kPa. Para información sobre medición de toxicidad ver sección I.C, párrafo 3 de este documento.
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Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
149
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Metals Industries. Documento de referencia sobre MTD (BREF). Oficina del IPPC Europeo,
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Parvesse T. 2001. “Controlling Emissions from Halogenated Solvents.” Chemical Processing.
www.chemicalprocessing.com/Web_First/cp.nsf/ArticleID/NJEC-4VPKAW/.
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Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
(ii)
150
Plantas de sinterización en la industria del hierro y el acero
Resumen
Las plantas de sinterización en la industria del hierro y el acero constituyen una etapa de
pretratamiento en la producción de hierro mediante la cual se aglomeran por combustión las
partículas finas del mineral de hierro y, en algunas plantas, los desechos de óxido de hierro
secundario (polvos recolectados, laminillas de acero). La sinterización implica el calentamiento
de mineral de hierro fino con fundente y finos de coque o carbón y fundente para producir una
masa semifundida que solidifica en piezas o trozos porosos de sinterizado con las características
de tamaño y resistencia necesarias para alimentar el alto horno.
Parece ser que los PCDD y PCDF se forman en este proceso vía la síntesis de novo,
predominando generalmente los PCDF en el gas residual. El mecanismo de formación de
PCDD/PCDF parece comenzar en las regiones superiores del lecho de sinterización poco
después de la ignición, luego de lo cual las dioxinas, furanos y otros compuestos se condensan
por debajo de la carga más fría, a medida que la capa sinterizada avanza a lo largo de la cinta de
sinterización hacia el frente de llama.
Las medidas primarias identificadas para prevenir o minimizar la formación de PCDD/PCDF
durante la sinterización de hierro incluyen la operación estable y consistente de la planta, el
monitoreo continuo de los parámetros, la recirculación de los gases residuales, la minimización
de los materiales de alimentación contaminados con contaminantes orgánicos persistentes u
otros que conduzcan a la formación de estos últimos, y la preparación del material de
alimentación.
Entre las medidas secundarias identificadas para controlar o reducir las liberaciones de
PCDD/PCDF a partir de este proceso, encontramos: adsorción/absorción (por ejemplo,
inyección de carbón activado) y eliminación de polvos de alta eficiencia, como así también la
ulterior depuración húmeda de los gases residuales combinada con un efectivo tratamiento de
los efluentes líquidos del depurador y la disposición final de los lodos correspondientes en un
relleno o rellenamiento de seguridad.
Los niveles de desempeño a lograr por una planta de sinterización de hierro que opera según las
mejores técnicas disponibles son: < 0,2 ng EQT/Nm3.
1.
Descripción del proceso
Las plantas de sinterización de hierro están asociadas con la manufactura del hierro y el acero, a
menudo en fábricas integradas de acero. El proceso de sinterización es una etapa de pretratamiento
de la producción de hierro mediante la que se aglomeran por combustión partículas finas de
minerales de hierro y, en algunas plantas, desechos de óxidos de hierro secundario (polvos
recolectados, laminillas de acero). Es necesaria esta aglomeración para hacer posible el pasaje de
los gases calientes durante la subsiguiente operación del alto horno (PNUMA, 2003, pág. 60).
La sinterización implica el calentamiento de partículas finas de mineral de hierro con fundente y
finos de coque o carbón para producir una masa semihundida que solidifica en piezas o trozos
porosos de sinterizado con las características de tamaño y resistencia necesarias para alimentar el
alto horno. Se coloca el alimento humedecido como una capa o estrato sobre una reja o banda en
continuo movimiento. La superficie entra en ignición con quemadores a gas al comienzo de la
banda y se hace pasar el aire a través del lecho en movimiento, produciendo la quema del
combustible. Se controla la velocidad de la banda y del flujo de gas para asegurar que el quemado
de un extremo a otro (es decir, el punto en el cual la capa de combustible que se está quemando
alcanza la base de la banda) tenga lugar justo antes de la descarga del sinterizado. Se rompe
entonces en pedazos el sinterizado solidificado en un triturador y se enfría con aire. Se separa por
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
151
tamizado el producto que está fuera del rango de tamaño requerido, se retritura el material que
supera dicho tamaño y se recicla al proceso aquél otro que no lo alcanza. Las plantas de
sinterización ubicadas en una planta de acero reciclan partículas finas de mineral de hierro
provenientes de las operaciones de almacenamiento y manipuleo de materias primas, como
asimismo de los desechos de óxidos de hierro de las operaciones de la planta de acero y de los
sistemas de control ambiental. El mineral de hierro puede ser procesado también en plantas de
sinterización in situ (Environment Canada, 2001, pág. 18).
La flexibilidad del proceso de sinterización permite la conversión de una gran variedad de
materiales, incluyendo partículas finas de mineral de hierro, polvos capturados, concentrados
minerales y otros materiales con contenido de hierro de pequeño tamaño de partícula (por ejemplo,
laminillas de acero) a un aglomerado tipo clinker (Lankford et al., 1985, págs. 305–306).
Para la remoción de polvos, las gases de desecho son tratados habitualmente en un ciclón,
precipitador electrostático, depurador húmedo o filtro de tela.
La Figura 1 proporciona un esquema de planta de sinterización que emplea un depurador húmedo.
Figura 1. Diagrama de proceso de una planta de sinterización
Fuente: Hofstadler et al., 2003.
2.
Fuentes de los productos químicos listados en el Anexo C del
Convenio de Estocolmo
En lo que hace a estos productos químicos del Anexo C del Convenio de Estocolmo, se ha
identificado a la sinterización de hierro como fuente de PCDD y PCDF. Hay menor comprensión
respecto a la formación y liberación de hexaclorobencene (HCB) y bifenilos policlorados (PCB) a
partir de esta fuente potencial.
2.1.
2.1.1.
Liberaciones al aire
Información general sobre emisiones de las plantas de sinterización de hierro
Se ha extraído la siguiente información de Environment Canada, 2001, págs. 23–25.
“Las emisiones del proceso de sinterización surgen primariamente de las operaciones de
manipuleo de materiales, que resultan en polvo trasportado por el aire, y de la reacción de
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
152
combustión sobre la banda. Los gases de combustión de esta última fuente contienen polvo
incorporado directamente desde la banda junto con productos de combustión como CO,
CO2, SOx, NOx, y material particulado, las concentraciones de los cuales varían en función
de la calidad del combustible y las materias primas empleados, como asimismo de las
condiciones de combustión. Las emisiones a la atmósfera incluyen también compuestos
orgánicos volátiles (VOCs) - formados a partir del material volátil en la brisa de coque,
laminillas de acero con aceite, etc. - y dioxinas y furanos, formados a partir de materia
orgánica bajo ciertas condiciones de operación. Se volatilizan los metales a partir de las
materias primas empleadas, formándose los vapores ácidos a partir de los haluros presentes
en estas últimas.
Muy a menudo se limpia a los gases de combustión con precipitadores electrostáticos
(PESs), lo que reduce significativamente las emisiones de polvo pero tiene un efecto
mínimo en las emisiones gaseosas. Los depuradores con agua que algunas veces son
empleados para las plantas de sinterización pueden tener una menor eficiencia de
recolección de material particulado que los PESs, pero presentan una mayor eficiencia para
la recolección de emisiones gaseosas. Cantidades significativas de aceite en la materia
prima de alimentación pueden crear condiciones explosivas para el PES. Las emisiones de
trituración y tamizado del sinterizado se controlan habitualmente con PESs o filtros de tela.
Se trata a las aguas residuales, incluyendo el escurrimiento de las áreas de almacenamiento
de materiales, en una planta de tratamiento de efluentes que puede ser utilizada asimismo
para las descargas líquidas del alto horno.
Los desechos sólidos incluyen material refractario y lodos generados por el tratamiento del
agua del sistema de control de emisiones, en los casos en que se emplea un sistema
húmedo de control de emisiones. Se recicla a la banda el sinterizado que no alcanza el
tamaño requerido.”
2.1.2.
Emisiones de PCDD y PCDF
(William Lemmon y Asociados Ltd., 2004, págs. 20–21)
Los procesos mediante los que se forman PCDD/PCDF son complejos. Parece que en los procesos
de sinterización, los PCDD/PCDF se forman via la síntesis de novo predominando, en general, el
PCDF en los gases de desecho de las mismas.
Parece que el mecanismo de formación de PCDD/PCDF se inicia en las regiones superiores del
lecho de sinterización poco después de la ignición, y que entonces las dioxinas/furanos y otros
compuestos se condensan por debajo, en la parte más fría de la carga, mientras la capa de
sinterizado avanza a lo largo de la banda hacia el punto de quemado de extremo a extremo. El
proceso de volatilización y condensación continua hasta que la temperatura de la carga más fría
ubicada por debajo aumenta lo suficiente como para prevenir la condensación, yéndose los
PCDD/PCDF con los gases de salida. Esto parece incrementarse rápidamente y llegar al punto
culminante justo antes del quemado toatal, decreciendo luego velozmente al mínimo. Ello está
sostenido por la comparación entre el perfil dioxinas/furanos y el perfil de temperaturas a lo largo
de la banda de sinterización, realizada en varios estudios.
Se ha demostrado que la cantidad de PCDD y PCDF formados aumenta con el incremento del
contenido de carbono y cloro. Algunos de los materiales de alimentación empleados habitualmente
por las plantas de sinterización contienen carbono y cloruros.
2.1.3.
Hallazgos de investigación interesantes
(William Lemmon y Asociados Ltd., 2004)
Parece que la composición de la mezcla de alimentación tiene un impacto en la formación de
PCDD/PCDF, es decir, el incremento del contenido de cloro resulta en un aumento de la formación
de PCDD/PCDF, mientras que el reemplazo del coque como combustible por coque de antracita
parece reducir la concentración de PCDD/PCDF.
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
153
La forma del combustible sólido puede también incidir en las emisiones de furanos. En el programa
de un laboratorio de investigación japonés, el carbón, el grafito y el coque activado redujeron las
emisiones de dibenzofuranos pentaclorados en aproximadamente un 90%.
Los parámetros operativos del proceso de sinterización parecen tener impacto en la formación de
PCDD/PCDF.
2.2.
Liberaciones a otros medios
Sólo se ha identificado información alguna respecto a liberaciones de los productos químicos
listados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo, provenientes de operaciones de sinterización
de hierro, a otros medios como aguas residuales o polvos recolectados.
3.
Alternativas
De acuerdo al Convenio de Estocolmo, cuando se está considerando la propuesta de construcción
de una nueva planta de sinterización de hierro debería prestarse atención prioritaria a prácticas,
técnicas o procesos alternativos que presentan similar utilidad pero evitan la formación y liberación
de los productos químicos del Anexo C.
Los procesos alternativos de la sinterización de hierro incluyen:
•
Proceso FASTMET: Este proceso convierte la alimentación de pellets de óxido de hierro,
partículas finas de óxido, y/o desechos de fábricas de acero en hierro metálico, dando como
resultado directamente hierro reducido adecuado para su uso en un alto horno. Se ha
informado que la concentración de PCDD y PCDF en las emisiones del proceso
FASTMET es de < 0,1 ng EQT/m3.9
•
Procesos de reducción directa: Esta técnica procesa mineral de hierro para producir
directamente hierro reducido que puede ser empleado como material de alimentación en los
hornos de arco eléctrico de la manufactura de acero, en los altos hornos de producción de
hierro o en los hornos básicos de fabricación de acero al oxígeno. Se reforma el gas natural
para dar hidrógeno y dióxido de carbono, dónde el hidrógeno es el reductor utilizado para
producir el hierro directamente reducido. La disponibilidad y el costo del gas natural
incidirá en la factibilidad de uso de esta técnica.
•
Procesos de fundición directa: La fundición directa reemplaza la combinación tradicional
de planta de sinterización, horno de coque, y alto horno para producir hierro fundido. Un
buen número de procesos de fundición directa está evolucionando, encontrándose en
diferentes estadios de desarrollo y comercialización.
4.
Medidas primarias y secundarias
Más abajo se delinean medidas primarias y secundarias para reducir las emisiones de PCDD y
PCDF provenientes de procesos de sinterización. Mucho de este material ha sido extraído de
William Lemmon y Asociados Ltd., 2004.
El grado de reducción posible de las emisiones sólo con la implementación de medidas primarias
no es fácil de conocer rápidamente. Se recomienda, por lo tanto, prestar atención a la
implementación conjunta de medidas primarias y secundarias en las plantas existentes.
4.1.
Medidas primarias
Se entiende a las medidas primarias como aquéllas de prevención de contaminación capaces de
prevenir o minimizar la formación y liberación de los productos químicos enumerados en el Anexo
C. Se hace referencia a éstas como optimización del proceso o medidas de integración. La
prevención de la contaminación se define como: “El uso de procesos, prácticas, materiales,
9
1 ng (nanogramo) = 1 × 10-12 kilogramo (1 × 10-9 gramo); Nm3 = normal metro cúbico, volumen de gas seco medido
a 0 °C y 101.3 kPa. Para información sobre medición de toxicidad ver sección I.C, párrafo 3 del presente documento.
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
154
productos o energía que impiden o minimizan la creación de contaminantes y desechos,
reduciendo el riesgo total para la salud y el ambiente” (ver sección III.B del presente documento).
Se han identificado medidas primarias que pueden asistir en la prevención y minimización de la
formación y liberación de los productos químicos del Anexo C. No se tiene concimiento respecto a
reducciones de emisiones asociadas a la sola implementación de las medidas primarias enumeradas
a continuación. Se recomienda que tales medidas primarias sean aplicadas conjuntamente con
medidas secundarias apropiadas que aseguren la mayor minimización y reducción posibles. Las
medidas primarias identificadas incluyen:
4.1.1.
Operación estable y consistente de la banda de sinterización
Las investigaciones realizadas han demostrado que se forman los PCDD/PCDF en el mismo lecho
de sinterización, probablemente justo antes del frente de llama, a medida que los gases calientes
son conducidos a través del lecho. Se ha demostrado que las disrupciones del frente de llama (es
decir, condiciones de estado no estacionario) resultan en una mayor emisión de PCDD/PCDF.
Debe operarse a las bandas de sinterización de manera de mantener condiciones de proceso
consistentes y estables (es decir, operaciones en estado estacionario, minimización de alteraciones
del proceso) con el objeto de minimizar la formación y liberación de PCDD, PCDF y otros
contaminantes. Las condiciones de operación que requieren manejo consistente incluyen: velocidad
de la banda, composición del lecho (mezcla consistente de materiales revertidos, minimización del
ingreso de cloruros), altura del lecho, uso de aditivos (por ejemplo, la adición de cal quemada
puede ayudar a reducir la formación de PCDD/PCDF), minimización del contenido de aceite en
laminillas de acero, minimización de la infiltración de aire a través de la banda y los sistemas de
ductos y de acondicionamiento de gases de salida, y minimización de las detenciones de la banda.
Esta aproximación redundará también en mejoras beneficiosas del desempeño operativo (por
ejemplo, productividad, calidad del sinterizado, eficiencia energética) (Comisión Europea, 2000,
pág. 47; IPPC, 2001, pág. 39).
4.1.2.
Monitoreo continuo de parámetros
Debería emplearse un sistema continuo de monitoreo de parámetros para aegurar la operación
óptima de la banda de sinterización y de los sistemas de acondicionamiento de gases de salida. Se
miden varios parámetros durante las pruebas de emisión para determinar la correlación entre el
valor del parámetro y las emisiones de chimenea. Los parámetros identificados son entonces
monitoreados continuamente y comparados con los valores óptimos. Puede darse la alarma de
acuerdo a las variaciones de los valores de los distintos parámetros y encararse acciones correctivas
para mantener una óptima operación de la banda de sinterización y del sistema de control de
emisiones.
Los parámetros operativos a monitorear incluyen dispositivos reguladores, caída de presión,
velocidad del flujo de agua del depurador, opacidad promedio y velocidad de la banda.
Los operadores de las plantas de sinterización deberían preparar un plan específico del sitio para el
sistema de monitoreo continuo de parámentros que encare la instalación, desempeño, operación y
mantenimiento, reaseguro de calidad - mantenimiento de registros, y procedimientos para informes,
debiendo llevar un registro que documente la conformidad con los requerimientos de monitoreo
identificados y el plan de operación y mantenimiento (EPA, 2003).
4.1.3.
Recirculación de los gases de salida
Se ha demostrado que la recirculación de gases de sinterización (gas de desecho) minimiza la
emisión de contaminantes y reduce la cantidad de los mismos que requiere tratamiento al fin de
cañería. La recirculación de parte de los gases de salida de toda la banda de sinterización, o la
recirculación de los gases de salida por secciones, pueden minimizar la formación y liberación de
contaminantes. Para información ulterior sobre esta técnica ver ECSC, 2003 y Comisión Europea,
2000, págs. 56–62.
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155
El reciclado de los gases de salida de la sinterización puede reducir las emisiones de PCDD/PCDF,
NOx y SO2.
4.1.4.
Selección del material de alimentación
Deben minimizarse las sustancias no deseadas en la alimentación a la banda de sinterización, las
que incluyen contaminantes orgánicos persistentes y otras sustancias asociadas a la formación de
PCDD/PCDF, HCB y PCB (por ejemplo, cloro/cloruros, carbono, precursores y aceites).
Debería llevarse a cabo una revisión de los ingresos de alimentación para determinar su
composición, estructura y concentración de sustancias asociadas a contaminantes orgánicos
persistentes y su formación. Deberían identificarse las opciones para eliminar o reducir estas
sustancias no deseadas del material de alimentación. Por ejemplo:
•
Remoción del contaminante del material (por ejemplo, eliminación de aceites de laminillas de
acero);
•
Sustitución del material (por ejemplo, reemplazo de brisa de coque con antracita);
•
Evitar el uso de material contaminado (por ejemplo, evitar procesar polvos del precipitador
electrostático de la sinterización, que han demostrado incrementar la formación y liberación de
PCDD/PCDF) (Kasai et al., 2001);
•
Especificación de límites sobre concentraciones permisibles de sustancias no deseadas (por
ejemplo, el contenido de aceites de la alimentación debería limitarse a menos del 0,02%) (EPA,
2003).
Deberían desarrollarse e implementarse procedimientos documentados para llevar a cabo los
cambios apropiados.
4.1.5.
Preparación del material de alimentación
Los materiales finos de alimentación (por ejemplo, polvos recolectados) deberían aglomerarse
adecuadamente antes de ser colocados sobre la banda de sinterización; debería mezclarse
íntimamente a los materiales de alimentación. Estas medidas minimizarán la formación e
incorporación de contaminantes en los gases de desecho, al igual que también minimizarán las
emisiones fugitivas.
4.2.
Medidas secundarias
Se entiende a las medidas secundarias como a las técnicas o tecnologías de control de
contaminación descritas, algunas veces, como tratamientos a fin de cañería.
Las medidas primarias identificadas previamente deberían ser implementadas conjuntamente con
apropiadas medidas secundarias para asegurar la mayor minimización y reducción de emisiones
posible. Las medidas que han demostrado minimizar y reducir efectivamente las emisiones de
PCDD y PCDF incluyen:
4.2.1.
Técnicas de remoción
4.2.1.1.
Adsorción/absorción y eliminación de polvos de alta eficiencia
Esta técnica implica la sorción de PCDD/PCDF a un material como carbón activado,
conjuntamente con un efectivo control de material particulado (eliminación de polvos).
En la tecnología de carbón activado regenerable (William Lemmon y Asociados Ltd., 2004), se
utiliza un precipitador electrostático para reducir la concentración de polvos en los gases de salida
antes de entrar a la unidad de carbón activado. El gas de desecho pasa a través de un lecho de
gránulos de carbón de leña en movimiento lento que actúa como filtro/medio de adsorción. Se
descarga el carbón de leña usado y se lo transfiere a un regenerador, donde se lo calienta a elevadas
temperaturas, descomponiéndose y destruyéndose los PCDD/PCDF adsorbidos a aquél dentro de la
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156
atmósfera inerte del regenerador. Esta técnica ha demostrado reducir las emisiones a 0,1 a < 0,3 ng
EQT/m3.
Otra técnica de sorción es la inyección de lignito o carbón activado conjuntamente con un filtro de
tela. Los PCDD/PCDF son sorbidos en el material inyectado, y éste es recolectado en el filtro de
tela. Asociada a una buena operación de la banda de sinterizado, esta técnica produce
concentraciones de emisión de PCDD/PCDF dentro del rango de 0,1 a 0,5 ng EQT/m3 (IPPC, 2001,
pág. 135).
4.2.1.2.
Sistema depurador húmedo fino
El sistema depurador Airfine, desarrollado por Voest Alpine Industries (Austria), ha demostrado
reducir efectivamente las concentraciones de las emisiones a 0,2 a 0,4 ng EQT/m3. El sistema
depurador utiliza un flujo de agua a contracorriente de los gases de desecho ascendentes para
depurar las partículas gruesas y los componentes gaseosos - por ejemplo, dióxido de azufre (SO2) -,
y para lograr el enfriamiento brusco de los gases de desecho citados. (Puede emplearse también
corriente arriba un precipitador electrostático para una eliminación de polvos primaria) Puede
agregarse soda cáustica para mejorar la absorción de SO2. Continúa el afinado con un depurador,
cuya característica principal es el empleo de un chorro de niebla a alta presión, en co-corriente con
el flujo de gases, para remover impurezas. Boquillas duales eyectan al agua y al aire comprimido
(creando gotitas microscópicas) para remover las partículas de polvo finas, PCDD y PCDF
(William Lemmon y Asociados Ltd., 2004, págs. 29–30; Comisión Europea, 2000, págs. 72–74).
Debería combinarse esta técnica con un efectivo tratamiento de las aguas residuales del depurador
y los lodos residuales deberían ser dispuestos en un rellenamiento de seguridad (Comisión Europea,
2000).
4.2.2.
Medidas generales
Las siguientes medidas pueden ayudar a asistir a la minimización de emisión de contaminantes,
pero deberían combinarse con otras medidas (por ejemplo, adsorción/absorción, recirculación de
gases de salida) para un efectivo control de la formación y liberación de PCDD/PCDF.
4.2.2.1.
Eliminación de polvos de los gases de salida de la sinterización
Se ha sugerido que una efectiva remoción de polvos puede ayudar a reducir las emisiones de PCDD
y PCDF. Las partículas finas de los gases de salida de la sinterización presentan un área superficial
sumamente grande para la adsorción y condensación de contaminantes gaseosos, incluyendo PCDD
y PCDF (Hofstadler et al., 2003). La mejor técnica disponible para la eliminación de polvos es la
utilización de filtros de tela para remover material particulado, técnica que está asociada a
concentraciones de material particulado en las emisiones de < 10 a < 30 mg/m3 (UNECE, 1998;
IPPC, 2001, pág. 131).
Otras opciones de eliminación de polvos empleadas comúnmente en este caso son los
precipitadores electrostáticos y los depuradores húmedos. La eficiencia de remoción de material
particulado no es tan alta como la de los filtros de tela. El buen desempeño de precipitadores
electrostáticos y depuradores húmedos gaseosos de alta eficiencia se asocia a concentraciones de
material particulado de < 30 a 50 mg/m3 (IPPC, 2001; William Lemmon y Asociados Ltd., 2004,
pág. 26; UNECE, 1998).
Deberían requerirse y ponerse en práctica, tanto para la alimentación como para la descarga,
sistemas adecuados de control de captura por tamaños y de eliminación de polvos.
4.2.2.2.
Colocación de campana a la banda de sinterización
La colocación de campana a la banda de sinterización reduce las emisiones fugitivas del proceso y
permite el uso de otras técnicas, como la recirculación de gas de desecho.
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
5.
Investigación emergente
5.1.
Oxidación catalítica
157
Se ha empleado la reducción catalítica selectiva para controlar emisiones de NOx de una serie de
procesos industriales, incluyendo la sinterización de hierro. La reducción catalítica selectiva
modificada (es decir, área reactiva aumentada) y los procesos catalíticos selectivos han demostrado
descomponer los PCDD y PCDF contenidos en los gases de salida, probablemente mediante
reacciones de oxidación catalítica. Puede considerarse que se trata de una técnica emergente con
potencial para reducir emisiones de contaminantes orgánicos persistentes provenientes de las
plantas de sinterización de hierro y otras aplicaciones.
Un estudio que investigó las emisiones de chimenea de cuatro plantas de sinterización permitió
observar menores concentraciones de PCDD/PCDF (0,995–2,06 ng EQT/Nm3) en los gases de
chimenea de las plantas con reducción catalítica selectiva frente a una que no contaba con este
proceso (3,10 ng EQT/Nm3), a la vez que hizo posible ver que el nivel de cloración de los
PCDD/PCDF era también menor para las plantas con reducción catalítica selectiva. Se comprobó
que la reducción catalítica selectiva descompone verdaderamente a los PCDD/PCDF, requisito que
no necesariamente sería suficiente para convertirla en la única tecnología de destrucción de
PCDD/PCDF para cumplir con límites de emisión restrictivos. Pueden requerirse técnicas
complementarias (por ejemplo, inyección de carbón activado) (Wang et al., 2003, págs. 1123–
1129).
Se necesitan ulteriores estudios sobre el uso de la reducción catalítica selectiva y otras técnicas de
oxidación catalítica en la sinterización de hierro para determinar su valor y efectividad en materia
de destrucción y reducción de los PCDD/PCDF liberados por esta fuente.
5.2.
Inyección de urea
En el Reino Unido se han efectuado pruebas con inyección de urea para suprimir la formación de
dioxinas y furanos en la sinterización de hierro. Se agregaron cantidades controladas de pepitas de
urea a la banda de sinterización, pensándose que esta técnica previene o reduce las emisiones tanto
de PCDD/PCDF como de dióxido de azufre. Los ensayos indican que la formación de
PCDD/PCDF se redujo aproximadamente en un 50%. Se estimó que un 50% de reducción en los
PCDD/PCDF lograría concentraciones en la emisión de 0,5 ng EQT/m3. Se estimaron los costos de
capital en UK£0,5 a £1,0 millones por planta (aproximadamente US$0,9 millones a US$1,8
millones) (Entec UK Ltd., 2003, págs. D10–D20).
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
6.
158
Resumen de medidas
Las Tablas 1 y 2 presentan un resumen de las medidas discutidas en las secciones anteriores.
Tabla 1. Alternativas y requerimientos para nuevas plantas de sinterización de hierro
Medida
Procesos
alternativos
Requisitos de
desempeño
Descripción
Debería dársele
consideración prioritaria a
los procesos alternativos
con menores impactos
ambientales potenciales
que la sinterización de
hierro tradicional
Debe permitirse que las
plantas de sinterización
nuevas logren niveles de
desempeño e informes más
restrictivos asociados a las
mejores técnicas
disponibles
Consideraciones
Los ejemplos incluyen:
• FASTMET
• Reducción directa de
hierro
• Fundición directa
Otros comentarios
Deberían considerarse
las medidas primarias y
secundarias listadas en
la Tabla 2 más abajo
Los requisitos de
desempeño a lograr
deberían incluir:
< 0,2 ng EQT/Rm3 para
PCDD/PCDF
< 20 mg/Rm3 para
material particulado
Tabla 2. Resumen de medidas primarias y secundarias para plantas de sinterización de
hierro
Medida
Descripción
Medidas primarias
Debería operarse a la banda
Operación
de sinterización
estable y
consistente de manteniendo condiciones
operativas consistentes y
la planta de
estables (es decir,
sinterización
condiciones de estado
estacionario, minimización
de alteraciones del proceso)
a fin de minimizar la
formación de PCDD, PCDF
y otros contaminantes
Monitoreo
continuo de
parámetros
Debería usarse un sistema
de monitoreo continuo de
parámetros para asegurar
una operación óptima de la
banda de sinterización y de
los sistemas
acondicionadores de gases
de salida
Consideraciones
Otros comentarios
Las condiciones para
optimizar la operación de
la banda incluyen:
• Minimización de
paradas
• Velocidad de banda
constante
• Composición del lecho
• Altura del lecho
• Aditivos (p.ej., cal
quemada)
• Minimización
contenido de aceites
• Minimización de
infiltración de aire
Deberían establecerse
correlaciones entre los
valores de los parámetros
y las emisiones de
chimenea (operación
estable). Se monitorea
entonces continuamente a
los parámetros para
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Esta aproximación
tendrá co-beneficios
como incremento de
productividad, mayor
calidad de sinterizado
y mejora de la
eficiencia energética
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Medida
Recirculación
de gases de
desecho
Selección de
materiasl de
alimentación:
Minimización
de materiales
de
alimentación
contaminados
con
contaminantes
orgánicos
persistentes o
que conducen
a su formación
Preparación
del material de
alimentación
Descripción
Los operadores deberían
preparar un plan específico
del sitio para el sistema de
monitoreo continuo de
parámetros y llevar
registros que documenten
la conformidad con el plan
Debería reciclarse
nuevamente a los gases de
desecho a la banda de
sinterización para
minimizar emisiones
contaminantes y reducir la
cantidad de gases de salida
que requieren tratamiento a
fin de cañería
Debe realizarse una
revisión de materiales de
alimentación y la
identificación de insumos
y/o procedimientos
alternativos que minimicen
insumos no deseados.
Se deberían desarrollar e
implementar
procedimientos
documentados patra llevar
a cabo los cambios
apropiados.
Consideraciones
contrastarlos con los
valores óptimos. Cuando
ocurran desviaciones
significativas, el sistema
puede dar la alarma y se
pueden tomar medidas
correctivas.
La reciculación de gases
de desecho puede implicar
el reciclado de parte de
los gases de salida
provenientes de toda la
banda de sinterización, o
la recirculación de los
gases de salida por
secciones
Los ejemplos incluyen:
• Remoción de
contaminantes del
(p.ej., eliminar aceites
de laminillas de acero)
• Sustitución del
material (p.ej.,
reemplazo de brisa de
coque por antracita)
• Evitar el uso del
material (p.ej., polvo
recolectado del
precipitador
electrostático de la
sinterización)
• Especificación de
límites sobre
concentraciones
permisibles de
sustancias no deseadas
(p.ej., debería limitarse
el contenido de aceite
en la alimentación a
menos del 0,02%)
Debería aglomerarse el
material fino (p.ej., polvos
recolectados) antes de
colocarlo sobre la banda de
sinterización. Los
materiales de alimentación
deberían estar íntimamente
mezclados antes de ser
colocados sobre la banda de
sinterización.
159
Otros comentarios
Esta técnica resultará
sólo en una modesta
reducción de PCDD /
PCDF
Estas medidas
ayudarán a reducir la
incorporación de
contaminantes en el
gas de desecho y a
minimizar las
emisiones fugitivas
Medidas secundarias
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160
Medida
Descripción
Consideraciones
Otros comentarios
Las siguientes medidas secundarias pueden reducir efectivamente las emisiones de PCDD/PCDF y
deben ser consideradas como ejemplo de mejores técnicas disponibles
Dos técnicas de adsorción Estas técnicas están
El uso de esta técnica
Adsorción/
debería incluir una etapa de han sido comprobadas:
absorción y
asociadas a los
eliminación de adsorción junto con un
siguientes niveles de
• Tecnología de carbón
polvos de alta control de material
concentración en
activado regenerable
particulado de alta
eficiencia
emisiones:
mediante la que los
eficiencia como
< 0,3 ng EQT/m3
gases de salida se
componentes clave del
limpian primero en un 0,1 a 0,5 ng EQT/ m3
sistema de
precipitador
acondicionamiento de gases
electrostático, y pasan
de salida
luego a través de un
lecho de adsorción
(carbón de leña) en
movimiento que tanto
adsorbe PCDD/PCDF
como filtra partículas.
El material de
adsorción es entonces
regenerado.
• Inyección de carbón
activado, lignito u otro
material adsorbente
similar a la corriente
de gases seguida de
eliminación de polvos
con filtros de tela
El sistema de
El uso de esta técnica
depuración húmeda
debería incluir un
bajo la marca
depurador húmedo a
registrada Airfine®,
contracorriente preliminar
desarrollado por Voest
para el enfriamiento brusco
Alpine Industries, ha
de los gases y la remoción
demostrado reducir las
de las partículas más
concentraciones de
grandes, seguido de un
emisión a 0,2 a 0,4 ng
refinado con depurador que
EQT/m3
emplea chorro de niebla a
alta presión en co-corriente
con los gases de salida para
remover partículas finas e
impurezas
Las siguientes medidas secundarias no deben ser consideradas mejores técnicas disponibles por sí
mismas. Para una efectiva minimización y reducción de PCDD, PCDF y otros contaminantes
orgánicos persistentes, deben emplearse las siguiente medidas en concertación con otras que hayan
sido identificadas.
Los filtros de tela han
Deberían eliminarse los
Otras técnicas de
Eliminación
demostrado reducir las
polvos de los gases de
eliminación de polvos
de polvos de
emisiones de partículas de utilizadas incluyen
desecho mediante técnicas
los gases de
los gases de salida a < 10
de alta eficiencia, ya que
precipitadores
desecho
a < 30 mg/m3
éstas ayudan a minimizar
electrostáticos y
las emisiones de
depuradores de alta
Refinado con
depuración
húmeda de
gases de
desecho
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Medida
Colocación de
campana a la
banda de
sinterización
7.
Descripción
PCDD/PCDF. Una de las
mejores técnicas
disponibles recomendadas
para ello son los filtros de
tela.
Debería colocarse una
campana en los extremos
de alimentación y descarga
de la banda de
sinterización, la que debe
ser controlada para
capturar y eliminar los
polvos de las emisiones
fugitivas.
Debería colocarse una
campana a la banda de
sinterización para
minimizar las emisiones
fugitivas del proceso
Consideraciones
161
Otros comentarios
eficiencia. El buen
desempeño de estas
tecnologías está
asociado a
concentraciones de
partículas de < 30 a 50
mg/m3
La colocación de una
campana a la banda
hará posible el uso de
otras medidas, como la
recirculación de gases
de desecho
Niveles de desempeño a lograr
Sólo se identificaron los niveles de desempeño a lograr para las emisiones de PCDD/PCDF. No se
identivicaron niveles para otros productos químicos del Anexo C ni para liberaciones a otros
medios.
Los niveles de desempeño a lograr para emisiones de PCDD/PCDF provenientes de plantas de
sinterización de hierro se identifican en la Tabla 3.
Tabla 3. Desempeño a lograr para emisiones de PCDD/PCDF
Tipo de fuente
Valor límite de
emisión
Plantas nuevas
Adsorcón/absorción y eliminación de polvos
de alta eficiencia
Sistema de refinado con depurador húmedo
< 0,2 ng EQT/Nm3
0,1 a 0,5 ng
EQT/Nm3
0,2 a 0,4 ng
EQT/Nm3
Referencias
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Iron and Steel. Documento de Referencia sobre MTD (BREF). Oficina del IPPC Europeo, Sevillae,
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Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
162
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Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
163
(iii) Producción de aluminio secundario
Resumen
La fundición de aluminio secundario implica la producción del mismo a partir de productos
usados de dicho metal, los que son procesados para recuperar metales por pretratamiento,
fundición y refinado.
Se utilizan combustibles, fundentes y aleaciones, mientras que la remoción del magnesio se
practica mediante la adición de cloro, cloruro de aluminio o compuestos orgánicos clorados. La
formación de los compuestos químicos listados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo
ocurre, probablemente, como consecuencia de los compuestos orgánicos de la alimentación, de
los compuestos clorados y de las temperaturas de entre 250° y 500 °C.
Las mejores técnicas disponibles incluyen: hornos de alta temperatura muy avanzados,
alimentación libre de aceites y cloro (si se dispone de alternativas), cámara de combustión
secundaria con enfriamiento brusco, adsorción con carbón activado y filtros de tela para
eliminación de polvos.
Los niveles de desempeño a lograr en este caso son: < 0,1 ng EQT-I/Nm3.
1.
Descripción del proceso
Los procesos utilizados en la fundición secundaria de aluminio dependen del material de
alimentación. El pretratamiento, el tipo de horno y los fundentes a emplear variarán con cada
instalación. Los procesos de producción implican el pretratamiento de la chatarra y la fundición /
refinado. Los métodos de pretratamiento incluyen limpieza mecánica, pirometalúrgica e
hidrometalúrgica. La fundición se lleva a cabo mediante hornos reverberatorios o rotativos.
La alimentación consiste en chatarra de proceso, latas usadas de bebidas, chapas, extrusiones,
chatarra comercial, elementos torneados y laminados o vaciados de metal. También se recicla como
alimento a las sobrenadantes y escorias de sales provenientes del proceso de fundición secundaria.
La preclasificación de la chatarra en los grupos de aleaciones deseados puede reducir el tiempo de
proceso. La chatarra está contaminada a menudo con aceites o revestimientos que deben ser
removidos para reducir las emisiones y mejorar la velocidad de fundición (Comisión Europea,
2001, pág. 279).
El siguiente resumen del proceso ha sido extraído de EPA, 1994:
“La mayoría de las instalaciones de recuperación secundaria de aluminio utilizan procesos
“batch” para las operaciones de fundición y refinado. Se emplea el horno de fundición para
fundir la chatarra y remover impurezas y gases incorporados. El aluminio fundido es
bombeado entonces a un horno de conservación. Éstos se adaptan mejor para la aleación
final y para cualquier ajuste necesario adicional que asegure que el aluminio cumple con
las especificaciones de producto. El vertido tiene lugar desde el horno de conservación, ya
sea en moldes o como alimentación en dispositivos de vaciado continuo.
Las operaciones de fundición y refinado pueden implicar los siguientes pasos: carga,
fundición, agregado de fundentes, eliminación de magnesio, degasificación, aleación,
eliminación de espumas y vertido. La carga consiste en colocar la chatarra de aluminio
pretratada en un baño de aluminio fundido (taco) que se mantiene en los hornos de
fundición. Se coloca normalmente a esta chatarra, mezclada con fundentes, en el pozo de
carga del horno, donde el calor del aluminio fundido que rodea a la chatarra produce su
fundido por conducción. Los materiales fundentes se combinan con los contaminados y
flotan hacia la superficie del aluminio atrapando impurezas y proporcionando una barrera
(de hasta 15 cm de espesor) que reduce la oxidación del aluminio fundido. Se emplean
métodos mecánicos que sumergen la chatarra en el taco tan pronto como sea posible a fin
de minimizar la oxidación del aluminio (pérdida de fundición).
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
164
La eliminación de magnesio reduce el contenido de éste en la carga fundida. En el pasado,
cuando ésto se hacía con cloro líquido, se inyectaba el cloro a presión para reaccionar con
el magnesio mientras el cloro burbujeaba hacia la superficie. El cloro a presión era liberado
mediante lanzas de carbón dirigidas hacia abajo de la superficie del taco, generando
grandes emisiones de cloro. Este proceso de lanzas de carbón ha sido reemplazado por otro
reciente de eliminación de magnesio con cloro y aluminio, en el que se dosifica cloro
gaseoso al conducto de descarga de la bomba de circulación. Se anticipa que las
reducciones en materia de emisiones de cloro (bajo la forma de compuestos de cloruros)
serán informadas en el futuro. En las operaciones de eliminación de magnesio también se
utilizan otros agentes y fundentes clorados, como el cloruro de aluminio anhidro o
compuestos orgánicos clorados.
La degasificación es un proceso que remueve los gases incorporados en el aluminio
fundido. Se liberan gases inertes a alta presión por debajo de la superficie fundida para
producir una agitación violenta, lo que causa que los gases incorporados asciendan a la
superficie para ser absorbidos por el fundente flotante.
La aleación combina al aluminio con un reactivo de aleación para modificar su resistencia
y ductilidad. La operación de eliminación de sobrenadantes remueve físicamente los
fundentes semisólidos contaminados (escoria o espuma) sacándolos con un cucharón de la
superficie del fundido.”
Figura 1. Fundición secundaria de aluminio
Pretratamiento
Fundición/refinado
Cloro
Productos
Fundente Combustible
Fundición/refinado
reverberatorio
(cloro)
Fluor
Fundente Combustible
Fundición/refinado
reverberatorio
(fluor)
Chatarra de
aluminio tratada
Lingotes de aleación
Lingotes pequeños
Barras cortadas
Proyectiles
Metal caliente
Fundente Combustible
Crisol
fundición/refinado
Inducción
fundición/refinado
Electricidad
Endurecedores
Fundente
Fuente: EPA, 1994.
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2.
165
Fuentes de los productos químicos listados en el Anexo C del
Convenio de Estocolmo
La generación de dibenzo-p-dioxinas plocloradas (PCDD) y dibenzofuranos policlorados se debe
probablemente a la presencia de contaminantes orgánicos y plásticos en el material de alimentación
con la adición de cloro y cloruros durante el proceso de fundición.
2.1.
Información general sobre emisiones de los fundidores de aluminio secundario
(Comisión Europea, 2001, págs. 294–300)
Las emisiones potenciales al aire incluyen polvos, compuestos metálicos, cloruros, óxidos de
nitrógeno (NOx), dióxido de azufre (SO2) y compuestos orgánicos como PCDD/PCDF y monóxido
de carbono (CO). Puede generarse también amoníaco debido a un inadecuado almacenamiento,
tratamiento y transporte de sobrenadantes. Puede removerse a los compuestos clorados mediante
depuradores húmedos o secos, minimizándose su formación con un buen control y el uso de
mezclas de cloro y gases inertes. Pueden emplearse quemadores de bajo NOx y combustibles con
bajo contenido de azufre para disminuir las emisiones de NOx y SO2.
“Se utiliza el postquemado para destruir a los materiales orgánicos que escapan de la zona
de combustión, a la vez que se practica también la inyección de materiales de tratamiento
como cal, bicarbonato de sodio y carbono. La mayoría de las instalaciones emplea entonces
filtros de manga o cerámicos (de alta eficiencia) para remover polvos, quedando las
emisiones dentro del rango de 0,6 a 20 mg/Nm3. A menudo, estos filtros están precedidos
de un arrestallamas/parachispas o cámara de enfriamiento que les proporciona protección.
Para practicar una recuperación de energía se usan comúnmente quemadores
recuperativos” (Comisión Europea, 2001).
2.2.
Emisiones de PCDD/PCDF al aire
Se forman PCDD/PCDF durante la fundición de metales a través de una combustión incompleta o
por síntesis de novo cuando hay compuestos orgánicos y clorados, como aceites o plásticos, en el
material de alimentación. La alimentación secundaria consiste a menudo en chatarra contaminada.
“La presencia de aceites y otros materiales orgánicos en la chatarra u otras fuentes de
carbono (combustibles y reductores parcialmente quemados, como el coque) puede
producir partículas de carbono finas que reaccionan con los cloruros inorgánicos o el cloro
ligado orgánicamente, en un rango de temperaturas comprendido entre 250 y 500 °C, para
producir PCDD/PCDF. Se conoce a este proceso como síntesis de novo, la que es
catalizada por la presencia de metales como cobre o hierro.
Aunque los PCDD/PCDF son destruidos a altas temperaturas (por encima de 850 °C) en
presencia de oxígeno, todavía es posible que se produzca el proceso de la síntesis de novo
mientras los gases se enfrían a través de la “ventana de re-formación”, la que puede estar
presente en los sistemas de abatimiento y en las partes más frías del horno, p.ej., el área de
alimentación. Para prevenir la síntesis de novo se presta atención, en el diseño de los
sistemas de enfriamiento, a la minimización de los tiempos de residencia en esta ventana.”
(Comisión Europea, 2001, pág. 133).
“Una quema deficiente del combustible o del contenido orgánico del material de
alimentación puede resultar en la emisión de materiales orgánicos. Para optimizar la
combustión se emplean quemadores y hornos efectivos. Si van a ser alimentados al horno,
debe tenerse en cuenta a las velocidades pico de combustión de los materiales orgánicos
incluidos. Se ha informado que una pre-limpieza de chatarra remueve gan parte del
material orgánico y mejora la velocidad de fundición. El empleo de mezclas de cloro para
la degasificación y la remoción de magnesio, como asimismo el de cloruros (fundente
salino), proveerán fuentes de cloro para una potencial formación de PCDD/PCDF”
(Comisión Europea, 2001, pág. 297).
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2.3.
166
Liberaciones a otros medios
(Comisión Europea, 2001, págs. 294–300)
“La producción de aluminio a partir de materias primas secundarias es, esencialmente, un
proceso seco. La descarga de aguas residuales se limita habitualmente al agua de
enfriamiento, la que a menudo es recirculada, y al escurrimiento pluvial de techos y
superficies. El escurrimiento pluvial puede estar contaminado por el almacenamiento al
aire libre de las materias primas, como es el caso de chatarra con aceite y sólidos
depositados.
Las escorias salinas surgen cuando se utilizan mezclas de cloruro de sodio y de potasio
para cubrir el metal fundido a fin de prevenir la oxidación, incrementar el rendimiento y
aumentar la eficiencia térmica. Estas escorias se producen generalmente en hornos
rotativos y pueden generar un impacto ambiental si son depositadas sobre el terreno. Se
emplea a los sobrenadantes como materia prima en otras partes de la industria del aluminio
secundario, siendo algunas veces pretratadas por molido y clasificación con aire para
separar el aluminio del óxido de aluminio. Los filtros gastados del tratamiento de metales
son sometidos habitualmente a disposición final. En los casos en que se usa bicarbonato de
sodio para la limpieza de gases, puede recuperarse a los residuos sólidos con el fundente
salino. Alternativamente, se puede tratar térmicamente a los polvos de filtro para destruir
dioxinas. Los revestimientos del horno y los polvos pueden recuperarse en los procesos de
tratamiento de escorias salinas o ser dispuestos finalmente.”
3.
Procesos recomendados
Las variaciones en el material de alimentación y en el control de calidad influencian el diseño y la
configuración del proceso. Los procesos considerados como mejores técnicas disponibles son el
horno reverberatorio, el rotativo y el rotativo basculante, el de inducción y el Meltower axial. Debe
aplicarse al conjunto de todas las técnicas con una recolección de gases y sistemas de abatimiento
adecuados.
No hay información disponible respecto a procesos alternativos a la fundición para el
procesamiento de aluminio secundario.
4.
Medidas primarias y secundarias
Las medidas primarias y secundarias para reducción y eliminación de PCDD/PCDF se discuten a
continuación.
4.1.
Medidas primarias
Se considera que las medidas primarias son técnicas de prevención para reducir o eliminar la
generación y liberación de contaminantes orgánicos persistentes. Las medidas posibles incluyen:
4.1.1.
Preclasificación del material de alimentación
Debe evitarse la presencia de aceites, plásticos y compuestos de cloro en el material de
alimentación para reducir la generación de PCDD/PCDF durante la combustión incompleta o
mediante síntesis de novo. Debe clasificarse el material de alimentación antes de su fundición para
adecuarse al tipo de horno y de sistema de abatimiento, como asimismo para permitir la
transferencia de materias primas inadecuadas a instalaciones mejor equipadas para su tratamiento.
Esto prevendrá o minimizará el empleo de fundentes salinos en base a cloruros durante la
fundición.
Debería limpiarse al material de chatarra de aceites, pinturas y plásticos durante el pretratamiento.
La remoción de compuestos orgánicos y clorados reducirá el potencial de formación de
PCDD/PCDF. Los métodos usados incluyen centrífuga de virutas, secado de virutas y otras
técnicas térmicas de eliminación de revestimientos. Los procesos térmicos para la remoción de
revestimientos y aceites deberían ser seguidos por un postquemado para destruir cualquier material
orgánico en los gases de salida (Comisión Europea, 2001, pág. 310).
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
167
La clasificación de chatarra mediante tecnología láser y corriente parásita de Foucault está a
prueba. Estos métodos podrían suministrar una selección de materiales más eficiente para el
reciclado y con la habilidad de producir las aleaciones deseadas en las plantas de reciclado
(Comisión Europea, 2001, págs. 294–300).
4.1.2.
Control de la efectividad del proceso
Deberían utilizarse sistemas de control de proceso para mantener la estabilidad de este último y
operar a niveles de parámetros que contribuyan a la minimización de generación de PCDD/PCDF,
como mantener la temperatura del horno por encima de 850 °C para destruirlos. Idealmemte,
deberían monitorearse las emisiones de PCDD/PCDF de manera continua para asegurar
liberaciones reducidas. El muestreo continuo de PCDD/PCDF ha quedado demostrado para algunos
sectores (por ejemplo, incineración de desechos), aunque todavía se sigue investigando en este
campo. En ausencia de un monitoreo continuo de PCDD/PCDF, debería hacerse un monitoreo
continuo y sostenido de otras variables como temperatura, tiempo de residencia, y controles
regulados de los componentes del gas y recolección de vapores para establecer óptimas condiciones
operativas para la reducción de emisiones de PCDD/PCDF.
4.2.
Medidas secundarias
Las medidas secundarias son técnicas de control de contaminación, que no eliminan la generación
de contaminantes pero sirven como medio para contener y prevenir emisiones.
4.2.1.
Recolección de gases y humos/vapores
Debería implementarse la captación de los gases y humos/vapores en el control de las emisiones de
todas las etapas del proceso. Debería practicarse el uso de hornos y sistemas de alimentación
sellados. Debería controlarse a las emisiones fugitivas manteniendo una presión de aire negativa
dentro del horno para prevenir filtraciones/fugas. Si no se cuenta con una unidad sellada, deben
usarse campanas. Puede ser necesario el encerramiento del horno o reactor. Cuando la extracción
primaria y el encerramiento de los humos/vapores no resulta practicable, debería encerrarse al
horno para extraer, tratar y descargar el aire de ventilación (Comisión Europea, 2001, págs. 187–
188).
4.2.2.
Remoción de polvos de alta eficiencia
Debe removerse el material particulado generado durante el proceso de fundición ya que éste posee
grandes áreas superficiales donde pueden adsorberse los PCDD/PCDF. El adecuado aislamiento y
disposición final de este material ayudará al control de PCDD/PCDF. El material particulado
recolectado debe ser tratado en hornos a alta temperatura para destruir a los PCDD/PCDF y
recuperar metales. Los métodos a considerar son los filtros de tela, depuradores secos y húmedos y
filtros cerámicos.
La depuración de los gases de salida con bicarbonato de sodio removerá los cloruros producidos
por el fundente salino, dando como resultado cloruro de sodio, el que puede ser removido, a su vez,
con filtros de tela para luego ser recargado al horno. Complementariamente, el empleo de un
revestimiento catalítico en las bolsas de los filtros de tela podría destruir los PCDD/PCDF por
oxidación, recolectando simultáneamente el material particulado sobre el que estos contaminantes
se han adsorbido (Comisión Europea, 2001, págs. 294–300).
4.2.3.
Post-combustión y enfriamiento brusco
Deberían utilizarse post quemadores (post-combustión) a una temperatura mínima de 950 °C para
asegurar la combustión completa de los compuestos orgánicos (Hübner et al, 2000). Debe
continuarse esta etapa con un rápido enfriamiento brusco de los gases calientes a temperaturas
inferiores a 250 °C. La inyección de oxígeno en la porción superior del horno promoverá la
combustión completa (Comisión Europea, 2001, pág. 189).
Se ha observado que se forman PCDD/PCDF en el rango de temperaturas de 250 ° a 500 °C. Éstos
se destruyen por encima de los 850 °C en presencia de oxígeno. Sin embargo, todavía es posible
que se produzca una síntesis de novo cuando los gases se enfrían a través de la ventana de reDirectrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
168
formación presente en los sistemas de abatimiento y las áreas más frías del horno. Debería
implementarse una apropiada operación de los sistemas de enfriamiento para minimizar el tiempo
de re-formación (Comisión Europea, 2001, pág. 133).
4.2.4.
Adsorción sobre carbón activado
Debería tenerse en cuenta el tratamiento con carbón activado ya que este material constituye un
medio ideal sobre el que pueden adsorberse los PCDD/PCDF debido a su gran área superficial. Las
técnicas de tratamiento de gases de salida incluyen la utilización de reactores de lecho fijo o en
movimiento, o la inyección de carbono dentro de la corriente de gases seguida de sistemas de
remoción de polvos de alta eficiencia como los filtros de tela. Pueden emplearse asimismo mezclas
cal/carbón.
5.
Investigación emergente
5.1.
Oxidación catalítica
Se trata de una tecnología emergente usada en los incineradores de desechos para eliminar
emisiones de PCDD/PCDF. Debería considerarse a este proceso para los fundidores de metales
secundarios, ya que ha demostrado ser efectivo para la destrucción de PCDD/PCDF en la
incineración de desechos.
La oxidación catalítica procesa a los compuestos orgánicos convirtiéndolos en agua, dióxido de
carbono (CO2) y ácido clorhídrico utilizando un catalizador de metal precioso para incrementar la
velocidad de la reacción entre 370 ° y 450 °C. En comparación, la incineración se produce
típicamente a 980 °C. Se ha demostrado que este proceso destruye los PCDD/PCDF con tiempos
de residencia más cortos, menor consumo de energía y un 99% de eficiencia, por lo que debería ser
considerado. Deberían eliminarse los polvos de los gases de salida antes de la oxidación catalítica
para lograr una máxima eficiencia. Este método resulta efectivo para la fase vapor de los
contaminantes. El ácido clorhídrico resultante se trata en un depurador mientras que el agua y el
CO2 se liberan al aire después del enfriamiento (Parvesse, 2001).
6.
Resumen de medidas
Tabla 1. Medidas para procesos recomendados para nuevos fundidores de aluminio
secundario
Medida
Procesos
recomendados
Descripción
Para instalaciones
nuevas, deberían
considerarse varios
procesos de
fundición
recomendados
Consideraciones
Los procesos a considerar
incluyen: horno
reverberatorio, horno
rotativo y rotativo
basculante, horno de
inducción, y horno Meltower
axial
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Otros comentarios
Deben aplicarse todas las
técnicas en conjunción con
sistemas de recolección de
gases y de abatimiento
adecuados
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
169
Tabla 2. Resumen de medidas primarias y secundarias para fundidores de aluminio
secundario
Medida
Descripción
Medidas primarias
Preclasificación Debe evitarse la
de material de
presencia de
alimentación
aceites, plásticos y
compuestos
clorados en el
material de
alimentación para
reducir la
generación de
PCDD/PCDF
durante la
combustión
incompleta o por
síntesis de novo
Consideraciones
Otros comentarios
Los procesos a considerar
incluyen:
• Prevención o
minimización del uso de
cloruros en la medida de lo
posible
• Limpiar el material de
chatarra quitando aceites,
pinturas y plásticos
durante el pretratamiento
• Uso de técnicas térmicas
de eliminación de
cubiertas/revestimientos
como centrífuga de virutas
o secado de virutas
Debería hacerse una
clasificación del material
de alimentación antes de la
fundición para adaptarse al
tipo de horno y de
abatimiento y para permitir
la transferencia de
materias primas
inadecuadas a otras
instalaciones mejor
equipadas para su
tratamiento.
Los procesos térmicos de
eliminación de cubiertas /
revestimientos y de aceites
deben ser seguidos por un
postquemado para destruir
cualquier material
orgánico en los gases de
salida
El muestreo continuo de
PCDD/PCDF ha quedado
demostrado para algunos
sectores (por ejemplo,
incineración de desechos),
aunque todavía se sigue
investigando en este
campo.
Pueden minimizarse las
Deben utilizarse
sistemas de control emisiones de PCDD/PCDF
controlando otras variables
de proceso para
como temperatura, tiempo
mantener la
de residencia, control
estabilidad del
regulado de los componentes
mismo y operar a
del gas y de la recolección
niveles de
de humos / vapores después
parámetros que
de haber establecido
contribuirán a la
minimización de la condiciones operativas
óptimas para la reducción de
generación de
PCDD / PCDF
PCDD / PCDF
Medidas secundarias
Los procesos a considerar
Recolección
Debe
de gases y
implementarse una incluyen:
humos /
recolección efectiva • Uso de hornos y sistemas
vapores
de los gases de
de alimentación sellados
salida y de los
humos / vapores en • Control de emisiones
fugitivas manteniendo una
la captura de
presión de aire negativa
emisiones al aire de
dentro del horno para
todas las etapas del
prevenir filtraciones
proceso
• Uso de campanas si no es
posible una unidad sellada
• Uso de encerramiento para
el horno o reactor
Control de
efectividad del
proceso
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Cuando no es practicable
una extracción primaria y
un encerramiento de los
vapores, debe encerrarse el
horno para extraer, tratar y
descargar el aire de
ventilación
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
Medida
Remoción de
polvos de alta
eficiencia
Postcombustión y
enfriamiento
brusco
Adsorción
sobre carbón
activado
Descripción
Debe removerse el
material particulado
generado durante la
fundición pues éste
posee gran área
superficial sobre la
que pueden
adsorberse los
PCDD/PCDF. El
aislamiento y
disposición final
adecuados de estos
polvos ayudará a
controlar los PCDD
/ PCDF
Debe usarse a los
postquemadores a
temperaturas > 950
°C para asegurar la
combustión
completa de los
compuestos
orgánicos, seguidos
de un enfriamiento
brusco de los gases
calientes a
temperaturas por
debajo de 250 °C
Debe tenerse en
cuenta el
tratamiento con
carbón activado
pues es un medio
ideal en el que
pueden adsorberse
los PCDD/PCDF
debido a su gran
área superficial
170
Consideraciones
Los procesos a considerar
incluyen:
• Filtros de tela, depuradores
húmedos/secos y filtros
cerámicos
• Revestimientos catalíticos
sobre las bolsas de los
filtros de tela para destruir
PCDD / PCDF por
oxidación mientras se
recolecta el material
particulado sobre el que se
adsorben estos
contaminantes
Otros comentarios
Debería tratarse el material
particulado recolectado en
hornos de alta temperatura
para destruir los PCDD /
PCDF y recuperar metales
Las consideraciones
incluyen:
• Formación de
PCDD/PCDF a 250–500
°C, y destrucción a
temperatura > 850 °C con
O2
• Requisito de suficiente O2
en la región superior del
horno para combustión
completa
• Necesidad de diseño
apropiado de sistemas de
enfriamiento para
minimizar el tiempo de reformación
Los procesos a considerar
incluyen:
• Tratamiento con carbón
activado usando reactores
de lecho fijo o en
movimiento
• Inyección de carbón a la
corriente de gases seguida
de métodos de eliminación
de polvos de alta eficiencia
como filtros de tela
Todavía es posible la
síntesis de novo cuando
los gases se enfrían a
través de la ventana de reformación
Investigación emergente
Las consideraciones
Oxidación
Se trata de una
incluyen:
catalítica
tecnología
emergente que debe • Eficiencia de proceso para
ser tenida en cuenta
la fase vapor de los
debido a su alta
contaminantes
eficiencia y bajo
•
Tratamiento
de ácido
consumo de
clorhídrico con
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Pueden usarse también
mezclas cal/carbón
Se ha demostrado que
destruye PCDD/PCDF con
menores tiempos de
residencia, menor
consumo de energía y un
99% de eficiencia.
Deben eliminarse los
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
Medida
7.
Descripción
energía.
Transforma los
compuestos
orgánicos en agua,
dióxido de carbono
(CO2) y ácido
clorhídrico usando
un metal precioso
como catalizador
Consideraciones
depuradores mientras el
agua y el CO2 se liberan al
aire después del
enfriamiento
171
Otros comentarios
polvos de los gases de
salida antes de la
oxidación catalítica para
lograr eficiencia óptima
Niveles de desempeño a lograr
Los niveles de desempeño a lograr para las emisiones de PCDD/PCDF de fundidores de aluminio
secundario es < 0,1 ng EQT-I/Nm3.
Referencias
Comisión Europea. 2001. Reference Document on Best Available Techniques in the Non-Ferrous
Metals Industries. Documento de Referencia sobre MTD (BREF). Oficina del IPPC Europeo,
Sevilla, España. eippcb.jrc.es.
EPA (Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos de Norteamérica). 1994. Secondary
Aluminium
Operations.
Informe
de
base
AP-42,
Sección
12.8.
www.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch12/final/c12s08.pdf.
Hübner C., Boos R., Bohlmann J., Burtscher K. y Wiesenberger H. 2000. State-of-the-Art
Measures
for
Dioxin
Reduction
in
Austria.
Viena.
www.ubavie.gv.at/publikationen/Mono/M116s.htm.
Parvesse T. 2001. “Controlando las Emisiones de Solventes from Halogenados.” Chemical
Processing. www.chemicalprocessing.com/Web_First/cp.nsf/ArticleID/NJEC-4VPKAW/
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Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
172
(iv) Producción de zinc secundario
Resumen
La fundición secundaria de zinc constituye la producción de éste a partir de materiales como
polvos de la producción de aleaciones de cobre y de la fabricación de acero por arco eléctrico, y
residuos de la fragmentación de chatarra de acero y de procesos de galvanización. Los procesos
de producción incluyen: clasificación de la alimentación, pretratamiento de limpieza,
trituración, hornos de sweatingN de los T a 364 °C, hornos de fundición, refinado, destilación y
aleación. Los productos químicos enumerados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo
pueden surgir como consecuencia de los aceites y plásticos presentes en la alimentación, como
así también de las temperaturas de entre 250° y 500 °C.
Las mejores técnicas disponibles incluyen: limpieza de la alimentación, mantenimiento de las
temperaturas por encima de 850 °C, recolección de gases y vapores, Postquemadores o camaras
de combustión secundaria con enfriamiento brusco, adsorción con carbón activado y filtros de
tela para eliminación de polvos.
Los niveles de desempeño a lograr para las fundiciones secundarias de zinc son: < 0,1 ng EQTI/Nm3.
1.
Descripción del proceso
(EPA, 1981)
La fundición de zinc secundario implica el procesamiento de chatarra de zinc proveniente de varias
fuentes. Los materiales de alimentación incluyen polvos de la producción de aleaciones de cobre y
de la fabricación de acero por arco eléctrico, y residuos de la fragmentación de chatarra de acero y
de procesos de galvanización. El método del proceso depende de la pureza, forma y grado de
contaminación del zinc. Se procesa a la chatarra como polvo de zinc, óxidos o láminas gruesas. Las
tres etapas generales de la producción son: pretratamiento, fundición y refinado.
Durante el pretratamiento se clasifica la chatarra de acuerdo al contenido de zinc y a los
requerimientos del proceso, como asimismo se la limpia, tritura y clasifica por tamaño. Se emplea
un horno de sweating para calentar la chatarra a 364 °C, temperatura a la cual sólo se funde el zinc
mientras que otros metales permanecen en estado sólido. Se recoge el zinc fundido en el fondo del
horno de sweating y se lo recupera. La chatarra remanente es enfriada, recuperada y vendida a otros
procesadores.
El pretratamiento puede implicar una lixiviación con una solución de carbonato de sodio para
convertir la escoria y el sobrenadante en óxido de zinc a ser reducido a metal. Se refina el producto
de óxido de zinc en fundidores de zinc primario.
Los procesos de fundición emplean ollas, crisoles, hornos reverberatorios o de inducción eléctrica.
Se separan las impurezas del zinc fundido mediante materiales fundentes. La agitación permite a
los fundentes e impurezas flotar sobre la superficie como espuma, la que puede ser removida,
mientras que el zinc remanente es vertido en moldes o transferido en estado fundido para su
refinado. Pueden obtenerse aleaciones de la chatarra pretratada durante el “sweating” y la
fundición.
El refinado remueve ulteriores impurezas en la chatarra limpia de aleación de zinc y en el zinc
vaporizado durante la fase de fundición en hornos de retorta. La destilación implica la vaporización
del zinc a temperaturas de 982° a 1.249 °C en muflas u hornos de retorta y su condensación como
polvo o líquido. Pueden recuperarse varias formas en función de la temperatura, tiempo de
recuperación, ausencia o presencia de oxígeno y equipamiento usado durante la condensación del
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
173
vapor de zinc. La fundición en ollas es una operación simple de fundición por calentamiento
indirecto mediante la cual se controla el vaciado de la aleación final para formar láminas gruesas
mediante la chatarra que se ingresa a la olla. No implica destilación.
Los productos finales del refinado incluyen lingotes, polvo, óxido y aleaciones de zinc. La Figura 1
muestra, en forma diagramada, el proceso de producción.
Figura 1. Fundición de zinc secundario
Pretratamiento
Productos de
fundición,
residuos,
espumas,
otra chatarra
mezclada
Sweating:
Reverberatorio
Rotativo
Mufla
Olla
Combustible
Chatarra de
sweating
(fundida o
lingotes)
Fundición
Sweating de
resistencia eléctrica
Fundición:
Olla
Crisol
Reverberatorio
Fundente Combust. Agente aleación
Destilación:
Retorta
Mufla
Fundente Combustible
Combustible
Fundición
inducción
eléctrica
Fundente
Aleaciones
de Zinc
Zinc contaminado
Filtro de manga p/óxidos
Electricidad
Agua
Destilación
vara grafito
Electricidad
Lingote
zinc,
polvo
zinc
Agua
Destilación
Oxidación:
Retorta
Mufla
Óxido
de
Zinc
Combustible Aire Agua
Triturado/
tamizado
Residuos,
sobrenadantes
Aleación
Aleación
Combustible
Chatarra
limpia
Refinado/aleación
Lixiviación
carbonato
de sodio
Agua
Reducción
retorta
Óxido de zinc crudo a
fundidores primarios
Combustible Agua
Zinc
Monóxido
de carbono
Carbonato de
sodio
Fuente: EPA, 1981.
2.
Fuentes de los productos químicos listados en el Anexo C del
Convenio de Estocolmo
Es posible la
formación de dibenzo-p-dioxinas policloradas (PCDD) y dibenzofuranos
policlorados (PCDF) si hay plásticos y aceites en el material de alimentación.
2.1.
Información general sobre emisiones de los fundidores de zinc secundario
Las emisiones al aire de la fundición de zinc secundario pueden liberarse como emisiones fugitivas
o de chimenea, dependiendo de la edad o tecnología de la instalación. Los principales
contaminantes son dióxido de azufre (SO2), otros compuestos del azufre y nieblas ácidas, óxidos de
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
174
nitrógeno (NOx), metales (especialmente zinc) y sus compuestos, polvos y PCDD/PCDF. Se capta
y procesa el SO2 a ácido sulfúrico en plantas de ácido cuando éstas procesan material secundario
con alto contenido de azufre. Puede controlarse a las emisiones fugitivas de SO2 mediante una
buena extracción y el sellado de los hornos. Se pueden reducir los NOx utilizando quemadores de
bajo NOx o de oxi-combustibles (oxi-fuel). Se recolecta el material particulado mediante métodos
de remoción de polvos de alta eficiencia como filtros de tela, y se lo retorna al proceso (Comisión
Europea, 2001, págs.359–368).
2.2.
Emisiones de PCDD/PCDF al aire
Se forman PCDD/PCDF durante la fundición de metales por combustión incompleta o por síntesis
de novo cuando en el material de alimentación hay compuestos orgánicos y clorados como aceites
y plásticos. La alimentación secundaria consiste a menudo en chatarra contaminada.
“Es probable que el procesamiento de chatarra impura como la fracción no metálica de los
fragmentadores implique la producción de contaminantes, PCDD/PCDF incluidos. Se
emplean temperaturas relativamente bajas para recuperar plomo y zinc (340 y 440 °C). La
fundición del zinc puede ocurrir con la adición de fundentes que incluyen a los cloruros de
zinc y magnesio” (PNUMA, 2003, pág. 78).
Las bajas temperaturas utilizadas para la producción de zinc caen directamente dentro del rango de
250 ° a 500 °C en que se generan los PCDD/PCDF. La adición de fundentes en base a cloruros
suministra una fuente de cloro. La formación es posible en la zona de combustión, por combustión
incompleta de compuestos orgánicos, y en la sección de tratamiento por enfriamiento de los gases
de salida mediante síntesis de novo. Los PCDD/PCDF se adsorben fácilmente en material
particulado como polvos, torta de filtro y productos del depurador, pudiendo ser descargados al
ambiente a través de emisiones al aire, efluentes líquidos y disposición final de residuos.
“Aunque los PCDD/PCDF son destruidos a altas temperaturas (por encima de 850 °C) en
presencia de oxígeno, todavía es posible que se produzca el proceso de la síntesis de novo
mientras los gases se enfrían a través de la “ventana de re-formación”, la que puede estar
presente en los sistemas de abatimiento y en las partes más frías del horno, p.ej., el área de
alimentación. Para prevenir la síntesis de novo se presta atención, en el diseño de los
sistemas de enfriamiento, a la minimización de los tiempos de residencia en esta ventana.”
(Comisión Europea, 2001, pág. 133).
2.3.
Liberaciones a otros medios
Las aguas residuales se originan en el efluente del proceso, el agua de enfriamiento y el agua de
escurrimiento, y son tratadas mediante técnicas de tratamiento de efluentes. Los residuos del
proceso son reciclados, tratados corriente abajo con métodos de recuperación de otros metales o
sometidos a una disposición final segura.
3.
Procesos recomendados
El diseño y la configuración del proceso están influenciados por las variaciones en el material de
alimentación y la calidad del producto deseado. Estos procesos deben aplicarse en combinación con
buenos sistemas de control de proceso, recolección de gases y abatimiento. Los procesos
considerados como mejores técnicas disponibles incluyen:
“Separación física, fundición y otras técnicas de tratamiento de alta temperatura seguidas
de la remoción de cloruros.
El uso de hornos Waelz, ciclones u hornos tipo convertidor, para aumentar la temperatura a
fin de volatilizar los metales y, entonces, formar los óxidos que luego son recuperados de
los gases en la etapa de filtración” (Comisión Europea, 2001, pág. 396).
No hay información disponible respecto a procesos alternativos a la fundición para el
procesamiento de zinc secundario.
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
4.
175
Medidas primarias y secundarias
Las medidas primarias y secundarias para reducción y eliminación de PCDD/PCDF se discuten a
continuación.
4.1.
Medidas primarias
Se considera que las medidas primarias son técnicas de prevención para reducir o eliminar la
generación y liberación de contaminantes orgánicos persistentes. Las medidas posibles incluyen:
4.1.1. Preclasificación del material de alimentación
Debe separarse a los aceites y plásticos del material de alimentación para reducir la generación de
PCDD/PCDF derivados de la combustión incompleta de compuestos orgánicos o de la síntesis de
novo. Los métodos de almacenamiento, manipuleo y pretratamiento del material de alimentación
están influenciados por la distribución de tamaño del material, la contaminación y el contenido de
metales.
Pueden emplearse técnicas de molienda y trituración, conjuntamente con otras de separación
neumáticas o por densidad, para remover los plásticos. Los procesos térmicos de eliminación de
revestimientos y de aceites deben ser seguidos por un postquemado para destruir cualquier material
orgánico en los gases de salida (Comisión Europea, 2001, pág. 232).
4.1.2
Control de la efectividad del proceso
Deberían utilizarse sistemas de control de proceso para mantener la estabilidad de este último y
operar a niveles de parámetros que contribuyan a la minimización de generación de PCDD/PCDF,
como mantener la temperatura del horno por encima de 850 °C para destruirlos. Idealmemte,
deberían monitorearse las emisiones de PCDD/PCDF de manera continua para asegurar
liberaciones reducidas. El muestreo continuo de PCDD/PCDF ha quedado demostrado para algunos
sectores (por ejemplo, incineración de desechos), aunque todavía se sigue investigando en este
campo. En ausencia de un monitoreo continuo de PCDD/PCDF, debería hacerse un monitoreo
continuo y sostenido de otras variables como temperatura, tiempo de residencia, y controles
regulados de los componentes del gas y recolección de humos/vapores para establecer óptimas
condiciones operativas para la reducción de emisiones de PCDD/PCDF.
4.2.
Medidas secundarias
Las medidas secundarias son técnicas de control de contaminación para contener y prevenir
emisiones. Estos métodos no previenen la formación de contaminantes.
4.2.1.
Recolección de gases y vapores
Debe implementarse una efectiva recolección de vapores y gases de salida en todas las etapas del
proceso de fundición para capturar las emisiones de PCDD/PCDF.
“Los sistemas de recolección de humos/vapores utilizados pueden hacer uso intensivo de
los sistemas de horno sellado y diseñarse de manera de mantener un vacío adecuado que
impida fugas y emisiones fugitivas, para lo que pueden emplearse sistemas de horno
sellado o la instalación de campanas. Como ejemplos pueden citarse: alimentación de
material a través de campanas, via tolvas o lanzas y el empleo de válvulas rotativas
robustas en los sistemas de alimentación. Un sistema de recolección de vapores [efectivo]
capaz de una extracción de los mismos en la fuente y sólo durante su producción
consumirá menos energía. Las MTD para sistemas de tratamiento de gases y vapores son
aquéllas que usan enfriamiento y recuperación de calor, de ser práctico, antes de un filtro
de tela …” (Comisión Europea, 2001, pág. 397).
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
4.2.2.
176
Remoción de polvos de alta eficiencia
Deben removerse los polvos y compuestos metálicos del proceso de fundición ya que el material
particulado presenta grandes áreas superficiales donde pueden adsorberse fácilmente los
PCDD/PCDF. Esta remoción contribuirá a la reducción de PCDD/PCDF. Las ténicas a consisderar
son los filtros de tela, los depuradores secos y húmedos y los filtros cerámicos. El material
particulado recolectado es habitualmente reciclado al horno
Los filtros de tela que usan materiales de alto desempeño constituyen la opción más efectiva. Las
innovaciones respecto a este método incluyen sistemas de detección de rotura de la bolsa, métodos
de limpieza en línea, y revestimientos catalíticos para destruir PCDD/PCDF (Comisión Europea,
2001, págs. 139–140).
4.2.3.
Post-combustión y enfriamiento brusco
Deberían utilizarse post quemadores (post-combustión) a una temperatura mínima de 950 °C para
asegurar la combustión completa de los compuestos orgánicos (Hübner et al, 2000). Debe
continuarse esta etapa con un rápido enfriamiento brusco de los gases calientes a temperaturas
inferiores a 250 °C. La inyección de oxígeno en la porción superior del horno promoverá la
combustión completa (Comisión Europea, 2001, pág. 189).
Se ha observado que se forman PCDD/PCDF en el rango de temperaturas de 250 ° a 500 °C. Éstos
se destruyen por encima de los 850 °C en presencia de oxígeno. Sin embargo, todavía es posible
que se produzca una síntesis de novo cuando los gases se enfrían a través de la ventana de reformación presente en los sistemas de abatimiento y en las áreas más frías del horno. Debería
implementarse una apropiada operación de los sistemas de enfriamiento para minimizar el tiempo
de re-formación (Comisión Europea, 2001, pág. 133).
4.2.4.
Adsorción sobre carbón activado
Debería tenerse en cuenta el tratamiento con carbón activado para la remoción de PCDD/PCDF de
los gases de salida de la fundición. El carbón activado posee un gran área superficial sobre la que
pueden adsorberse los PCDD/PCDF. Puede tratarse a los gases de salida con carbón activado
usando reactores de lecho fijo o en movimiento, o mediante inyección de carbón particulado a la
corriente de gases, seguida de remoción como polvo de filtro empleando sistemas de remoción de
polvos de alta eficiencia del tipo de los filtros de tela.
5.
Investigación emergente
5.1.
Oxidación catalítica
Se trata de una tecnología emergente usada en los incineradores de desechos para eliminar
emisiones de PCDD/PCDF. Debería considerarse a este proceso para los fundidores de metales
secundarios, ya que ha demostrado ser efectivo para la destrucción de PCDD/PCDF en la
incineración de desechos.
La oxidación catalítica procesa a los compuestos orgánicos convirtiéndolos en agua, dióxido de
carbono (CO2) y ácido clorhídrico utilizando un catalizador de metal precioso para incrementar la
velocidad de la reacción a 370 ° to 450 °C. En comparación, la incineración se produce típicamente
a 980 °C. Se ha demostrado que este proceso destruye los PCDD/PCDF con tiempos de residencia
más cortos, menor consumo de energía y un 99% de eficiencia, por lo que debería ser considerado.
Deberían eliminarse los polvos de los gases de salida antes de la oxidación catalítica para lograr
una máxima eficiencia. Este método resulta efectivo para la fase vapor de los contaminantes. El
ácido clorhídrico resultante se trata en un depurador mientras que el agua y el CO2 se liberan al aire
después del enfriamiento (Parvesse, 2001).
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
6.
177
Resumen de medidas
Tabla 1. Medidas para procesos recomendados para nuevos fundidores de zinc secundario
Medida
Procesos
recomendados
Descrición
Para nuevas
instalaciones, deben
tenerse en cuenta
varios procesos de
fundición
recomendados
Consideraciones
Los procesos a considerar
incluyen:
• Separación física, fundición
y otras técnicas de
tratamiento de alta
temperatura seguidas de
remoción de cloruros
• Uso de hornos Waelz,
ciclones u hornos tipo
convertidor para aumentar
la temperatura a fin de
volatilizar los metales y
formar entonces los óxidos
que luego son recuperados
de los gases en una etapa de
filtración
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Otros comentarios
Deben aplicarse estos
procesos en
combinación con
buenos sistemas de
control de proceso,
recolección de gases y
abatimiento
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
178
Tabla 2. Resumen de medidas primarias y secundarias para fundidores de zinc secundario
Medida
Descripción
Medidas primarias
Preclasificación
Deben separarse los
de material de
aceites y plásticos de
alimentación
la chatarra de zinc de
la alimentación del
horno para reducir la
formación de PCDD /
PCDF de la
combustión
incompleta o la
síntesis de novo
Consideraciones
Otros comentarios
Los procesos a considerar
incluyen:
• Para remover plásticos
puede usarse molienda y
trituración junto con
técnicas de separación
neumáticas o por densidad
• Remoción de aceites
mediante procesos térmicos
de eliminación de
revestimientos y de aceites
Control de la
Deben usarse sistemas Pueden minimizarse las
emisiones de PCDD/PCDF
efectividad del
de control de proceso
controlando otras variables
proceso
para mantener la
estabilidad del mismo como temperatura, tiempo de
residencia, y controles
y operar a niveles de
regulados de los
parámetros que
componentes del gas y
ayuden a la
recolección de humos /
minimización de la
generación de PCDD / vapores, luego de haber
establecido óptimas
PCDF
condiciones operativas para
la reducción de emisiones de
PCDD/PCDF
Medidas secundarias
Los procesos a considerar
Recolección de
Debe implementarse
incluyen:
humos/vapores y una efectiva
gases
recolección de humos • Sistemas de horno sellado
/ vapores y gases de
que mantengan un vacío
salida en todas las
adecuado en el horno que
etapas del proceso de
impida fugas y emisiones
fundición para
fugitivas
capturar emisiones de
• Uso de campanas
PCDD/PCDF
• Alimentación de material
por campanas, via tolvas o
lanzas y uso de válvulas
rotativas robustas en los
sistemas de alimentación
Remoción de
polvos de alta
eficiencia
Los procesos a considerar
Debe removerse a los
incluyen:
polvos y a los
compuestos metálicos • Uso de filtros de tela,
ya que este material
depuradores
posee gran área
húmedos/secos y filtros
superficial sobre la
cerámicos
que pueden adsorberse
fácilmente los
PCDD/PCDF. Esta
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Los procesos térmicos
de eliminación de
revestimientos y de
aceites deben ser
seguidos de un
postquemado a fin de
destruir cualquier
material orgánico en
los gases de salida
El muestro continuo
de las emisiones de
PCDD/PCDF ha sido
demostrado para
algunos sectores (por
ejemplo, incineración
de desechos), pero aún
se sigue investigando
en este campo
Las mejores técnicas
disponibles para
sistemas de
tratamiento de gases y
humos/vapores son las
que usan enfriamiento
y recuperación de
calor, si resulta
práctico, antes de un
filtro de tela, excepto
cuando es llevado a
cabo como parte de la
producción de ácido
sulfúrico
Los filtros de tela que
usan material de alto
desempeño resultan la
opción más efectiva.
El material
particulado
recolectado debe ser
reciclado al horno
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
Medida
Descripción
Consideraciones
remoción contribuirá a
la reducción de las
emisiones de PCDD /
PCDF
Las consideraciones
Post-combustión
Se debe usar a los
incluyen:
y enfriamiento
postquemadores a
brusco
temperaturas > 950 °C • Formación de PCDD /
para asegurar la
PCDF en el rango 250 °–
combustión completa
500 °C, y destrucción a >
de los compuestos
850 °C con O2
orgánicos, seguido de
• Requisito de O2 suficiente
un enfriamiento
en la región superior del
brusco de los gases
horno para una combustión
calientes a
completa
temperaturas por
• Necesidad de un diseño
debajo de 250 °C
apropiado de los sistemas
de enfriamiento para
minimizar el tiempo de reformación
Los procesos a considerar
Adsorción sobre
Debe considerarse el
incluyen:
carbón activado
tratamiento con
carbón activado ya
• Tratamiento con carbón
que este material es un
activado usando reactores
medio ideal para la
de lecho fijo o en
adsorción de
movimiento
PCDD/PCDF debido a
•
Inyección
de carbón
su gran área
particulado
a la corriente de
superficial
gases seguido de remoción
como polvo de filtro
Investigación emergente
Las consideraciones
Oxidación
Se trata de una
incluyen:
catalítica
tecnología emergente
que debe ser
• Eficiencia de proceso para
considerada debido a
la fase vapor de los
su alta eficiencia y
contaminantes
bajo consumo
• Tratamiento de ácido
energético. La
clorhídrico mediante
oxidación catalítica
depuradores mientras el
transforma los
agua y el CO2 se liberan al
compuestos orgánicos
aire después del
en agua, CO2 y ácido
enfriamiento
clorhídrico usando un
metal precioso como
catalizador
7.
179
Otros comentarios
Todavía es posible la
síntesis de novo
cuando los gases se
enfrían a través de la
ventana de reformación
Pueden usarse
también mezclas
cal/carbón
Se ha demostrado que
la oxidación catalítica
destruye los PCDD /
PCDF con menores
tiempos de residencia,
menor consumo
energético y un 99%
de eficiencia.
Para una eficiencia
óptima, debe
eliminarse a los
polvos de los gases de
salida antes de la
oxidación catalítica
Niveles de desempeño a lograr
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION V. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte II del Anexo C
180
El nivel de desempeño a lograr para las emisiones de PCDD/PCDF de los fundidores de zinc
secundario es < 0,1 ng EQT-I/Nm3.10
Referencias
Comisión Europea. 2001. Reference Document on Best Available Techniques in the Non-Ferrous
Metals Industries. Documento de Referencia sobre MTD (BREF). Oficina del IPPC Europeo,
Sevilla, España. eippcb.jrc.es.
EPA (Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos de Norteamérica). 1981. Secondary
Zinc
Processing.
Informe
de
base
AP-42,
Sección
12.14.
epa.gov/ttn/chief/ap42/ch12/final/c12s14.pdf.
Hübner C., Boos R., Bohlmann J., Burtscher K. y Wiesenberger H. 2000. State-of-the-Art
Measures
for
Dioxin
Reduction
in
Austria.
Viena.
www.ubavie.gv.at/publikationen/Mono/M116s.htm.
Parvesse T. 2001. “Controlando las Emisiones de Solventes Halogenados.” Chemical Processing.
www.chemicalprocessing.com/Web_First/cp.nsf/ArticleID/NJEC-4VPKAW/.
PNUMA (Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente). 2003. Standardized Toolkit
for Identification and Quantification of Dioxin and Furan Releases. PNUMA, Ginebra.
www.pops.int/documents/guidance/Toolkit_2003.pdf
10
1 ng (nanogramo) = 1 × 10-12 kilogramo (1 × 10-9 gramo); Nm3 = normal metro cúbico, volumen de gas seco medido
a 0 °C y 101.3 kPa. Para información sobre medición de toxicidad ver sección I.C, párrafo 3 del presente documento.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
Sección VI.
Orientación/Directrices por categorías de fuentes
Categorías de Fuentes de la Parte III del Anexo C
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
VI.A.
182
Quema de desechos a cielo abierto, incluyendo quema
en sitios de rellenamiento
Resumen
recuperación térmicaLa quema a cielo abierto es un proceso ambientalmente inaceptable que
genera los productos químicos indicados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo y otros
numerosos contaminantes derivados de una combustión incompleta. De manera consistente con
el Anexo C, Parte V, sección A, subpárrafo (f) del Convenio citado, la mejor orientación es la
de reducir la cantidad de material sujeto a disposición final mediante este método apuntando a
su eliminación total.
Otras técnicas capaces de producir mejoras en este sentido, en lo que hace a los materiales a
quemar, comprenden: evitar la inclusión de materiales no-combustibles, como vidrio y metales
a granel, desechos húmedos y materiales de baja combustibilidad; evitar las cargas de desechos
con altos contenidos de cloro, ya sean cloruros inorgánicos tales como la sal o compuestos
orgánicos clorados como el PVC; y evitar materiales que contienen metales catalíticos como
cobre, hierro, cromo y aluminio, aún en pequeñas cantidades. Los materiales a quemar deberían
ser secos, homogéneos o bien mezclados, y de baja densidad, como los desechos no
compactados.
Con respecto al proceso de quema, los objetivos deberían apuntar a: proveer aire suficiente;
mantener la quema estacionaria o la tasa de pérdida de masa constante; minimizar la
recuperación térmica, posiblemente mediante extinción directa; y limitar la quema a fuegos
pequeños, bien ventilados y activamente removidos en lugar de hacerlo en contenedores o
vaciaderos grandes, pobremente aireados.
1.
Orientación general
En muchas partes del mundo, la quema a cielo abierto es el medio más barato, fácil y saludable
para la reducción del volumen y la disposición de los materiales combustibles. Esto es
especialmente cierto para las personas sin acceso a un manejo organizado de los desechos y, que
han sido dejados a su propio arbitrio para la disposición de los materiales. Aún así, la quema a cielo
abierto es un procedimiento ambientalmente inaceptable que genera productos químicos, listados
en el Anexo C del Convenio de Estocolmo y otros numerosos contaminantes que se generan como
consecuencia de la combustión incompleta.
En principio, la quema a cielo abierto simplemente debería estar prohibida. Si bien este documento
suministra orientación para las prácticas de quema a cielo abierto, esta orientación no evita el daño
ambiental y no debería constituir una licencia para continuar con esta práctica. Se la presenta con la
recomendación de que la quema a cielo abierto deberá ser minimizada y eliminada tan pronto como
sea posible. La quema a cielo abierto puede ser necesaria como un último recurso donde no haya
otros métodos de disposición o recuperación alternativos, debido a que no existe o es inaccesible la
infraestructura adecuada o cuando se requiera la disposición sanitaria de materiales inusuales para
controlar enfermedades o pestes, o en el caso de desastres u otras emergencias (Great Lakes
Binational Toxics Strategy 2004). Sin embargo, los desechos domésticos nunca deberían ser
quemados en dispositivos de combustión residenciales tales como estufas, hogares u hornos (ver
sección VI.C de las presentes orientaciones.
La quema a cielo abierto de desechos, incluyendo la quema en rellenamientos para la reducción de
volumen, se lista como una fuente inadvertida de contaminantes orgánicos persistentes en el Anexo
C, Parte III del Convenio de Estocolmo. Y lo que es más importante, el subpárrafo (f) del Anexo C,
Parte V, sección A se refiere propender al “…objetivo de cese de quema a cielo abierto y de otras
quemas de desechos no controladas de desechos, incluyendo la que se produce en basurales”.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
183
Aunque el Convenio de Estocolmo se refiere a contaminantes orgánicos persistentes tales como
dibenzo-p-dioxinas policloradas (PCDD), dibenzofuranos policlorados (PCDF), bifenilos
policlorados (PCB) y hexaclorobenceno (HCB) como productos de la combustión incompleta, la
quema a cielo abierto es responsable de la generación de sub-productos de combustión tóxicos más
allá de los mencionados. Otros sub-productos incluyen hidrocarburos aromáticos policíclicos,
material particulado, benceno y monóxido de carbono. Independientemente de la reacción química
específica, el humo y los olores desagradables siempre acompañan la quema a cielo abierto y son
en el mejor de los casos, una molestia, y en el peor de los casos, un peligro para la salud. La
eliminación de los contaminantes orgánicos persistentes listados en el Convenio de Estocolmo
generados en estas prácticas, no es una mejora suficiente en materia de emisiones para hacer de
éstas un medio de preferencia para la evacuación de desechos. Es imperativo que el objetivo de la
implementación del Convenio de Estocolmo sea el establecimiento de alternativas a la quema a
cielo abierto en lugar de, simplemente tratar de mejorar una mala práctica. Lo sugerido en esta
orientación no deberá ser tomado como aceptación o justificación.
Los esfuerzos para reducir la quema a cielo abierto se deben focalizar en el apoyo del gobierno, el
sector privado y la sociedad civil en cuanto a la búsqueda de alternativas al fin de la vida útil y
opciones de gestión/manejo de desechos. Las agencias gubernamentales a cargo de políticas de
salud pública y de educación deberían estar fuertemente involucradas, al igual que los responsables
de las políticas de desechos. Las Guías Técnicas del Convenio de Basilea ofrecen orientaciones
básicas sobre alternativas a la quema a cielo abierto y cómo implementarlas (Basel Convention
Secretariat 1994). Los países deberían trabajar diligentemente en establecer e implementar
prácticas racionales, que incluyan la reducción del uso de recursos, el reuso, el reciclado, el
compostado, el relleno sanitario moderno y la incineración, usando las mejores técnicas
disponibles. Los esfuerzos de implementación del Convenio y sus mecanismos financieros podrán
ser usados como apoyo para el establecimiento de sistemas “modelo” para la gestión/manejo de
desechos, como métodos alternativos a la quema a cielo abierto.
En esta parte de la orientación, se considera en categorías genéricas a cierto tipo específico de
quema a cielo abierto ya que, típicamente, los medios para reducir la emisión de contaminantes
orgánicos persistentes en cada categoría son similares (Lemieux, Lutes y Santoianni, 2004). No se
tomarán en cuenta aquí, los incendios accidentales y la combustión no intencional de materiales no
considerados desechos; sin embargo, también pueden ser fuentes de contaminantes orgánicos
persistentes. Las Partes del Convenio son urgidas a dar pasos para reducir la quema accidental de
biomasa de todo tipo, como también reducir los incendios accidentales en residencias, automóviles
y comercios. Las Partes pueden desear considerar restricciones para los fuegos de artificio, al igual
que para otras quemas a cielo abierto recreacionales.
1.1.
Consideraciones para los procedimientos en general
1.1.1.
Procedimiento de quema
A corto plazo, donde no haya realmente medios para eliminar todas las quemas a cielo abierto, la
mejor orientación es reducir la cantidad de material dispuesto vía este método. Esto es consistente
con el Convenio y su objetivo de eliminación.
Otras técnicas que pueden lograr mejoras, incluyen (Gullett 2003):
Con respecto a los materiales quemados:
•
Evitar incluir materiales no combustibles, tales como vidrio y metales a granel, desechos
húmedos y material de baja combustibilidad;
•
Evitar cargas que contienen desechos con alto contenido de cloro, ya sea cloro inorgánico
como sal u orgánicos clorados como PVC (Lemieux et al. 2003);1
1
“No se observa distinción entre log (EQT) para inorgánicos (7% Cl in CaCl2) versus fuentes de Cl orgánicas (7% Cl
in PVC)” (Lemieux et al. 2003).
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
184
•
Evitar materiales que contengan metales catalíticos tales como cobre, hierro y aluminio, aún en
pequeñas cantidades;
•
Los materiales a ser quemados deberían estar secos, ser homogéneos o estar bien mezclados y
ser de baja densidad (por ejemplo, desechos no compactados).
Con respecto a los procedimientos de quema:
•
Suministrar aire suficiente;
•
Mantener estacionaria la combustión o la tasa de pérdida de masa;
•
Minimizar la recuperación térmica, posiblemente con extinción local directa. La recuperación
térmica o en rescoldo es la fase de la combustión asociada con la mayor producción de
contaminantes orgánicos persistentes (Lemieux et al. 2003);
•
Limitar la quema a fuegos bien ventilados, pequeños, y atizados activamente, en lugar de
grandes contenedores o vaciaderos pobremente ventilados.
Los explosivos potenciales (por ejemplo, los recipientes de aerosoles, contenedores parcialmente
llenos con líquidos inflamables) y los materiales peligrosos deberían ser eliminados, especialmente
aquellos que deban ser destruidos usando las mejores técnicas disponibles descriptas en otras partes
de la directriz (ver sección V.A.i, subsección 4 de las presentes orientaciones).
1.1.2.
Manipuleo posterior a la quema
Antes de que los desechos quemados sean manipulados o cubiertos, deberán estar totalmente
apagados. Si se falla en ésto, se podría iniciar la quema no controlada de grandes áreas o continuar
la quema en rescoldo. Las cenizas procedentes de la quema de desechos mezclados deberían
mantenerse lejos de las áreas de forraje, y ser dispuestas en rellenos controlados, en lugar de
dispersarse en la tierra.
1.1.3.
Consideraciones para la seguridad y la salud.
Además de las orientaciones arriba mencionadas, se deberán dar pasos para mitigar las rutas de
exposición a dioxinas y furanos. Como es de amplio conocimiento, la mayor parte de la exposición
humana proviene de la cadena alimentaria. Por lo tanto, es necesario que los sitios de quema se
localicen fuera de los de producción de vegetales y animales para consumo. También es una buena
práctica localizar dichos sitios de combustión alejados de la población o al menos viento abajo de
las áreas residenciales.
Además de aislar a los ciudadanos del olor, las molestias y la posible exposición a tóxicos
provenientes de la quema a cielo abierto, en todos los casos, ya sea en un relleno o en una
instalación retirada, el personal que vigila el fuego deberá ubicarse viento arriba de toda quema de
desechos y tener en claro la existencia de la misma. Es conveniente el uso ropa de protección
como guantes, botas y mamelucos, junto con máscaras y antiparras.
1.1.4.
Tecnologías intermedias
Para la quema de basura se venden dispositivos de combustión, algunas veces denominados
“incineradores” por los vendedores. En algunos casos estos dispositivos pueden ser tan simples
como tambores de acero o barriles que contienen desechos, pero que no constituyen una mejor
técnica disponible para la incineración. Para el propósito de esta orientación, consideramos quema
a cielo abierto a cualquier forma de combustión para la eliminación de desechos, sea ésta en pilas
no-confinadas o confinada en barriles de metal o en otros sistemas de quema, que no cumple las
normas para la incineración (usando las mejores técnicas disponibles) de desechos municipales, de
servicios de salud, o peligrosos de acuerdo a la definición del país Parte.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
2.
Quema intencional de biomasa
2.1.
Residuos de las cosechas agrícolas y de limpieza de campos
2.1.1.
Composición del material
185
En general, este material es biomasa: madera, pasto y otra clase vegetación. Dependiendo de la
localización del material puede incluir sisal, cascarilla de café, granos de choclo y tallos de maíz,
bagazos de caña de azúcar o cascarilla de arroz. El material puede estar compuesto de plantas,
hojas muertas o material de plantas que han sido cortadas y secadas. La quema intencional no
constituye una combustión bien controlada, aún cuando los límites geográficos del material a ser
quemado puedan estar bien definidos.
Los materiales que componen la biomasa variarán en el contenido de agua (material vivo versus
cosechado; estación húmeda frente a seca; alta versus baja humedad), la densidad del combustible
(masa por hectárea y grado de compactación u otras medidas) y las especies. La biomasa, ya
naturalmente varía en el contenido de cloro; además, puede haber sido tratada con productos
químicos (pesticidas clorados o fertilizantes), metales capaces de catalizar la formación de
contaminantes orgánicos persistentes (cobre, por ejemplo madera tratada con arseniato de cromo y
cobre) o inhibidores (materiales conteniendo nitrógeno, azufre); todos ellos pueden favorecer la
generación de contaminantes orgánicos persistentes durante una combustión incontrolada. Se han
publicado algunas investigaciones sobre quema de biomasa en gran escala (Lobert et al. 1999;
Nussbaumer y Hasler 1998; Gullett y Touati 2003; Gullett y Touati 2002).
2.1.2.
Obstáculos para la eliminación; remedios o políticas para la eliminación de
obstáculos
La quema prescripta puede ser permitida por los gobiernos por los beneficios económicos que
podrían percibirse (reducción de costos), beneficios en la agricultura (cenizas como mejoradoras de
suelos), control de termitas, reptiles u otras pestes, por conveniencia o recreación. En cada uno de
estos casos el gobierno tiene la facultad de negar el permiso y educar al público en lo referente a la
naturaleza perniciosa de la quema a cielo abierto, especialmente si se conduce a gran escala. En
algunos casos, como para el control de termitas, la quema a cielo abierto de biomasa puede ser la
propuesta con menos problemas ambientales. El costo y la disponibilidad de medios alternativos de
disposición o gestión ambiental pueden ser aspectos de relevancia.
2.1.3.
Estrategias y políticas para evitar, reducir o segregar residuos.
La maquinaria de cosecha acondicionada, dentro de lo posible, para usos alternativos y no
destructivos para los materiales cosechados, puede reducir la necesidad de la quema en su mayor
parte. En áreas ganaderas, los materiales de cultivo pueden ser cosechados para su almacenaje en
silos. El pasto puede secarse para heno; otros desechos de cosecha pueden ser procesados para
forraje, fermentados, y permitirse su descomposición in situ o compostado; la madera de calidad
puede ser colectada para la industria maderera, los desechos de corrales pueden ser compostados y
utilizados como enmienda de suelo; algunas biomasas no tradicionales pueden ser usadas como
materia prima en la fabricación de papel. En la mayoría de los casos, estas alternativas también
requieren de mercados e infraestructura.
Se pueden obtener resultados beneficiosos si se compostan residuos de vegetación agrícola,
especialmente en áreas con suelos pobres. Se deberían aplicar las técnicas de cero-quemado, como
las señaladas por las Naciones de la Asociación del Sudeste Asiático, cuando corresponda a la
región y a los cultivos (ASEAN Secretariat 2003). La reducción y eliminación de contaminantes
orgánicos persistentes de la quema a cielo abierto puede ser una oportunidad para corregir prácticas
agrícolas.
2.1.4.
Alternativas, obstáculos de uso e instrumentos políticos para reducir esos
obstáculos.
Las alternativas varían según la situación. Los obstáculos incluyen la falta de educación, la falta de
voluntad gubernamental para reducir la dependencia en las quemas a cielo abierto para lograr
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
186
objetivos, y la falta de maquinaria o procedimientos alternativos en aquellos lugares donde la
quema a cielo abierto sea una parte integral de la agricultura local. De cualquier forma, el costo de
estas alternativas, puede constituir un obstáculo y como en cualquier reforma, pueden ser
necesarios o deseables los instrumentos económicos que induzcan al cambio. La investigación y los
proyectos de demostración en las distintas regiones pueden ayudar a comprender la factibilidad de
las alternativas.
2.1.5.
Atributos y técnicas de quema, y formas de mejora.
En los lugares donde la quema de biomasa sea permitida por las políticas gubernamentales, se
deberían implementar las mejoras de procedimientos sugeridos en la orientación general. Una
planificación cuidadosa de quemas prescriptas moderadas por condiciones climáticas permitirá un
mayor control y menor exposición de la población al humo corriente abajo respecto de la dirección
del viento. La gestión/manejo de las cenizas luego del fuego, puede ser un aspecto a considerar.
La aplicación de sustancias químicas en la agricultura y en la forestación debería ser minimizada
consistentemente con las necesidades locales y la buena gestión. Las quemas incidentales se podrán
evitar, en los lugares donde sea posible la limpieza mecánica y el uso alternativo de material
cosechado; sin embargo, en ciertas situaciones locales podría tener lugar la prescripción de
pequeñas quemas en un esquema global de gestión de la tierra, si se usan para prevenir aquellas no
advertidas, más devastadoras que traen aparejadas mayores emisiones de contaminantes orgánicos
persistentes. Reconociendo que se puede perder el control sobre las quemas prescriptas, los
procedimientos de lucha contra incendios (entrenamiento, equipo, planificación), la infraestructura
(accesos, caminos) y la planificación de gestión, son todas medidas de apoyo secundarias,
razonables.
3.
Quema a cielo abierto de mezclas de desechos de consumo.
3.1.
Desechos domésticos, incendios en vaciaderos y en rellenos o
rellenamientos controlados, desechos industriales no peligrosos
3.1.1.
Composición del material
Los desechos domésticos y la composición de los rellenos y basurales o vaciaderos pueden ser
cualitativamente muy similares. Difieren en forma importante cuando son moderados por
programas (tales como reciclado, recolección informal (cirujeo), compostado u otra segregación)
que eliminan corrientes específicas de los desechos domésticos y los de repositorio. Los desechos
industriales no peligrosos pueden provenir de establecimientos comerciales tales como negocios,
restaurantes y manufactura liviana. Diferirán de acuerdo a las fuentes comerciales exactas pero
pueden contener muchos de los mismos materiales encontrados en los desechos domésticos.
La quema a cielo abierto de desechos ha sido el tópico significativo de estudio (Lemieux et al.
2003). Parece haber muy pocos datos concernientes a fuegos en basurales y contaminantes
orgánicos persistentes (Lemieux, Lutes y Santoianni 2004).
Los estudios de composición de desechos muestran una variación entre los desechos, entre los
países y especialmente entre países desarrollados y en vías de desarrollo. En los países en vías de
desarrollo tanto como el 50% de la composición del desecho puede ser putrecible, como es el caso
de los desechos de cocina. En los países desarrollados, se pueden encontrar elementos de embalaje
y dispositivos electrónicos a menos que estos materiales hayan sido removidos por otros sistemas al
final de su vida útil. También se pueden encontrar diferencias significativas entre desechos urbanos
y rurales, y entre desechos provenientes de diferentes regiones, independientemente del grado de
desarrollo. En general, las corrientes de desechos domésticos y los desechos de los rellenos
sanitarios podrán contener papel, plásticos, orgánicos tales como alimentos, restos de alimentos,
vidrio, metal, madera, cuero y otros materiales. Bajo condiciones deficientemente controladas, los
desechos peligrosos de origen doméstico tales como limpiadores, pinturas, y solventes pueden ser
destinados a rellenos no apropiados para residuos peligrosos o a vaciaderos.
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En lo referente a gestión, se tenderá a producir cambios en la constitución y el desempeño del
rellenamiento o basural. En un relleno moderno, compartimentado, se agregarán a la basura
coberturas diarias consistentes en suelo o arcilla. Un basural tradicional, en comparación, dista
mucho de estar organizado.
La compartimentación, la adición de materiales inertes (cobertura diaria) y la compactación, a lo
largo del tiempo, reducen el contenido de humedad de un relleno y también la posibilidad de
ignición espontánea. Los basurales tradicionales son más factibles de ser quemados.
Todos los lugares de disposición generarán algo de gas combustible (por ejemplo, metano) a partir
de la degradación anaeróbica de materiales orgánicos contenidos dentro. A menos que este gas se
controle, constituye un combustible fósil altamente combustible para la ignición antropogénica
ilícita o espontánea. Es también un potente gas de efecto invernadero. Los sistemas de captación de
metano han sido diseñados e implementados como parte de la tecnología moderna de rellenos,
tanto por razones de seguridad como de recuperación de su potencial energético.
3.1.2.
Obstáculos para la eliminación; remedios o políticas para la eliminación de
obstáculos
3.1.2.1.
Desechos domésticos
Los desechos domésticos se quemarán a cielo abierto cuando el costo, la conveniencia o la
costumbre local y la aceptabilidad social hagan que esta opción sea atractiva para la comunidad
regulada o grupos de la comunidad. En los casos donde la población vive alejada del ejido
municipal, la solución para la disposición de desechos será indudablemente ad hoc. Sin sistemas
apropiados de gestión, aún dentro de la jurisdicción municipal, éstos serán también ad hoc.
Para poder eliminar la quema a cielo abierto, deben existir alternativas razonables y el público debe
educarse acerca de la disponibilidad de éstas, como así también acerca del daño que produce la
quema a cielo abierto.
La recolección centralizada o en la fuente, el reciclado u otras formas de disposición deben estar al
alcance de la gente y ser efectivas. Los rellenos deben ser diseñados y estar operados de acuerdo a
normas modernas (Hickman y Eldredge 2004). Si se usa la combustión, se prefiere con seguridad la
incineración que usa las mejores técnicas disponibles con recuperación de energía.
Los gobiernos deben aceptar la responsabilidad de crear sistemas de disposición y de recuperación
de residuos como servicio de utilidad pública. Los países y las municipalidades deberían, en
consecuencia, tener la voluntad para hacer mandatorio el fin de la quema de desechos y aceptar la
responsabilidad de la ejecución de dichas leyes. Adicionalmente, en los lugares donde los rellenos
modernos sean una opción, los planes de gestión / manejo y las regulaciones de desechos deberían
incluir las provisiones que tengan en cuenta la ubicación de nuevos rellenos de modo de mantener
la capacidad de disposición.
La simple aceptación de la responsabilidad de suministrar sistemas de gestión / manejo de desechos
no implica, por sí sola, que se termine con la quema a cielo abierto. Los desechos podrían ser
colectados y depositados en los rellenos o en los vaciaderos, que en si mismos podrían ser sitios de
quemas a cielo abierto. Deben desarrollarse y aplicarse políticas y prácticas para estos servicios
centralizados. La ignición y la combustión espontáneas se pueden reducir por la captación de gas
de relleno o por regulaciones que requieran de técnicas de construcción de rellenos modernos a la
par de la clausura definitiva de los basurales obsoletos.
3.1.2.2.
Combustión antropogénica accidental
Este tipo de combustión en basurales, se puede reducir a través de la prohibición, otorgamiento de
licencias o limitando el acceso a rellenos o basurales. En muchos casos los fuegos se desatan por el
cirujeo o los recolectores informales que viven y trabajan en esas áreas. Los fuegos accidentales o
intencionales pueden hacer entrar en ignición a los materiales evacuados o al gas de relleno. Las
autoridades deben aceptar la responsabilidad y poner en vigor regulaciones que organicen las
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188
actividades de los recolectores informales, proveyendo condiciones de seguridad para los
trabajadores, limitando el acceso y erradicando las viviendas en los rellenamientos.
3.1.2.3.
Combustión antropogénica intencional
La combustión antropogénica intencional, o sea, la quema del contenido del basural para la
reducción del volumen, debe ser prohibida por las autoridades. Para evitar la necesidad de quemar
el basural, deberá planificarse el tamaño del relleno, el espacio, la localización y la gestión, como
también desarrollar programas de reducción y eliminación de desechos.
La gestión / manejo de desechos es un sistema. En los lugares donde se trabaja con el propósito de
hacer de la disposición final de los desechos reales una responsabilidad colectiva, en lugar de una
responsabilidad individual, los costos económicos directos pueden subir, pero en general los costos
e impactos ambientales bajan.
3.1.3.
Estrategias e instrumentos políticos para evitar, reducir o segregar los residuos.
3.1.3.1.
Reducción en la fuente
El estudio cuidadoso de la composición de los desechos locales puede conducir a programas
específicos para la reducción de grandes volúmenes de corrientes. Como ejemplo, en ciertos casos
la compra a granel de productos puede reducir la necesidad del empaquetamiento individual de los
mismos. Esta y otras estrategias pueden ser moderadas por la densidad poblacional.
3.1.3.2.
Compostado
Donde haya significativas fracciones de desechos domésticos biodegradables, y donde se justifique
por la densidad poblacional, las municipalidades podrán educar acerca de la efectividad del
compostado en cuanto al costo y al espacio. Como parte de esta estrategia, se incluye la desviación
apropiada de desechos orgánicos para piensos u otros usos productos similares, moderada por la
preocupación de la transmisión de enfermedades. La educación debe incluir medios para el control
de vectores de enfermedades y de insectos.
Algunos desechos pueden contener contaminantes orgánicos persistentes o materiales que podrían
ser convertidos en contaminantes orgánicos persistentes bajo condiciones de compostado, y
deberían ser tratados en forma separada para garantizar una alta calidad del compostado con bajo
contenido de los mismos. En algunos casos el compostado puede favorecer la sustitución de ciertos
materiales biodegradables.
3.1.3.3.
Reuso
Siempre que se puedan sacar piezas o dispositivos completos y se puedan lavar, reparar o recuperar
como artículos elaborados, se estará disminuyendo la necesidad de la disposición final. En muchos
casos, la ocupación de mano de obra y el valor agregado creado en la recuperación pueden ser más
costo-efectivos y económicamente más beneficiosos que la adquisición de nuevos dispositivos.
3.1.3.4.
Reciclado
Muchas corrientes de desechos contienen elementos valiosos recuperables. Metales, vidrio, papel
seco y limpio, cartón corrugado, tela, plásticos y madera son corrientes reciclables. Dependiendo
de la situación, la recolección centralizada y la infraestructura de reciclado pueden ser costoefectivas. En otras situaciones, simplemente asignando un área de estacionamiento segura en un
sitio de disposición y propiciando el desarrollo de mercados para el material reciclado se puede
facilitar la tarea de recuperación por parte de los recolectores informales.
3.1.3.5.
Incineración
En algunas situaciones la incineración usando las mejores técnicas disponibles, especialmente con
recuperación de energía, puede coexistir con la quema a cielo abierto. En estos casos, la
incineración es preferible a la quema a cielo abierto, pero puede no ser la única alternativa. Las
autoridades deben poner atención en comprender las barreras específicas locales para la
eliminación de la quema a cielo abierto a favor de las disposiciones ambientalmente menos
problemáticas, que incluyen la reducción en la fuente, el reuso, el reciclado y la incineración
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usando las mejores prácticas disponibles. La recolección y su costo pueden ser uno de esos
obstáculos; sin embargo, la incineración usando las mejores técnicas disponibles, cuando se
combina con recuperación de energía, puede mitigar ese costo y aportar un beneficio energético
significativo.
3.1.3.6.
Rellenos modernos
Dadas las diferencias entre los rellenos ingenierilmente diseñados y los basurales desorganizados,
la construcción de rellenos modernos con colectores de gas y lixiviado y apropiadas oportunidades
para el reciclado y reuso, se prefieren a la quema a cielo abierto. Si se desea eliminar la quema a
cielo abierto, será necesario que las autoridades acepten que se debe dar educación y se deben
proveer las opciones para la disposición de residuos costo-efectivas.
Los rellenos modernos difieren de los basurales en muchas formas. Como construcciones
ingenieriles, son más seguros, más higiénicos y menos promotores de la combustión antropogénica.
También requieren medidas de seguridad y gestión activas que excluyan el ingreso a personas no
autorizadas (por ejemplo, recolectores informales) y pueden ser relativamente más costosos que la
quema a cielo abierto o que los basurales de baja tecnología.
Las políticas que prohíben la disposición de desechos industriales peligrosos e infecciosos en las
corrientes de desechos comunes favorecerán la seguridad de los sistemas de disposición
municipales. Los gobiernos pueden fomentar el uso de los métodos alternativos listados mediante
la implementación de restricciones legales a la quema a cielo abierto, mandatos para el
compostado, reciclado o recuperación; la creación de impuestos sobre exceso de residuos en los
sistemas de disposición; o la institución de sistemas de gestión de recursos de menor costo y más
convenientes.
3.1.4.
Alternativas, obstáculos para el uso e instrumentos políticos para la eliminación
de obstáculos
Las estrategias para la reducción de desechos y las alternativas disponibles para la quema a cielo
abierto son mayoritariamente las mismas.
3.1.5.
Técnicas y atributos de la combustión, y formas de mejorarla.
Donde ninguna de las alternativas previamente mencionadas sea posible o cuando las alternativas
no se puedan implementar a corto plazo, los gobiernos podrían considerar la educación de la
comunidad regulada en las formas de reducir los impactos de la quema a cielo abierto. Esas
mejoras han sido señaladas en la orientación general.
3.2.
Construcción, demolición y restos post-desastre
3.2.1.
Composición del material
3.2.1.1.
Desechos de la construcción
Los desechos de la construcción consistirán en materiales usuales para la misma y posiblemente el
embalaje con el cual los materiales llegan al sitio (por ejemplo tarimas o bandejas y bolsas). Los
materiales de la construcción de edificios varían en tamaño, tipo y localización geográfica. Los
tipos de edificios, ya sean éstos comerciales, oficinas, multi-familiares o uni-familiares, diferirán
significativamente según provengan de países en vías de desarrollo o desarrollados o según las
regiones de que se trate. Los materiales combustibles comunes en la construcción incluyen:
madera, papel y otros materiales celulósicos, asfalto, pinturas y varios tipos de plásticos. No es
desconocida la contaminación metálica de los combustibles.
3.2.1.2.
Desechos de demolición
Los desechos de demolición, particularmente restos post-desastre, contendrán otras pertenencias de
los ocupantes. Esos materiales también varían con el tipo de edificio, geografía y desarrollo de la
economía. Los restos quemados parcialmente en un incendio en una operación industrial pueden
ser calificados como restos post-desastre o desechos peligrosos.
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En las viviendas, se asimilarán a los desechos domésticos, y serán de mayor magnitud en países en
vías de desarrollo; en países desarrollados habrá una mayor proporción de telas (ropa), espumas
(muebles), plásticos rígidos (artefactos) y fibras (alfombras).
En los edificios comerciales, los contenidos serán representativos del negocio e incluirán
mobiliario y fibras similares a las de las viviendas, así como electrónicos y gran cantidad de papel
(oficinas) o de productos para la venta.
3.2.2.
Obstáculos para la eliminación; remedios o políticas para la eliminación de
obstáculos.
La combustión intencional de los desechos derivados de la construcción o demolición se debe al
bajo costo y a la conveniencia en el lugar de trabajo. Se realiza por necesidades sanitarias, costo de
eliminación, inconveniencia de enterramiento en el lugar o falta de disponibilidad de alternativas.
Si bien es una práctica deficiente, y debería ser evitada en cualquier circunstancia -a excepción de
razones de fuerza mayor, como consideraciones de salud pública-, se sabe que existe combustión
intencional de restos post-desastre debido a: No-disponibilidad de alternativas, deseo de evitar uso
masivo del espacio del relleno o por conveniencia de limpiar áreas luego de terremotos (Nakao et
al. 1997). El tema, nominalmente, es el costo, ya sea expresado como costo directo o costo de
desarrollo o de uso de otros medios de disposición.
3.2.3.
Estrategias e instrumentos políticos para evitar, reducir o segregar residuos
Los desechos de la construcción, limpios, no contaminados pueden ser recolectados, clasificados, y
los materiales utilizables pueden ser derivados para otra construcción, triturados para material de
adobe y material reciclable. La demolición cuando se realiza como desmontado, puede producir
muchos accesorios útiles para reventa o reuso. Los materiales de la demolición que no pueden ser
reusados o reprocesados pueden separarse o disponerse como desechos de construcción.
Mientras, en teoría, las estrategias usadas para el tratamiento de residuos de demolición y
construcción pueden también emplearse para restos post-desastre, la escala puede ser enormemente
diferente. Después de un desastre no habrá ninguna elección salvo mover el material a un sitio de
relleno, permitir la recolección de rezagos como de costumbre o llevar a cabo allí mismo técnicas
de recuperación. La disposición en rellenos sin recolección de rezagos o la incineración usando las
mejores técnicas disponibles puede ser la mejor opción en la emergencia, dependiendo de las
circunstancias exactas.
Los gobiernos pueden, y algunos lo hacen, prohibir la quema a cielo abierto de restos de
demolición y de construcción. En los lugares donde la infraestructura de la gestión / manejo de
desechos es pobre, muchos de los mismos instrumentos usados en la recuperación de desechos
domésticos pueden ser útiles para los materiales de construcción y demolición.
3.2.4.
Alternativas, obstáculos para su uso e instrumentos políticos para eliminar estos
obstáculos
Como se señalara arriba, las alternativas para la disposición de desechos en los sitios de
construcción y demolición son la recolección, separación, desmontado, reventa, reuso y reciclado.
Estos procedimientos pueden ser viables económicamente mediante cambios en las leyes y
regulaciones que rigen la disposición de estos materiales. Tales instrumentos incluyen
prohibiciones a la quema a cielo abierto, impuestos para la disposición en rellenos de materiales de
la construcción y de demolición, o instrumentos económicos que promueven el reciclado. En
muchos casos, la reventa de accesorios de edificios es ya económicamente viable; esto es
particularmente cierto en los países en vías de desarrollo.
Adicionalmente, se pueden redactar contratos para la construcción que especifiquen que la
eliminación de restos quede bajo responsabilidad del constructor. Los métodos aceptables de
disposición pueden también estar especificados por contrato.
3.2.5.
Técnicas y atributos de la combustión, y métodos de mejora
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
191
Para estos materiales se mantiene la misma orientación general señalada en otras partes del
documento. La quema a cielo abierto debería ser la última alternativa y se deberían excluir
fehacientemente los materiales poco o nada combustibles.
4.
Quema a cielo abierto de materiales específicos y varios
4.1.
Plásticos agrícolas
4.1.1.
Composición de los materiales
Los cobertores agrícolas habitualmente están hechos de polietileno debido a su costo, pero también
se ofrece para la venta, el copolímero de acetato de etil-vinilo (EVA). El PVC se ha usado
previamente, pero no parece ser común hoy en día. Entre otros usos, el cobertor agrícola se usa
para cubrir los campos en la estación temprana, con el fin de calentar el suelo; envoltura de fardos;
bolsas para ensilaje, fertilizantes o sustancias químicas agrícolas; y coberturas para invernadero.
Algunos proveedores especializados ofrecen material especificado como degradable.
Se pueden encontrar también contenedores plásticos rígidos de pesticidas u otras sustancias
químicas agrícolas. Las bolsas son generalmente de polietileno de baja densidad; las botellas,
tambores y cubas son generalmente de polietileno de alta densidad, o polietileno multicapa, o están
constituidos por un contenedor de polietileno cuya superficie interior ha sido tratada para reducir la
interacción con los contenidos del producto. Existe una publicación que trata los experimentos de
quema de bolsas que contienen pesticidas residuales, pero encuentra PCDD/PCDF sólo “en muy
bajos niveles”, y lecturas en blanco tanto para las emisiones al aire, como para los residuos sólidos
(Oberacker et al. 1992). Si se siguen los procedimientos publicados para el enjuague de
contenedores y para el tratamiento del agua de enjuague en forma apropiada, se reducirán estas
bajas posibilidades en forma significativa.
4.1.2.
Obstáculos para la eliminación; remedios o políticas para la eliminación de
obstáculos
Los materiales localizados lejos de los lugares de recolección habitual de desechos, se descartarán
usando los métodos más convenientes y de menor costo. La quema podría reducirse mediante el
establecimiento de un esquema de recolección para el material, particularmente si muchos
granjeros en la misma área usan el mismo material. Los gobiernos también pueden instituir
programas educativos y leyes que prohíban la quema.
4.1.3.
Estrategias e instrumentos políticos para evitar, reducir o segregar residuos
Los cobertores agrícolas se reciclan extensivamente en algunos países. Esto se facilita cuando el
material se recolecta expresamente. En aquellos lugares donde no haya oportunidad para el
reciclado, se utilizan otras formas de disposición, incluido el relleno. El uso de aditivos tales como
los inhibidores de UV pueden prolongar la vida útil de las coberturas de invernadero y reducir la
necesidad de su disposición. En la ausencia de programas específicos, el material usado para
embalar fardos o embolsar composte se descarta de la misma forma que cualquier otro envase en
un área particular. En algunos lugares, las coberturas se pueden reciclar expresamente, para formar
compuestos madera-plástico o para ser procesado como combustible derivado de residuos para
utilizar en un incinerador que usa las mejores técnicas disponibles. Para botellas, la Organización
Mundial de la Salud recomienda el triple lavado y posteriormente la perforación y el enterrado
(Rosendaal 1997, ch. 10).
4.1.4.
Alternativas, obstáculos para su uso e instrumentos políticos para eliminar estos
obstáculos
Las estrategias para la reducción de desechos y las alternativas disponibles para la quema a cielo
abierto son lo suficientemente congruentes.
4.1.5.
Técnicas y atributos de la combustión, y medios para la mejora
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
192
El cobertor agrícola, al ser combustible, y por la forma en que fue manufacturado, tenderá a fundir
y encoger. La buena quema podría depender de su fragmentación para incrementar la relación
superficie a volumen, o en forma más relativa, y de una baja velocidad de alimentación del
material. Es posible realizar una combustión a alta temperatura, con buena ventilación pero, ésta
puede ser un gran desafío, si el cobertor es el único material a ser quemado.
Las botellas, debido a su relación volumen – masa, pueden no quemarse bien aún estando secas y
siendo combustibles. Puede llegar a ser necesario el uso de otro combustible, y en ese caso éste
debería ser consistente con la orientación general.
4.2.
Neumáticos
4.2.1.
Composición del material
Los neumáticos son un compuesto de copolímero de estireno-butadieno o caucho natural,
cloropreno, poliamida, alambre de acero, negro de humo y otros numerosos aditivos orgánicos e
inorgánicos. Los neumáticos contienen bajas concentraciones de cloro; como también cantidades
significativas de azufre - similares a las del carbón que típicamente contiene azufre - como
consecuencia de la vulcanización. El azufre inhibe la formación de contaminantes orgánicos
persistentes en la combustión; la probabilidad de generación de contaminantes orgánicos
persistentes en estos desechos es probablemente menor que en los desechos mezclados. Sin
embargo, una combustión deficiente de grandes volúmenes de neumáticos a cielo abierto es una
fuente de PCDD/PCDF y con certeza, será un generador importante de otros contaminantes
peligrosos como SO2 e hidrocarburos aromáticos policíclicos.
4.2.2.
Obstáculos para la eliminación; remedios o políticas para la eliminación de
obstáculos
La ignición de neumáticos puede ser natural (rayos) o antropogénica. El abandono o su disposición
no controlada presentan ciertos peligros, incluyendo el cultivo de insectos, vectores de
enfermedades. Sumado a esto, la disposición de los neumáticos ocupa grandes espacios. La quema
antropogénica de neumáticos puede llegar a realizarse, y de hecho se ha realizado, para paliar
algunos de estos problemas.
4.2.3.
Estrategias e instrumentos políticos para evitar, reducir o segregar residuos
Los neumáticos gastados, en muchos casos pueden ser recapados y reusados: La tecnología
moderna ha extendido la vida media del neumático en un factor de 10 en relación con los pasados
treinta años. Utilizando neumáticos con vida útil más larga, se minimiza la necesidad de
disposición. Alternativamente, estos se pueden reciclar en varios usos, ya sea enteros o como
material fragmentado. Los neumáticos enteros, o preferentemente fragmentados se pueden disponer
en rellenos. Sin embargo, los neumáticos enteros o artículos similares como botellas rotas tienden a
flotar hacia la superficie de los vaciaderos. La acumulación de neumáticos en basurales
constituidos sobre la superficie del suelo es una imagen desagradable para la vista, un peligro en
cuanto al control de insectos y la posibilidad de una combustión incontrolada.
4.2.4.
Alternativas, obstáculos para su uso e instrumentos políticos para eliminar estos
obstáculos
Los neumáticos usados se pueden reusar enteros, fragmentados o pulverizados criogénicamente.
Los neumáticos procesados pueden usarse en asfalto modificado con caucho como material de
afirmado de caminos. Estos neumáticos fragmentados y molidos también se han prensado y se han
usado en materiales de construcción. Los neumáticos fragmentados se emplean como material de
acolchado para patios de juegos, y prensados, para ser usado como cercamientos o gaviones,
creación de escollera o para el control de la erosión del suelo. Sin embargo, debe ponerse atención
cuando se usa el neumático entero por encima del terreno, en mitigar su tendencia a acumular agua
y evitar la proliferación de insectos.
Si los neumáticos enteros o fragmentados se queman en los hornos de cemento, ésto deberá hacerse
con buenas condiciones de combustión y operación que se correspondan con las mejores técnicas
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
193
disponibles descriptas en la sección V.B de las presentes directrices. De esta forma, el horno
cumpliría con el nivel de desempeño sugerido (0,1 ng EQT/Nm3) y las liberaciones de sustancias
químicas listadas en el Anexo C en los gases de chimenea serían bajas.2 Se han publicado las
liberaciones de sustancias químicas listadas en el Anexo C, vía el polvo del horno de cemento y
posiblemente del clinker, sin embargo, por el momento son objeto de mayor investigación.
4.2.5.
Técnicas y atributos de la combustión, y métodos de mejora
La quema a cielo abierto de neumáticos da como resultado la formación y liberación de sustancias
químicas listadas en el Anexo C. Ya sea amontonados o en basurales, virtualmente, no hay forma
de mejorar las condiciones de la quema a cielo abierto de neumáticos; por otra parte, la extinción
de los fuegos a gran escala es casi imposible y pueden durar años quemando.
4.3.
Derrames de aceite y venteo de gas con llama.
4.3.1.
Composición del material
El petróleo crudo, el gas natural y el asociado están compuestos mayoritariamente de carbón e
hidrógeno con menores cantidades constitutivas de oxígeno, azufre y cloro. Según se encuentre en
la naturaleza, o como resultado de técnicas de recuperación, también puede contener sales o aguas
saladas. En particular, la preocupación reside en el petróleo derramado en un suelo que contiene
sales u otros materiales clorados, o en el océano. Otra fuente de contaminación es la introducción
de agua en los pozos que se perforan cerca de un cuerpo de agua salina. Se ha llegado a quemar
petróleo derramado por la rotura de un conducto para mitigar la posible contaminación de un río
congelado (Kruglov, Amirova y Loshkina 1996).
4.3.2.
Obstáculos para la eliminación; remedios o políticas para la eliminación de
obstáculos
Los obstáculos para la eliminación incluyen consideraciones relativas al costo, la conveniencia y la
seguridad, y la falta de métodos alternativos de recuperación o disposición final.
4.3.3.
Estrategias e instrumentos políticos para evitar, reducir o segregar residuos
El venteo con llama de gases resulta común. En virtud de que éste es un tema de residuos y no de
recuperación de accidentes, se puede mejorar el normal desempeño con mejores procedimientos
para el manipuleo de materiales o su recuperación para la venta. Para el caso de derrames de
petróleo accidentales pueden ser útiles, en algunas circunstancias, los métodos de remediación
biológica.
Referencias
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Gullett B.K. y Touati A. 2003. “PCDD/F Emissions from Forest Fire Simulations.” Atmospheric
Environment 37:803–813.
2
1 ng (nanogramo) = 1 × 10-12 kilogramo (1 × 10-9 gramo); Nm3 = normal metro cúbico, volumen de gas seco medido
a 0 °C y 101.3 kPa. Para información sobre mediciones de toxicidad ver la sección I.C, párrafo 3 de las presentes
directrices.
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
194
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Familia. Convenio de Basilea sobre el Control de los Movimientos Transfronterizos de Desecchos
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
VI.B.
(i)
195
Procesos térmicos en la industria metalúrgica no
mencionados en el Anexo C, Parte II
Producción de plomo secundario
Resumen
La fundición de plomo secundario implica la producción de éste y sus aleaciones, en primer lugar a
partir de chatarra de baterías de automóviles, como así también de otras fuentes de plomo usado
(caños, soldaduras, escoria, revestimientos de plomo). Los procesos de producción incluyen:
pretratamiento de la chatarra, fundición y refinado. Los productos químicos enumerados en el
Anexo C del Convenio de Estocolmo pueden surgir como consecuencia de los aceites y plásticos
presentes en la alimentación, como así también de las temperaturas de entre 250° y 500 °C.
Las mejores técnicas disponibles comprenden el empleo de materiales libres tanto de plásticos
como de aceites, elevadas temperaturas de horno por encima de 850 °C, efectiva recolección de
gases, postquemado con enfriamiento brusco, adsorción con carbón activado, y filtros de tela para
eliminación de polvos.
Los niveles de desempeño a lograr en este caso de la fundición secundaria de plomo son: < 0,1 ng
EQT-I/Nm3.
1.
Descripción del proceso
El siguiente resumen del proceso se tomó de EPA 1986. La Figura 1 resume el proceso en forma
diagramática.
“Las fundiciones de plomo secundario producen plomo y aleaciones de plomo a partir de
material de chatarra con contenido de plomo. Más del 60 % de todo el plomo secundario se
obtiene de chatarra de baterías de automóviles. Otros materiales usados en la fundición de
plomo secundario incluyen plomos para el balanceo de las ruedas, cañería, soldadura,
escorias, y camisas de plomo.
La fundición de plomo secundario incluye 3 operaciones principales: pre-tratamiento de la
chatarra, fundición, y refinado. El pre-tratamiento de la chatarra es la remoción parcial del
metal y de los contaminantes no-metálicos a partir de la chatarra que contiene plomo y
residuo. Los procesos usados para el pre-tratamiento de la chatarra incluyen la rotura de la
batería, trituración, y “sweating”. El rompimiento de la batería incluye su drenado y
trituración de las mismas, seguido de la separación manual del plomo de otros materiales
no-metálicos. Esta chatarra de plomo separada, luego se pasa por el proceso de “sweating”
en un horno rotativo o reverberatorio a gas o petróleo para separar el plomo de los metales
con mayor punto de fusión. Los hornos rotativos se usan generalmente para procesar
chatarra y residuos con bajo contenido de plomo, mientras que los hornos reverberatorios
se usan para procesar chatarras con alto contenido de plomo. Periódicamente, se realiza la
colada del plomo parcialmente purificado, procedente estos hornos, para ulterior
procesamiento en hornos de fundición u hornos de crisol.
El proceso de fundición produce plomo por separación del plomo fundido de otros metales
y contaminantes no metálicos y por reducción de óxidos a plomo elemental. La fundición
se lleva a cabo en un alto horno, en horno reverberatorio, y en hornos rotativos. En los altos
hornos, se usan, como materiales de carga, el metal de la escoria pre-tratada, la escoria de
retorno, el hierro de la chatarra, el coque, la escoria reciclada, el polvo de salida, y la cal.
El calor necesario para fundir el plomo se produce a través de la reacción del coque con la
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196
corriente de aire que se sopla en el horno. Algo de la combustión del coque funde la carga,
mientras que el resto reduce los óxidos de plomo a plomo elemental. A medida que la
carga de plomo se funde, la cal y el hierro flotan hacia el tope del baño fundido y forman
un material que retarda la oxidación del plomo producido. El plomo fundido fluye del
horno a la olla de conservación a velocidad casi constante.
El refinado y moldeado del plomo crudo de los hornos de fundición puede consistir en
proporcionar maleabilidad, en alearlo y oxidarlo de acuerdo al grado de pureza o al tipo de
aleación deseada. Estas operaciones se pueden realizar en hornos reverberatorios; sin
embargo, se usan más comúnmente los hornos de cuba. Los hornos de aleación
simplemente funden y mezclan los lingotes y los materiales de aleación. El antimonio,
estaño, arsénico, cobre, y níquel son los materiales de aleación más comunes. Los hornos
de oxidación, ya sea unidades tipo cuba o reverberatorios, se usan para oxidar el plomo e
introducir el producto de óxidos de plomo en la corriente de aire de combustión para su
recuperación posteriormente en los filtros de mangas de alta eficiencia.”
Figura 1. Fundición de plomo secundario
Pretratamiento
Fundición
Refinación
Humo
SO2
Polvo
&
humo
Horno
reverberatorio
Chatarra
pretratada
Polvo reciclado,
chatarra,
combustible
Polvo
&
humo
Ling.
plomo
blando
Refinación en
cuba/olla
(ablandamiento y
humo
Refinación en
cuba/olla
(aleación) de
Almacen
Fund. Comb
Plomo
crudo
lingote
Agente
Aleac.
Aleac.
Aserrín
Humo
Oxido de
plomo de
batería
Oxidación
Cuba/Olla
Fundición en alto
horno
Vapor
Comb Aire
Piedra caliza, polvo
reciclado, coque,
escoria residual, óxido
de plomo, chat. de
hierro, pura y escoria
de retorno
Oxidación en
horno
reverberatorio
Fuel
Combustible
Aire
Oxido de
plomo rojo
Pb3O4
Öxido de
plomo
Amarillo PbO
Fuente: EPA 1986.
2.
Fuentes de los productos químicos listados en el Anexo C del
Convenio de Estocolmo
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197
La formación de dibenzo-p-dioxinas policloradas (PCDD) y de los dibenzofuranos policlorados
(PCDF) se debe probablemente a la presencia de cloro de los plásticos o restos de aceites en el
material de ingreso.
2.1.
Información general sobre emisiones en fundiciones de plomo
secundarias
Las emisiones de la fundición de plomo secundario pueden escapar como emisiones de chimenea o
fugitivas de la fundición, según sea la edad de la instalación o la tecnología. Los principales
contaminantes son el dióxido de azufre (SO2), otros compuestos de azufre, polvos y PCDD/PCDF.
El SO2 se retiene y se procesa como ácido sulfúrico en plantas de ácido. Las emisiones difusas de
SO2 se pueden controlar por buena extracción y sellado de los hornos. El NOx se puede reducir
usando quemadores de oxi-combustible o bajo NOx. El material particulado se retiene usando
métodos de remoción de polvo de alta eficiencia tales como filtros de tela (Comisión Europea
2001, págs. 359–368).
2.2.
Emisiones de PCDD/PCDF al aire
Los PCDD/PCDF se forman durante la fundición de metales de base a través de la combustión
incompleta o por síntesis de novo cuando los compuestos clorados y compuestos orgánicos, tales
como aceites o plásticos están presentes en el material de alimentación.
Los procesos se describen en Comisión Europea 2001, pág. 133:
“Los PCDD/PCDF o sus precursores pueden estar presentes en algunas de las materias
primas y existe posibilidad de síntesis de novo en los hornos o en sistemas de abatimiento.
Los PCDD/PCDF se adsorben fácilmente dentro en el material sólido y se retienen en
todos los medios o compartimientos ambientales, como polvo, sólidos de depuradores y
polvo de filtro.
La presencia de aceites u otros materiales en la chatarra u otras fuentes de carbono
(combustibles parcialmente quemados y reductores, tales como coque, pueden producir
partículas de carbón finas que reaccionan con los cloruros inorgánicos o con los cloro
ligados en compuestos orgánicos en el rango de temperatura entre 250 a 500 ºC para
producir PCDD/PCDF. Este proceso se conoce como síntesis de novo y es catalizado por
la presencia de metales tales como cobre o hierro.
Aunque los PCDD/PCDF se destruyen a alta temperatura (por encima de los 850 ºC) en
presencia de oxígeno, el proceso de la síntesis de novo aún es posible ya que los gases se
enfrían a través de la “ventana de re-formación / regeneración”. Esta ventana puede estar
presente en los sistemas de abatimiento y en las partes más frías del horno Ej. el área de
alimentación. Se debe poner cuidado en el diseño de los sistemas de enfriamiento, de forma
de minimizar el tiempo de residencia en la ventana, tal que el mismo sea adecuado para
prevenir la síntesis de novo”
2.3.
Liberaciones a otros medios
Las aguas de desecho se originan de los efluentes de proceso, de las aguas de enfriamiento y de las
escorrentías y se tratan con técnicas de tratamiento de efluentes. Los residuos de proceso se
reciclan, se tratan usando métodos de recuperación de otros metales o se eliminan en forma segura.
3.
Procesos recomendados
La variación de los materiales de alimentación y la calidad de producto deseada influyen en el
diseño y configuración del proceso. Estos procesos se deberían aplicar en combinación con buenos
controles de proceso, sistemas de captación de gas y abatimiento. Los procesos considerados como
las mejores técnicas disponibles incluyen el de alto horno (con buen control de proceso), el horno
ISA Smelt/Ausmelt, el horno rotativo de soplado superior, el horno eléctrico y el horno rotativo
(Comisión Europea 2001, p. 379).
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198
El horno de arco eléctrico sumergido es una unidad sellada para materiales de cobre y plomo
mezclados. Si el sistema de extracción está bien diseñado y dimensionado, el proceso es más
limpio que los otros. (Comisión Europea, pág. 395).
“La inyección del material fino vía las toberas del alto horno ha sido usada con éxito y
permite reducir el manipuleo de material pulverulento y la energía involucrada en el
retorno de los finos a la planta de sinterizado” (Comisión Europea, pág. 404). Esta técnica
minimiza las emisiones polvo durante la carga y de esta forma se reducen las liberaciones a
la atmósfera de PCDD/PCDF a través de la absorción en el material particulado.
No hay información disponible sobre los procesos alternativos a la fundición para el procesamiento
de plomo secundario.
4.
Medidas primarias y secundarias
A continuación se discuten las medidas primarias y secundarias de reducción de PCDD/PCDF.
4.1.
Medidas primarias
Las medidas primarias son consideradas como técnicas de prevención de la contaminación en la
reducción o eliminación de contaminantes orgánicos persistentes. Las posibles medidas incluyen:
4.1.1.
Preselección del material de alimentación
La chatarra se debería seleccionar y pre-tratar para eliminar los compuestos orgánicos y los
plásticos, para reducir así la generación de PCDD/PCDF proveniente de la combustión incompleta
o de la síntesis de novo. Se debería evitar la alimentación al proceso de baterías enteras o con
separación incompleta. Las técnicas de manipuleo y tratamiento, y el almacenamiento de materiales
se determinarán en base a los contaminantes, distribución, tamaño del material y contenido
metálico.
El molido y la trituración, en conjunto con las técnicas de separación neumáticas o por densidad,
pueden usarse para la remoción de plásticos. La de aceites se puede lograr a través de procesos
térmicos de eliminación de revestimientos y de aceites. Estos procesos térmicos para la remoción
de aceites deberían contar, además, con un sistema de postcombustión para la destrucción de todo
material orgánico en los gases de salida. (Comisión Europea 2001, pág. 232).
4.1.2.
Control de efectividad de proceso
Se deberán utilizar sistemas de control de proceso para mantener la estabilidad del mismo y poder
operar en los parámetros que contribuyan a la minimización en la generación de PCDD/PCDF,
tales como el mantener la temperatura del horno arriba de 850 °C para destruir los PCDD/PCDF.
Idealmente, las emisiones de PCDD/PCDF deberían monitorearse en forma continua para asegurar
la reducción de las liberaciones. El muestreo continuo de las emisiones de PCDD/PCDF se ha
constatado para algunos sectores (por ejemplo, la incineración de desechos), pero aún hay
investigación en desarrollo en este campo. En ausencia de monitoreo continuo de PCDD/PCDF,
otras variables tales como: temperatura, tiempo de residencia, controles regulados de recolección
de gases y vapores, deberían ser continuamente monitoreados y mantenidos para establecer unas
condiciones óptimas de operación para la reducción de PCDD/PCDF.
“Se necesita poner atención en particular en la medición de temperatura y en el control del
horno y las cubas usadas para la fundición de metales de este grupo, de forma tal de
prevenir y minimizar la formación de vapores/humos” (Comisión Europea 2001, pág. 390).
4.2.
Medidas secundarias
Las medidas secundarias son las técnicas de control de la contaminación para contener y prevenir
emisiones.
Estos métodos no evitan la formación de contaminantes.
4.2.1.
Recolección de gases y humos/vapores
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199
La retención de vapores/humos y gases de salida se debería implementar en todas las etapas del
proceso de fundición para el control de las emisiones de PCDD/PCDF.
“Los sistemas de recolección de humos/vapores utilizados pueden hacer uso intensivo de
los sistemas de horno sellado y diseñarse de manera de mantener un vacío adecuado que
impida fugas y emisiones fugitivas, para lo que pueden emplearse sistemas de horno
sellado o la instalación de campanas. Como ejemplos pueden citarse: alimentación de
material a través de campanas, via tolvas o lanzas y el empleo de válvulas rotativas
robustas en los sistemas de alimentación. Un sistema de recolección de vapores [efectivo]
capaz de una extracción de los mismos en la fuente y sólo durante su producción
consumirá menos energía. Las MTD para sistemas de tratamiento de gases y vapores son
aquéllas que usan enfriamiento y recuperación de calor, de ser práctico, antes de un filtro
de tela …” (Comisión Europea, 2001, pág. 397).
4.2.2.
Remoción de polvos de alta eficiencia
Los polvos y los compuestos metálicos generados en los procesos de fundición deberán ser
removidos. Este material particulado posee alta área superficial sobre la cual los PCDD/PCDF se
adsorben con facilidad. La remoción de estos polvos contribuiría a la reducción de las emisiones de
PCDD/PCDF. Las técnicas a considerar son el uso de filtros de tela, depuradores húmedos y secos
y filtros de cerámica. El material particulado recolectado debería ser reciclado al horno.
Los filtros de mangas que usan materiales de alto desempeño son la opción más efectiva. Las
innovaciones en este método incluyen sistemas de detección de rotura de filtros, métodos de
limpieza en línea y revestimientos catalíticos para la destrucción de PCDD/PCDF (Comisión
Europea 2001, pág. 139–140).
4.2.3.
Post-combustión y enfriamiento brusco
Los sistemas de post-combustión deberían usarse a un mínimo de temperatura de 950 ºC para
asegurar la combustión completa de los compuestos orgánicos (Hübner et al. 2000). A esta etapa le
tiene que seguir un enfriamiento rápido de los gases calientes por debajo de 250 ºC. La inyección
de oxígeno en la porción superior del horno promoverá la combustión completa (Comisión Europea
2001, pág. 189).
Se ha observado que los PCDD/PCDF se forman en el rango de temperatura de 250 ° a 500 °C. Y
estas se destruyen por encima de 850 °C en presencia de oxígeno. Aún así, todavía la síntesis de
novo es posible cuando los gases se enfrían pasando por la ventana de reformación en los sistemas
de abatimiento y en las zonas más frías del horno. Deberán implementarse operaciones adecuadas
en los sistemas de enfriamiento para minimizar el tiempo de reformación. (Comisión Europea
2001, pág.133).
4.2.4.
Adsorción sobre carbón activado
Debería considerarse el tratamiento con carbón activado para la remoción de PCDD/PCDF de los
gases de salida de la fundición. El carbón activado posee una gran área superficial sobre la cual se
pueden adsorber los PCDD/PCDF. Los gases de salida se pueden tratar con carbón activado usando
reactores de lecho fijo o móvil, o inyección de partículas de carbón en la corriente gaseosa seguida
de una remoción como un filtro de polvo, usando sistemas de alta eficiencia, como los filtros de
tela.
5
Investigación emergente
5.1.
Oxidación catalítica
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200
La oxidación catalítica es una tecnología emergente usada en los incineradores de desechos para
eliminar las emisiones de PCDD/PCDF. Este proceso debería ser considerado para los hornos de
fundición de metales de base secundarios ya que se probó que era efectivo en la destrucción de
PCDD/PCDF en los incineradores de desechos.
La oxidación catalítica convierte los compuestos orgánicos en agua, dióxido de carbón (CO2) y
ácido clorhídrico usando un catalizador de metal precioso para aumentar la velocidad de reacción
en el rango de 370 ° a 450 °C. En comparación, la incineración ocurre normalmente a 980 °C. Se
demostró que la oxidación catalítica destruye los PCDD/PCDF en menores tiempos de residencia,
con consumos de energía menores y el 99 % de eficiencia; y en consecuencia debería considerarse
esta posibilidad. Para una eficiencia óptima debería removerse el polvo de los gases de salida antes
de la oxidación catalítica. Este método es efectivo para los contaminantes en la fase vapor. El ácido
clorhídrico resultante se trata en un depurador mientras que el agua y el CO2 se liberan al aire
luego del enfriamiento (Parvesse 2001).
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2.1.2.1.
201
Resumen de medidas
Tabla 1. Medidas para las nuevas fundiciones de plomo secundarias.
Medida
Procesos
recomendables
Descripción
Hay varios procesos
de fundición
recomendables que
deberían
considerarse para
las nuevas
instalaciones
Consideraciones
Los procesos a considerar
incluyen:
• Alto horno (con un buen
control de procesos), horno
ISA Smelt/Ausmelt, horno
rotativo de soplado superior,
hornos eléctricos y hornos
rotativos
• Hornos de arco eléctrico
sumergidos (es una unidad
sellada para los materiales de
cobre y plomo mezclados,
más limpia que otros
procesos si los sistemas de
extracción de gases están
bien diseñados y
dimensionados)
• La inyección de materiales
finos vía toberas de altos
hornos, reduce la
manipulación de material
pulverulento
Otros comentarios
Estos procesos se
deberían aplicar en
combinación con un
buen control de
proceso, sistemas de
captación de gas y
depuración.
Tabla 2. Medidas primarias y secundarias para las fundiciones de plomo secundario.
Medida
Descripción
Medidas primarias
Preselección de La chatarra deberá
los materiales
ser seleccionada y
de alimentación pre-tratada para
eliminar los
compuestos
orgánicos y los
plásticos a fin de
reducir la generación
de PCDD/ PCDF por
combustión
incompleta o por
síntesis de novo
Control de
efectividad de
Los sistemas de
control de proceso
deberían utilizarse
Consideraciones
Otros comentarios
Los procesos a ser considerados
incluyen:
• Prohibición de ingreso de la
batería entera o la separación
incompleta
• Molienda y triturado seguida
por técnicas de separación
neumática o por densidad,
para la remoción de plásticos
• Remoción de aceite por
procesos térmicos de
eliminación de
recubrimientos y
desengrasado
Las emisiones de PCDD/ PCDF
se pueden minimizar
controlando otras variables tales
Los procesos
térmicos de
eliminación de
recubrimientos y
aceites deberían estar
seguidos de una postcombustión para
destruir cualquier
forma de material
orgánico en el gas de
salida
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El monitoreo
continuo de
emisiones de
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Medida
proceso
Descripción
para mantener la
estabilidad del
proceso y para
mantener los
parámetros de
operación en niveles
que contribuyan a la
minimización de la
generación de
PCDD/ PCDF
Medidas secundarias
Captación de
La captación de
gases y
vapores/humos y
vapores/humos gases de salida
debería
implementarse en
todas las etapas del
proceso de fundición
para captar las
emisiones de PCDD/
PCDF
Remoción de
polvo de alta
eficiencia
Los polvos y los
compuestos
metálicos deberían
removerse ya que
estos materiales
poseen una gran
superficie específica
sobre la cual los
PCDD/ PCDF se
pueden adsorber con
facilidad. La
remoción de estos
polvos debería
contribuir a la
reducción de
emisiones de
PCDD/ PCDF
202
Consideraciones
como la temperatura, el tiempo
de residencia, controles
regulados de recolección de
gases y vapores luego de haber
establecido las condiciones
operativas óptimas para la
reducción de PCDD/ PCDF.
Otros comentarios
PCDD/PCDF ya se
ha constatado en
muchos sectores
(ejemplo en la
incineración de
desechos), pero aún
hay investigación en
curso en este campo.
Particular atención
requiere la medición
de temperatura y el
control de los hornos
y cubas u ollas,
usados para fundir los
metales de este
grupo, a efectos de
prevenir o minimizar
la formación de
vapores/humos.
Los procesos a ser considerados
incluyen:
• Sistemas de sellado en los
hornos para mantener un
vacío de horno adecuado que
evite pérdidas y emisiones
fugitivas
• Uso de campana
• Adiciones de material bajo
campana, adiciones vía
tobera o lanzas y uso de
válvulas rotatorias robustas
en los sistemas de
alimentación
Procesos a ser considerados
incluyen:
• Uso de filtros de tela,
depuradores húmedos/ secos
y filtros de cerámica
Las mejores técnicas
disponibles para los
sistemas de
tratamiento de gases
y vapores/humos son
aquellas que usan
enfriamiento y
recuperación de calor
si se justifica en la
práctica antes del
filtro de tela
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La opción más
efectiva es usar filtros
de tela
confeccionados con
materiales de alto
desempeño
El material
particulado retenido
debería reciclarse al
horno
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Medida
Sistemas de
enfriamiento
brusco y post –
combustión
Descripción
La post-combustión
debería alcanzar
temperaturas > 950
°C para asegurar la
combustión completa
de los compuestos
orgánicos, seguida
por un enfriamiento
brusco de los gases
calientes a
temperaturas por
debajo de 250 º C
Adsorción
sobre carbón
activado
El tratamiento con
carbón activado
deberá considerarse
ya que este material
es un medio ideal
para la adsorción de
PCDD/ PCDF
debido a su gran
superficie específica
Investigación emergente
Oxidación
La oxidación
catalítica
catalítica es una
tecnología emergente
que debería ser
considerada debido a
su alta eficiencia y
menor consumo de
energía. La
oxidación catalítica
transforma los
compuestos
orgánicos en agua,
CO2 y ácido
clorhídrico usando
un metal precioso
como catalizador
2.1.2.2.
Consideraciones
Las consideraciones incluyen:
• La formación de
PCDD/PCDF a Temp. entre
250 °–500 °C, y destrucción
a Temp. > 850 °C con O2
• Se requiere de O2 suficiente
en la parte superior del horno
para completar la
combustión.
• Se requiere de diseño
adecuado de los sistemas de
enfriamiento para minimizar
el tiempo de reformación
Los procesos a considerar
incluyen:
• Tratamiento con carbón
activado usando reactores de
lecho fijo o móvil
• Inyección de carbón
particulado en la corriente
gaseosa seguida de remoción
como polvo de filtro
Las consideraciones incluyen:
• Eficiencia de proceso para
los contaminantes que están
en fase vapor
• Tratamiento con ácido
clorhídrico usando
depuradores mientras que el
agua y el CO2 se liberan al
aire luego del enfriamiento
203
Otros comentarios
La síntesis de novo
aún es posible ya que
los gases se enfrían a
través de la ventana
de reformación
También se pueden
usar mezclas de
carbón / cal
Se ha demostrado que
la oxidación catalítica
destruye PCDD/
PCDF con tiempos de
residencia más cortos,
menor consumo de
energía y un 99 % de
eficiencia.
Antes de la oxidación
catalítica se deben
eliminar los polvos de
los gases para
optimizar su
eficiencia
Nivel de desempeño alcanzable
El nivel de desempeño alcanzable para emisiones de PCDD/ PCDF para fundiciones de plomo
secundario es < 0,1 ng EQt-I/Nm3.3
3
1 ng (nanogramo) = 1 × 10-12 kilogramo (1 × 10-9 gramo); Nm3 = normal metro cúbico, volumen de gas seco medido
a 0 °C y101.3 kPa. Para información sobre medición de toxicidad ver sección I. C, párrafo 3 del presente documento.
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204
Referencias
Comisión Europea. 2001. Reference Document on Best Available Techniques in the Non-Ferrous
Metals Industries. Documento de Referencia sobre MTD (BREF). European IPPC Bureau, Seville,
Spain. eippcb.jrc.es.
EPA (Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos de Norteamérica). 1986. Secondary
Lead
Processing.
Background
Report
AP-42,
Section
12.11.
www.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch12/final/c12s11.pdf.
Hübner C., Boos R., Bohlmann J., Burtscher K. y Wiesenberger H. 2000. State-of-the-Art
Measures
for
Dioxin
Reduction
in
Austria.
Vienna.
www.ubavie.gv.at/publikationen/Mono/M116s.htm.
Parvesse T. 2001. “Controlling Emissions from Halogenated Solvents.” Chemical Processing.
www.chemicalprocessing.com/Web_First/cp.nsf/ArticleID/NJEC-4VPKAW/.
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(ii)
205
Producción de aluminio primario
Resumen
El aluminio primario se produce directamente del mineral, la bauxita. Ésta es refinada a
alúmina mediante el proceso Bayer, la que luego se reduce a aluminio metálico por electrólisis
mediante el proceso Hall-Héroult (utilizando tanto ánodos de cocido en continuo o in situ –
ánodos Söderberg – como de precocido).
No se considera, en general, a la producción de aluminio primario como fuente significativa de
los productos químicos enumerados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo. Sin embargo, la
contaminación con PCDD y PCDF es posible a través de los electrodos en base a grafito
utilizados en el proceso de fundición electrolítica.
Las técnicas posibles para reducir la producción y liberación de los productos químicos del
Anexo C a partir de la producción de aluminio primario incluyen una mejorada producción y
control de ánodos, como asimismo el empleo de procesos de fundición avanzados. Los niveles
de desempeño a lograr en este sector deberían ser: < 0,1 ng EQT/Nm3.
1.
Descripción del proceso
La producción de aluminio primario se refiere al aluminio producido directamente del mineral,
bauxita. La bauxita se refina en alúmina mediante el proceso Bayer, y luego se reduce por
electrólisis (el proceso Hall-Héroult) en aluminio metálico. Esta sección no comprende los
procesos de aluminio secundarios, que se tratan en la sección V.D (iii) de las presentes directrices.
1.1.
El proceso Bayer: Refinado de bauxita a alúmina
La bauxita se convierte en alúmina usando el proceso Bayer. El mineral de bauxita se seca, tritura y
muele hasta lograr un polvo, se mezcla con una solución de soda cáustica para extraer la alúmina
en digestores a elevadas temperaturas y presiones. Se produce una suspensión que contiene
aluminato de sodio disuelto y una mezcla de óxidos de metal, llamados lodos rojos, que se extraen
en espesadores. El lodo rojo se lava para recuperar las sustancias químicas y darle disposición final.
La solución de aluminato se enfría y se siembra con alúmina para cristalizar la alúmina hidratada
en tanques precipitadores. Los cristales se lavan y luego se calcinan en hornos rotativos o lechos
fluidizados/ calcinadores “flash” de fluido, para producir el óxido de aluminio o alúmina, que es
un polvo blanco parecido a la sal de mesa (Figura 1).
1.2.
El proceso Hall-Héroult: Reducción de alúmina a aluminio por electrólisis
El aluminio se produce a partir de la alúmina por electrólisis en un proceso conocido como el
proceso Hall-Héroult. La alúmina se disuelve en un baño electrolítico de criolita fundida (fluoruro
de aluminio y sodio). Se pasa una corriente eléctrica a través del electrolito que fluye entre el ánodo
y el cátodo. Se produce aluminio fundido, depositado en el fondo de la celda o cuba, y
periódicamente se sifona y transfiere a un horno de retención reberveratorio. Allí se produce la
aleación, se agrega fundente y se desgasifica para eliminar las trazas de impurezas. Finalmente, el
aluminio se moldea y se transporta a plantas de manufactura.
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206
Figura 1. Diagrama simplificado de la producción de alúmina
Fuente: Asociación de Aluminio de Canadá
1.3.
Producción de aluminio
Hay dos tipos de tecnologías usadas para la producción de aluminio (Figura 2): aquellas que usan
ánodos de autococción o in situ y aquellos que usan ánodos pre-cocidos.
Los viejos ánodos Söderberg se preparan in situ a partir de una pasta de coque de petróleo
calcinado y alquitrán de hulla, y luego se cocinan por el calor proveniente del baño del electrolítico
fundido. A medida que el ánodo se consume, más pasta desciende a través de la cubierta del ánodo
en un proceso que no requiere cambios del mismo. La alúmina se adiciona periódicamente a las
celdas Söderberg a través de orificios hechos por la ruptura de la costra de alúmina y del electrolito
enfriado que cubre el baño fundido. Dependiendo de dónde se colocan los montantes o fijación de
los ánodos, éstos se conocen como celdas o cubas Söderberg de montante vertical, o celdas
Söderberg de montante horizontal. Los sistemas automáticos de alimentación puntual se usan en
plantas modernizadas que han eliminado la necesidad de romper regularmente la costra.
Los ánodos pre-cocidos se manufacturan en una planta de carbón a partir de una mezcla de coque
de petróleo calcinada y alquitrán de hulla, que se forma en bloque y se cocina en un horno para
ánodos. Las plantas de producción de ánodos pre-cocidos a menudo se integran a las plantas de
producción de aluminio primario. Los ánodos pre-cocidos van bajando gradualmente en las cubas
a medida que se consumen, y necesita reemplazarse el bloque completo una vez consumido. Los
remanentes del ánodo, que se conocen como extremos ánodo, se limpian y se retornan a la planta
de carbón para su reciclado. Según sea el método de alimentación de la alúmina en las celdas
electrolíticas, éstas se denominan de pre-cocido de alimentación lateral, o pre-cocido de
alimentación central. Para las primeras, la alúmina se alimenta a las celdas luego de que se rompe
la costra a lo largo del perímetro. Para las celdas de pre-cocido central la alúmina se alimenta a las
celdas luego de romperse la costra a lo largo de la línea central o en puntos seleccionados sobre la
línea central de la celda.
El cátodo normalmente debe ser reemplazado cada cinco u ocho años debido al deterioro, que
puede conducir a que el electrolito fundido y el aluminio penetren en la barra conductora del cátodo
y en la cubierta de acero. El cátodo agotado, conocido como revestimiento de la cuba agotado,
contiene sustancias tóxicas y peligrosas tales como cianuros y fluoruros a los que se debe dar
disposición final adecuada.
La alúmina fundida se retira periódicamente de las celdas por sifón con vacío y se transfiere a los
crisoles. Los crisoles que contienen metal líquido se transportan a la planta de moldeado, donde el
aluminio se envía a los hornos de conservación. En estos hornos se agregan los elementos de
aleación. Las espuma de escorias que se forman por oxidación del aluminio fundido se barren de la
superficie, y se usan contenedores sellados para evitar ulterior oxidación de la escoria. También, se
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
207
usa la creación de una atmósfera de nitrógeno y argón. Esto es seguido por la remoción de sodio, de
magnesio, de calcio y de hidrógeno. El gas de tratamiento usado varía según sean las impurezas.
Para la remoción de hidrógeno se usa argón o nitrógeno; y para la remoción de impurezas metálicas
se usan mezclas de cloro con nitrógeno o argón.
Figura 2. Esquema general del proceso electrolítico para la producción de aluminio
Fuente: Asociación de Aluminio de Canadá
2.
Fuentes de los productos químicos listados en el Anexo C del
Convenio de Estocolmo
La producción de aluminio primario es improbable que sea una fuente significativa de liberaciones
de dibenzo-p-dioxinas policloradas (PCDD) y dibenzofuranos policlorados (PCDF), si bien la
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208
contaminación es posible a través de los electrodos a base de grafito (AEA Technology
Environment 1999, p. 63). Por lo general se piensa que los niveles de liberaciones de PCDD/PCDF
son bajos y el principal interés reside en el procesamiento térmico de los materiales de chatarra
(PNUMA 2003, p. 73). Sin embargo, los datos de monitoreo en una instalación de producción de
aluminio primario en Rusia presentaron emisiones anuales altas en las liberaciones de
PCDD/PCDF al aire y a la tierra (Kucherenko et al. 2001).
2.1.
Emisiones de PCDD/PCDF
Existe limitada información disponible sobre la formación de PCDD/PCDF en los procesos de
aluminio primario. Alguna publicación sugiere que las emisiones iniciales testeadas indican que los
PCDD/PCDF no se consideran significativas para este sector.
Se ha informado que es poco probable que los procesos Söderber y de pre-cocido tengan
liberaciones significativamente diferentes, por tonelada de aluminio producido (AEA Technology
Environment 1999, pág. 63). Los resultados de los ensayos en fuentes de emisión y unidades de
depuración asociadas a la manufactura de ánodos pre-cocidos indican que los PCDD procedentes
de estas fuentes no son relevantes. Sin embargo, si se usan compuestos de cloro o aditivos, se
necesitarán examinar estas emisiones (Comisión Europea 2001, pág. 669).
Algunos estudios han realizado ensayos de PCDD en vapores/humos procedentes del proceso de
moldeado, ya que el uso de cloro para desgasificar y la presencia de carbón en los gases de
combustión, puede conducir a la formación de PCDD. Los resultados procedentes de los centros de
moldeado de material fundido primario han demostrado que las liberaciones están
significativamente por debajo de 1 gramo por año (Comisión Europea 2001, pág. 289). La
potencialidad de formación de PCDD/PCDF durante los procesos de refinado, tanto para la
producción de aluminio primario como para la de secundario, no ha sido completamente
investigada. Se ha recomendado que se cuantifique esta fuente (Comisión Europea 2001, pág. 318).
2.2.
Liberaciones al suelo
No se cree que la producción de aluminio primario a partir del mineral produzca cantidades
significativas de PCDD/PCDF (New Zealand Ministry for the Environment 2000). El “Review of
Dioxin Releases to Land and Water in the UK “ (Revisión de las liberaciones de dioxinas a tierra y
agua en Reino Unido) establece que puede existir la posibilidad de que los electrodos basados en
grafito tengan alguna contaminación con PCDD/PCDF (UK Environment Agency 1997). Los datos
de Suecia sugieren que el lodo agotado que proviene de las celdas puede contener 7.8 ng EQTNordico-kg-1. Sin embargo, si el cátodo es de carbón de alta pureza y el proceso de reducción no
involucra materiales clorados o cloro, es poco probable que los PCDD/PCDF estén presentes.
Los finos de la recuperación del metal pueden contener PCDD/PCDF ya que se usa cloro o
productos basados en cloro para desgasificar la fracción de aluminio que se vierte en los lingotes
pequeños de extrusión.
2.3.
Resultados de interés en la investigación
Existe limitada información sobre la formación no intencional de PCDD/PCDF de este sector. No
se considera una fuente significativa de liberaciones. El estudio ruso del 2001 sobre emisiones de
PCDD/PCDF en la ciudad de Krasnoyarsk concluyó, sin embargo, que la fábrica de aluminio era
responsable del 70 % de las emisiones industriales de PCDD/PCDF al aire y del 22% de las
liberaciones industriales a la tierra.
2.4.
Información general sobre liberaciones a partir de plantas de aluminio
primario
Los gases de efecto invernadero son los contaminantes principales en la producción de aluminio y
resultan de la utilización de combustible fósil, del consumo de ánodos de carbón, y de los
perfluorocarbonos que se generan por efecto de los ánodos. Además de los gases de efecto
invernadero, las fundiciones de aluminio también descargan otras emisiones atmosféricas, como
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
209
también algunos desechos sólidos (revestimientos de cubas gastados) y efluentes líquidos (SNCLavalin Environment 2002, pág. 3:14).
“El uso de ánodos de carbón conduce a emisiones de dióxido de azufre (SO2), sulfuro de
carbonilo (COS), hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs) y (NOx). La mayor parte
del azufre en el ánodo de carbón se libera como COS, que se oxida enteramente a SO2 antes
de ser emitido por las chimeneas de los depuradores de gases de la sala de cubas. Las
emisiones de sulfuro son predominantemente en la forma de SO2 con un menor
componente de COS. Es esperable que la emisión de gases de azufre en el proceso de
reducción de aluminio, se incremente por el contenido de azufre en el coque de petróleo
usado en la fabricación de los ánodos. Los PAHs son el resultado de la combustión
incompleta de hidrocarburos encontrados en las breas usadas para la formación de los
ánodos. El uso de ánodos precocidos ha eliminado virtualmente las emisiones de PAHs,
asociados principalemente con los ánodos Söderberg. Las emisiones de NOx provienen
principalmente de la quema del combustible en el horno de cocido de ánodos” (SNCLavalin Environment 2002, pág. 3:14).
“La electrolisis de alúmina también conduce a la emisión de fluoruro (fluoruros
particulados y HF gaseoso) y otros materiales particulados. La remoción de fluoruros
provenientes de los gases de la celda, en los sistemas depuradores secos de inyección de
alúmina modernos, es ahora de una eficiencia superior al 99 % y las emisiones finales de
fluoruro de las fundiciones modernas de precocido son significativamente menores. El
cambio de ánodos y el enfriamiento de los extremos de ánodos agotados son las fuentes
más importantes de emisiones fugitivas de fluoruros de las fundiciones de aluminio y se
estiman que son entre 4 y 5 veces mayores que las emisiones de chimenea (luego del
depurador)” (SNC-Lavalin Environment 2002, pág. 3:16).
El “efecto de ánodo” da como resultado la generación de perfluorocarbonos en las cubas de
fundición donde la concentración de alúmina cae por debajo de ciertos niveles por la falta de nueva
alimentación. El ánodo de carbón reacciona preferentemente con el fluor en la solución de criolita,
ya que el oxígeno disponible en la alúmina es insuficiente. Cuando este evento ocurre, se producen
tetrafluoruro de carbono (CF4) y hexafluoroetano (C2F6), conjuntamente con un aumento de voltaje.
La cantidad de perfluorocarbonos que se genera depende de la eficiencia del control de
alimentación en la cuba. Para las cubas no equipadas con controles adecuados, las emisiones de
perfluorocarbonos procedentes del efecto ánodo pueden ser las mayores, siendo del orden del 50 %
de las emisiones totales de la fundición (sobre la base de equivalentes de CO2). Prácticamente,
cualquier cuba controlada por computadora, en todos los puntos de alimentación puede operar a
baja frecuencia de efecto anódico. Las tecnologías más antiguas, tales como las de montante
horizontal y celdas Söderberg de montante vertical, tienen tasas de generación de
perfluorocarbonos más altas. Estas tecnologías habitualmente no tienen sistemas de sensores
individuales de cubas y la alimentación es a granel por un sistema no automatizado. Las técnicas de
control de proceso en las fundiciones modernas de precocido, son aquellas donde las emisiones de
perflurocarbono pueden reducirse a menos del 5 %, del total de las emisiones de los gases de efecto
invernadero provenientes de la fundición. La emisión de CO2 procedente del consumo de ánodos,
en las cubas sin controles modernos, constituye la segunda fuente más importante (SNC-Lavalin
Environment 2002, p. 3:10–11).
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
210
Tabla 1. Emisiones, efluentes, sub-productos y desechos sólidos de la producción de aluminio
primario
Proceso
Aire y emisionesa
Refino de
alúmina
Particulado
Producción de
ánodos
Materiales particulados,
fluoruros, hidrocarburos
aromáticos policíclicos, SO2,
PCDD/PCDFb
Fundición de
aluminio
CO, CO2, SO2, fluoruros
(gases y material particulado),
perfluorocarbonos (CF4,
C2F6), hidrocarburos
aromáticos policíclicos,
PCDD/PCDFb
Efluentes
Desechos acuosos que
contienen almidón,
arena, y soda cáustica
Desechos acuosos que
continene sólidos
suspendidos, fluoruros
y compuestos
orgánicos
Efluentes del control
húmedo de
contaminación del aire
(precipitador
electrostático
húmedo)
Sub-productos
y desechos
sólidos
Lodo rojo,
oxalato de sodio
Polvo de carbón,
alquitrán,
desechos de
refractarios
Revestimientos
de cubas
agotados,
desechos del
control húmedo
de
contaminación
del aire, lodos.
a. Con exclusión de emisiones relacionadas a la combustión.
b. Sobre la base del estudio de Krasnoyarsk (Kucherenko et al. 2001).
Fuente: Energetics Inc. 1997.
3.
Nuevas plantas de aluminio primario
El Convenio de Estocolmo establece que cuando se hagan propuestas para la construcción de una
nueva planta de aluminio primario, se dé consideración prioritaria a los procesos alternativos, a las
técnicas o prácticas que tengan similar utilidad pero que eviten la formación y liberación de las
sustancias identificadas.
3.1.
Procesos alternativos para la fundición de aluminio primario (tecnologías
emergentes)
Hay cierto número de iniciativas de investigación en curso, tendientes a la producción de aluminio
primario con reducción en el consumo de energía y emisiones (Comisión Europea 2001, p. 335;
SNC-Lavalin Environment 2002; Welch 1999; USGS 2001; BCS Inc. 2003, p. 41–58). Estas
iniciativas incluyen:
•
Anodos inertes: Anodos libres de carbón que son inertes, dimensionalmente estables, que se
consumen lentamente, y que producen oxígeno en lugar de CO2. El uso de ánodos inertes
elimina la necesidad de plantas de ánodos de carbón (y las emisiones de hidrocarburos
aromáticos policíclicos del proceso);
•
Cátodos mojables: Nuevos materiales para cátodos o revestimientos para los existentes que
permiten una mejor eficiencia energética.
•
Electrodos verticales – electrolisis de baja temperatura (VELTE, su sigla en inglés): El proceso
usa un ánodo de aleación con un metal no-consumible, un cátodo mojado y un baño
electrolítico, que se mantiene saturado con alúmina a temperaturas relativamente bajas de 750
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
211
°C por medio de partículas de alúmina libres suspendidas en el baño. Esta tecnología podría
producir metal de aluminio primario con un menor consumo de energía, menor costo, y menor
degradación ambiental que el proceso Hall-Héroult convencional;
•
Tecnología de celda drenada: Presenta el revestimiento de los cátodos de las celdas de aluminio
con dibromuro de titanio y elimina la almohadilla de metal, reduciendo la distancia entre ánodo
y cátodo, y en consecuencia bajando el voltaje de celda requerido y disminuyendo la pérdida de
calor.
•
Tecnología carbotérmica: Esta tecnología de reducción produce aluminio usando una reacción
química que tiene lugar dentro de un reactor y requiere mucho menos espacio físico que la
reacción de Hall-Héroult. Este proceso daría como resultado una reducción significativa en el
consumo de electricidad, y en la eliminación de emisiones de perfluorocarbono resultantes de
los efectos de ánodo de carbón, revestimientos peligrosos de cubas agotadas, y emisiones de
hidrocarburos asociadas al cocido de ánodos de carbón consumibles;
•
Tecnología de reducción de caolinita: La producción de aluminio por reducción de cloruro de
aluminio usando arcillas resulta ser un método atractivo dada la rápida disponibilidad de las
materias primas y su bajo costo. La termodinámica de este proceso permite, también,
reacciones de conversión de alta velocidad, con menor demanda de electricidad y sin
generación alguna de residuos de bauxita.
4.
Medidas primarias y secundarias
A continuación se señalan las medidas primarias y secundarias para reducir las emisiones de
PCDD/PCDF de los procesos de producción de aluminio primario.
La extensión en la reduccción de emisiones que es posible alcanzar mediante la implementación de
medidas primarias solamente, no será fácil de conocer en el corto plazo. Por lo tanto, se
recomienda considerar la implementación de medidas tanto primarias como secundarias en las
plantas existentes.
Obsérvese que no se han desarrollado medidas secundarias específicamente para las fundiciones de
aluminio primario, en lo referente al control de formación no intencional de PCDD/PCDF. Las
siguientes son medidas generales que pueden dar como resultado emisiones menores de
contaminantes en las fundiciones de aluminio primario, incluyendo liberaciones de PCDD/PCDF.
4.1.
Mediciones primarias
Se entiende que las primarias, son medidas para evitar la contaminación, previendo o minimizando
la formación y liberación de las sustancias identificadas (materiales particulados, fluoruros,
hidrocarburos aromáticos policíclicos, dióxido de azufre, dióxido de carbono, monóxido de
carbono, y perfluorocarbonos). Se hace notar que no se han identificado medidas primarias
específicas para PCDD/PCDF. Estas se denominan, a veces, medidas de integración u optimización
de procesos. La prevención de la contaminación se define como: “El uso de procesos, prácticas,
materiales, productos o energía que evitan o minimizan la creación de contaminantes y desechos, y
reducen el riesgo global para la salud humana y el ambiente.” (Ver Sección III.B de las presentes
directrices.)
Para las fundiciones nuevas, el uso de la tecnología de precocido en lugar de la tecnología
Söderberg, en la fundición de aluminio es una medida significativa de prevención de
contaminación (Banco Mundial, 1998). El uso de celdas de precocido de trabajo central con
alimentación automática en múltiples puntos, se considera la mejor técnica disponible para la
producción de aluminio primario (Comisión Europea 2001, p. 325).
“Los sistemas de alimentación puntuales pemiten una alimentación creciente, más precisa
para mejorar la operación de la celda. Generalmente, se localizan en el centro de la celda y,
por consiguiente, limitan la difusión requerida para mover la alúmina hacia los sitios de
reacción anódicos. La adición controlada de cantidades discretas de alúmina mejora el
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212
proceso de disolución, factor que ayuda a aumentar la estabilidad de la celda, controlar
minimizando los efectos anódicos, y disminuir la formación de lodos sin disolver en el
cátodo. En la jerga comercial moderna, los alimentadores puntuales posibilitan “el
suministro de alúmina justo a tiempo” para permitir una operación óptima de la celda. Se
realizan mejoras continuas en los sistemas de alimentación puntual, a medida que se
dispone de controladores de celda más precisos.” (BCS Inc., 2003, pág. 47).
La industria también ha adoptado controladores de proceso avanzados para reducir la frecuencia de
efectos anódicos y controlar variables operativas, en particular, la química del baño y la saturación
de la alúmina, de forma tal que las celdas permanezcan en sus condiciones óptimas. (BCS Inc.
2003).
Las medidas primarias que pueden contribuir a la reducción en la formación y liberación de las
sustancias identificadas incluyen (Comisión Europea, 2001, págs. 326, 675–676):
•
El establecimiento de un sistema para la gestión ambiental, el control operacional y el
mantenimiento;
•
El control computacional del proceso de electrólisis sustentado en la base de datos de celdas en
actividad y en los monitoreos de parámetros operacionales de la celda, para minimizar el
consumo de energía y reducir el número y duración de los efectos anódicos;
•
El uso de carbón con bajo contenido de azufre para los ánodos o pasta de ánodo, de ser posible;
o bien, el uso de sistemas de depuración de SO2, en aquellos casos de impactos ambientales
locales, regionales o a larga distancia que requieran reducción de este contaminante.
4.2.
Medidas secundarias
Se entiende por medidas secundarias las técnicas o tecnologías de control de la contaminación, que
a veces se describen como tratamiento a la salida del conducto. Obsérvese que las medidas que a
continuación se señalan, no son medidas secundarias específicas para las liberaciones de
PCDD/PCDF, sino para la liberación de contaminantes en general.
Se ha demostrado que las siguientes medidas son efectivas para reducir liberaciones de la
produccicón de aluminio primario y deberían ser consideradas como mejores técnicas disponibles
(Comisión Europea, 2001, págs. 326, 675–676):
•
Preparación de la alimentación: Molienda y mezclado de materias primas, en lugares con
cerramiento y extractores, filtros de tela para el abatimiento;
•
Cobertura de campana completa para las celdas, conectada a un extractor de gas y a un filtro.
Uso de coberturas de celdas robustas y velocidades de extracción adecuadas. Sistemas de
enfriamiento de extremos de ánodos sellados;
•
Captura de vapores/vapores/humos de celdas con eficiencia mayor del 99% en una base a largo
plazo. Minimización del tiempo de apertura de coberturas y cambio de ánodos;
•
Tratamiento de los gases del proceso de fundición de metal primario para eliminar el polvo, los
fluoruros y fluoruro de hidrógeno usando un depurador de alúmina y un filtro de tela. La
eficiencia del depurador para los fluoruros totales debería ser > 99.8 %, y usarse la alúmina
colectada en las celdas electrolíticas;
•
Uso de quemadores de baja emisión de NOx o combustión con oxicombustible (“oxyfuel”,
combustible oxigenado). Control del quemado del horno para optimizar el uso de energía y
reducir emisiones de hidrocarburos poliaromáticos y NOx;
•
En caso de tratarse de una planta integrada de fabricación de ánodos, los gases de proceso
deberían tratarse en un sistema de depurador de alúmina y filtro de tela; y la alúmina colectada
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
213
usarse en las celdas electrolíticas. Los alquitranes del proceso de mezclado y formado se
pueden tratar en un filtro de coque;
•
Destrucción de cianuros, alquitranes e hidrocarburos en un sistema de postcombustión, si éstos
no han sido eliminados por otras técnicas de abatimiento;
•
Uso de depuradores húmedos o semisecos para eliminar el SO2, de ser necesario;
•
Uso de biofiltros para eliminar componentes olorosos, de ser necesario;
•
Uso de sistemas sellados o de enfriamiento indirectos.
5.
Resumen de medidas
Las Tablas 2 y 3 representan un resumen de medidas que se discutieron en las secciones anteriores.
Tabla 2. Medidas para las plantas nuevas de producción de aluminio primario
Medida
Procesos
alternativos
Descripción
Se deberían priorizar los
procesos alternativos con
menos impactos
ambientales que los de
las plantas de producción
de aluminio primario
tradicionales
Tecnología de
precocido
El uso de celdas de
precocido de trabajo
central con puntos de
alimentación múltiples
automáticos, se considera
una mejor técnica
disponible
Debería requerirse que
las plantas de producción
de aluminio primario
nuevas alcancen
desempeños estrictos e
informen acerca de los
requerimientos asociados
a las mejores técnicas y
tecnologías disponibles
Requisitos de
desempeño
Consideraciones
Los ejemplos incluyen:
•Anodos inertes
•Cátodos mojables
•Electrodos verticales –
electrólisis a baja
temperatura
•Tecnología de celdas
drenadas/secas
•Tecnología carbotérmica
•Tecnología de reducción
de caolinita
Otros comentarios
Estos procesos están
aún en fase de
desarrollo
Se deberían considerar las
medidas primarias y
secundarias listadas en el
Tabla 3
No se determinaron
los requerimientos de
desempeño para las
liberaciones de
PCDD/PCDF
provenientes de
plantas de aluminio
primario
Tabla 3. Resumen de medidas primarias y secundarias para las plantas de
producción de aluminio primario
Medida
Descripción
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Consideraciones
Otros
comentarios
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
Medida
Medidas primarias
Sistema de gestión
ambiental, control
operacional y
mantenimiento
Proceso controlado
por computadora y
monitoreo
Selección de la
alimentación: Uso de
carbón con bajo
contenido de azufre
para los ánodos o
pasta de ánodos
Medidas secundarias
Preparación de la
alimentación:
Molienda y mezcla
de materias primas en
lugares cerrados. Uso
de filtros de tela.
La campana debe
cubrir completamente
la celda
Recolección y
tratamiento de
vapores/humos
Quemadores de bajo
NOx o que usan
oxicombustible
Depurador de
alúmina
Post-combustión
Descripción
Minimizar el consumo de
energía y reducir el número y
duración de efectos anódicos
Controlar emisiones de dióxido
de azufre, de ser necesario
Consideraciones
214
Otros
comentarios
Puede usarse
sistema de
depuración de SO2
Evitar la liberación de
materiales particulados
El uso de campanas que cubren
completamente las celdas para
captar los gases en el extractor y
filtro.
La eficiencia de captura de
vapores/humos deberá ser
mayor del 99 %.
Los gases se deberán tratar para
eliminar polvo, fluoruros y HF
usando un depurador de
alúmina y filtro de tela
La combustión del horno
debería optimizarse para reducir
las emisiones de hidrocarburos
aromáticos policíclicos y NOx
Los gases de proceso en una
planta de ánodo deberían
tratarse en un depurador de
alúmina y en un sistema de
filtro de tela.
Deberá
minimizarse el
período de
apertura de
cubiertas y
tiempo de
cambio de
ánodos
La alúmina
debería usarse
en las celdas
electrolíticas.
Los alquitranes
pueden ser
tratados en un
filtro de coque
Para destruir cianuros,
alquitranes e hidrocarburos
aromáticos policíclicos que no
se hayan removido por otros
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
Medida
Depuradores
húmedos o semisecos
Biofiltros
6.
Descripción
Consideraciones
215
Otros
comentarios
sistemas de eliminación
Para eliminar SO2, de ser
necesario
Para eliminar componentes
olorosos de ser necesario
Nivel de desempeño alcanzable
El nivel de desempeño alcanzable para emisiones de PCDD/PCDF en el sector de aluminio
primario es < 0,1 ng EQT/Nm3.4
Referencias
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Europe. Preparado por Landesumweltamt Nordrhein-Westfalen, Germany, para la Comisión
Europea de Ambiente DG.
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Water,
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Reservoir
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www.pops.int/documents/guidance/Toolkit_2003.pdf.
SNC-Lavalin Environment. 2002. Evaluation of Feasibility and Roadmap for Implementing
Aluminium Production Technologies That Reduce/Eliminate Greenhouse Gases and Other
Emissions. Preparado para Medioambiente de Canadá.
4
1 ng (nanogramo) = 1 × 10-12 kilogramo (1 × 10-9 gramo); Nm3 = normal metro cúbico, volumen de gas seco medido
a 0 °C y 101,3 kPa. Para información sobre medición de toxicidad ver sección I. C, párrafo 3 del presente documento.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
216
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Investigación y Desarrollo Publicación 3. Agencia Ambiental, Bristol, United Kingdom.
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2, Technological Advancement: A Factor in Increasing Resource Use. Open-File Report 01-197.
pubs.usgs.gov/of/of01-197/html/app2.htm.
Welch B.J. 1999. “Aluminum Production Paths in the New Millennium.” Journal of Metals 51:5.
www.tms.org/pubs/journals/JOM/9905/Welch-9905.html.
World Bank. 1998. “Industry Sector Guidelines – Aluminum Manufacturing.” In: Pollution
Prevention and Abatement Handbook. World Bank, Washington, D.C
(iii) Producción de magnesio
Resumen
Este elemento se produce ya sea a partir de la electrólisis del cloruro de magnesio puro con sal
fundida o de la reducción de óxido de magnesio con ferrosilicio o aluminio a elevadas
temperaturas, como así también a través de la recuperación secundaria de magnesio (por
ejemplo, de restos de asbesto).
La adición de cloro o cloruros, la presencia de ánodos de carbono y las elevadas temperatures
del proceso de producción de magnesio pueden conducir a la formación y la emisión al aire y al
agua de los productos químicos listados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo.
Las técnicas alternativas pueden comprender la eliminación de la fuente de carbono empleando
ánodos que no sean de grafito, y la aplicación de carbón activado. Sin embargo, el desempeño a
lograr depende del tipo de proceso y controles utilizados.
1.
Descripción del proceso
Hay dos vías de procesos principales que se emplean para la producción de magnesio metálico. El
primer tipo de proceso recupera cloruro de magnesio a partir de las materias primas y lo convierte a
metal a través de la electrólisis de la sal fundida. El segundo tipo implica la reducción del óxido de
magnesio con ferrosilicio o aluminio a alta temperatura. Más abajo se describen ejemplos de ambos
tipos de procesos.
El magnesio también se puede recuperar y producir de una variedad de materias primas que
contienen magnesia (VAMI 2004).
1.1.
Proceso de producción de magnesio a partir de recursos de óxidos de magnesio
El proceso permite la obtención del magnesio a partir de materias primas en forma de óxidos:
magnesita, brusita, serpentina y otros. Otras materias primas adecuadas para la producción de
magnesio son las que contienen sulfato de magnesio o su mezcla con cloruros, incluyendo agua de
mar. En todos los casos el cloro, que se produce por electrólisis, se recicla y se usa para convertir el
óxido de magnesio o el sulfato en cloruro de magnesio (VAMI 2004).
El proceso consiste de las siguientes etapas (ver Figura 1):
•
Lixiviación de las materias primas por ácido clorhídrico y la purificación de la solución
producida;
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217
•
Separación del producto de cloruro de magnesio en la forma de carnalita sintética o mezcla de
cloruros de la mencionada solución;
•
Deshidratación de dicho producto en un lecho fluidizado por la corriente de gases calientes,
que contienen cloruro de hidrógeno, con producción de sólido deshidratado, que no contiene
más de 0,3 % en peso de óxido de magnesio y agua, cada uno;
•
Alimentación del producto en electrolizadores o en las unidades principales de la línea de flujo,
y electrolisis del mismo, con producción de magnesio y cloro.
El cloro que se produce por electrólisis se alimenta a los quemadores de los hornos de lecho
fluidizado, donde se convierte en cloruro de hidrógeno (HCl). Los gases residuales de los hornos de
los lechos fluidizados, que contienen HCl, son tratados con agua para producir ácido clorhídrico,
que se usa para la lixiviación de la materia prima, o bien, son neutralizados con una suspensión
acuosa de óxido de magnesio para producir una solución de cloruro de magnesio.
El electrolito agotado, que se forma en el curso de la electrólisis, se usa para la producción de
carnalita sintética. Todos los productos de desecho que contienen cloro se utilizan para la
producción de óxidos neutros. Esta es una ventaja significativa del proceso, desde el punto de vista
ambiental.
Figura 1. Diagrama de flujo del proceso de producción de magnesio a partir de recursos de
óxidos de magnesio
Fuente: VAMI, 2004.
1.2.
El proceso Pidgeon (proceso de reducción térmica)
En el proceso Pidgeon, se produce magnesio a partir de la calcinación de dolomita, bajo vacío y a
altas temperaturas, usando silicio como agente reductor. En el proceso, este carbonato (magnesio /
calcio) finamente triturado se alimenta a un horno rotativo donde se calcina, y donde el se evacua
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218
dióxido de carbono, quedando un producto de dolomita calcinada. Luego, la dolomita calcinada se
pulveriza en un molino de rueda antes de mezclarse con ferrosilício y fluorespato finamente
divididos. Se pesan lotes de dolomita calcinada fina, ferrosilício y fluorespato y se cargan en un
mezclador rotativo. A esta mezcla se le da después forma de briquetas mediante prensas a tal fin.
(Noranda Magnesium website).
Posteriormente, las briquetas son transportadas a los hornos de reducción. La operación de
reducción es un proceso por lotes que libera magnesio en forma de vapor, que condensa en la
sección de la retorta enfriada por agua, ubicada externamente a la pared del horno. Luego de la
remoción del horno, se comprime la corona magnésica desde la manga, mediante una prensa
hidráulica. El residuo remanente de la carga reductora se elimina de la retorta y se envía a un
repositorio. La Figura 2 ilustra el proceso en forma esquemática.
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219
Figura 2. Diagrama de flujo del proceso: Planta de magnesio de Timminco
Magnesita
Trituración
Finos de hornos (ventas)
Calcinación
CO2, gases salida
(atmósfera)
Chimenea
Molienda
Mezclado
Ferrosilício
Briquetado
Residuos
(a repositorio)
Confección Retorta
SF6
Fundición
Moldeado
Barras
Extrusión
Lingotes magnesio
(a mercado)
Barras
(a mercado)
Extrusioness
(a mercado)
Fuente: Hatch and Associates 1995.
2
Fuentes de productos químicos listados en el Anexo C del Convenio
de Estocolmo
2.1.
Emisiones al aire
2.1.1. Información general sobre emisiones procedente de la producción de magnesio
Las instalaciones de producción de magnesio generan varios tipos de contaminantes, incluyendo
polvo, dióxido de azufre (SO2), óxidos de nitrógeno (NOx), cloro (Cl2), ácido clorhídrico (HCl), y
en varios casos emisión de hexafluoruro de azufre (SF6) a lo largo del proceso de fabricación.
El polvo y el dióxido de azufre se emiten principalmente de la calcinación de la dolomita y del
óxido de magnesio (MgO), del secado de pellas como también del tratamiento de los gases de
salida de cloración.
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220
La fuente de la emisión de óxidos de nitrógeno es la calcinación de la dolomita y del MgO, y el
secado de pellas. El cloro y el ácido clorhídrico se liberan de los procesos de electrólisis y de
cloración, y en el sistema de tratamiento de gases de salida de cloración.
Mientras que el dióxido de carbono se emite del proceso de manufactura en su totalidad, la fuente
del hexafluoruro de azufre son las descargas en el sector de moldeado.
2.1.2. Emisiones de PCDD y PCDF
De acuerdo con los ensayos que se llevaron a cabo en una planta de producción de magnesio vía
electrolítica, en Noruega, el principal proceso causante de la formación de dibenzo-p-dioxinas
policloradas (PCDD) y dibenzofuranos policlorados (PCDF) era la conversión en un horno de las
pellas de MgO y coque, a cloruro de magnesio (MgCl2) por calentamiento en atmósfera de Cl2 a
700 °–800 °C (Oehme, Manø y Bjerke 1989; Comisión Europea 2001).
La purificación de MgO usando HCl y láminas de grafito (“cloración”) y la electrólisis de MgCl2
usando electrodos de grafito son otras posibles fuentes de formación de PCDD/PCDF (PNUMA,
2003).
Timminco Ltd, en Ontario, Canada, que utiliza la tecnología Pidgeon de reducción térmica,
informó una liberación de PCDD/PCDF al aire de 0,416 g EQT/año (CCME 2003).
La Tabla 1 muestra las emisiones al aire de diferentes procesos de producción de magnesio.
Tabla 1. Emisiones de PCDD/PCDF al aire provenientes de diferentes procesos productivos
de magnesio
Tipo de
proceso
Electrolítico
Fuente
Del tratamiento de los
gases de salida de
cloración
De los gases de venteo
de cloración
Emisiones5
(ng/Nm3)
0,8
0,8
De electrólisis /
cloración
Térmico
Reducción, refinado y
fundición
Proceso Norsk
Hydro
Concentración
(µg EQT/t)
12
28
13
0,08
3
< 1,0
Hydro Magnesium Canadá informó un total de 0,456 g EQT/año6 de emisiones de PCDD/PCDF al
aire, desagregadas como se muestra en la Tabla 2.
5
1 ng (nanogramo) = 1 × 10-12 kilogramo (1 × 10-9 gramo); Nm3 = normal cubico metro, volumen de gas seco medido
a 0 °C and 101.3 kPa. Para información sobre mediciones de toxicidad ver sección I.C, párrafo 3 del presente
documento.
6
Presentación de Hydro Magnesium Canadá en la reunión informativa binacional de la Industria de Magnesio por
Electrólisis “Electrolytic Magnesium Industry”, Montreal, 12 de diciembre de 2000, por Jean Laperriere,
Environment Chief.
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221
Tabla 2. Emisiones de PCDD/PCDF por fuente: Hydro Magnesium Canadá
Fuente
Disolución
Deshidratación
Electrólisis
Fundería/fundición
Síntesis de HCl
Re-fusión/re-fundición de Mg
2.2
g EQT/año
0,001
0,12
0,277
0,025
0,0003
0,050
Liberaciones a otros medios
2.2.1.
Agua
Los principales contaminantes en el agua, del proceso de fabricación de magnesio son los
compuestos metálicos, como sólidos suspendidos. Sin embargo, los hidrocarburos clorados y
PCDD/PCDF también se encuentran en las aguas de desecho del proceso de electrólisis del
magnesio. (Tabla 3)
Tabla 3. Liberaciones de PCDD/PCDF al agua que provienen de diferentes procesos de la
producción de magnesio
ng/m3
µg EQT/t de Mg
Electrolítico
100
13
Térmico
0,08
3
Tipo
Proceso Norsk Hydro
< 0,1
Fuente: Hydro Magnesium Canadá.
2.2.2
Suelo
Se esperaría que los procesos de depuración húmeda utilizados en el tratamiento de corrientes
gaseosas generaran residuos con contenido de PCDD/PCDF. Un sistema de tratamiento de agua
que incluya la sedimentación de estos residuos en una laguna, constituiría entonces, una liberación
a tierra (PNUMA 2003).
3.
Procesos alternativos para la producción de magnesio
Aunque factores como la eficiencia del proceso y la productividad podrían ser las principales
fuerzas impulsoras para la mejora y desarrollo de nuevas tecnologías alternativas, se espera que se
dé debida consideración a los aspectos ambientales. Esto significa que, la eliminación o
minimización de la formación de contaminantes en la fuente, y la incorporación de sistemas
efectivos de abatimiento de la contaminación, deberían ser parte del diseño inicial del proyecto.
3.1.
Proceso de deshidratación Norsk Hydro
Norsk Hydro ha desarrollado y llevado a la práctica con éxito una nueva tecnología, un proceso de
deshidratación de MgCl2, en su planta de Canadá (Comisión Europea 2001). Las liberaciones de
contaminantes, especialmente PCDD/PCDF, generados de este proceso son significativamente más
bajos que en los de otros procesos existentes (Tablas 1 y 3).
La planta produce salmuera de MgCl2 por disolución de roca magnesita en ácido clorhídrico. Las
impurezas tales como el aluminio, el hierro y el manganeso se eliminan del licor de lixiviado por
purificación. Posteriormente, la salmuera se somete a evaporación y formación de pepitas, y secado
usando la técnica de lecho fluidizado. Esto da como resultado un producto de MgCl2 anhidro.
Las celdas de electrólisis Hydro se operan a 400 kA aproximadamente. Las pepitas de MgCl2 se
alimentan en forma continua, desde la planta de deshidratación a las celdas electrolíticas. Esta
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222
operación produce magnesio metálico y gas cloro. El gas se hace reaccionar con hidrógeno para
producir ácido clorhídrico, que se recicla a la etapa de disolución de la magnesita. El magnesio
fundido se moldea en condiciones controladas. Los productos finales son el metal puro y aleaciones
en la forma de lingotes y planchas para moler.
3.2.
Recuperación de magnesio Noranda a partir de restos de asbestos
Una tecnología nueva empleada en Noranda7 involucra la recuperación de magnesio a partir de
restos de asbestos (Noranda Inc. website). La descripción del proceso es la siguiente:
Transformación de serpentina en magnesio de alto grado: En el proceso de magnesio propiedad de
Noranda, la serpentina se somete a una serie de procesos químicos y de etapas de filtración para
producir un cloruro de magnesio anhidro muy puro. Este se reduce electrolíticamente a magnesio y
cloro en celdas muy avanzadas y de alta eficiencia. El cloro se capta completamente y se recicla.
Las proyecciones de la empresa para su desempeño ambiental, abarcan niveles de emisión de no
más de 0,09 g EQT de PCDD/PCDF al aire, utilizando un sistema de carbón activado.
Preparación de la carga de alimentación: El proceso de magnesio de Noranda comienza con la
serpentina (3MgO•2SiO2•2H2O), un residuo de mina que contiene 23% de magnesio. El material ya
se encuentra extraído de la mina y sobre el terreno adyacente a la planta. La serpentina se tritura,
tamiza y se separa magnéticamente. El material, posteriormente, se lixivia con ácido clorhídrico
para formar una salmuera de cloruro de magnesio, junto con un residuo de sílice y de hierro.
Purificación de la salmuera: Para purificar la solución de cloruro de magnesio, la salmuera pasa por
ulteriores pasos de purificación para eliminar la mayor parte de las impurezas, tales como el boro.
Las impurezas se extraen de la salmuera por precipitación.
Secado del lecho fluido: La salmuera, de alta pureza, se seca para producir cloruro de magnesio
granular. Esto produce cloruro de magnesio parcialmente deshidratado (MgCl2). El HCl se recicla
para usarse en la fase de lixiviado.
Clorador de fundido: Los gránulos de cloruro de magnesio se funden en un electrolito, y se tratan
por un proceso de cloración que involucra la inyección de gas HCl. El ácido y el agua se recuperan
en el proceso para ser usados en la fase de lixiviado.
Celda electrolítica: El magnesio metálico se produce por electrólisis enviando una intensa corriente
eléctrica a través del electrolito. El gas cloro que se produce durante la fase de electrólisis se lava,
se combina con hidrógeno y así se reconvierte en ácido, y se reconvierte en gas que se reusa en el
proceso de cloración.
Moldeado: Se realiza el colado de magnesio metálico y luego se moldea en lingotes.
Purificación de las emisiones: La instalación de producción está equipada con depuradores de gases
a lo largo de todo el proceso, para purificar las emisiones de proceso y de venteo. El cloro se
captura completamente, se recicla y se retorna al proceso. Las emisiones se lavan para extraer
partículas y otros contaminantes antes de ser liberados a la atmósfera. El proceso no libera
efluentes líquidos al ambiente.
7
En abril de 2003 esta planta cerró por un tiempo indefinido debido a circunstancias de Mercado.
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4.
Medidas primarias y secundarias
4.1.
Medidas primarias
223
El proceso de electrolisis es de sumo interés desde el punto de vista de las emisiones de
PCDD/PCDF a causa de la presencia de carbón y cloro en el proceso y a las altas temperaturas.
Las medidas primarias que pueden ayudar a reducir la formación y liberación de las sustancias
identificadas, incluyen la eliminación de la fuente de carbono por sustitución de ánodos de grafito
por ánodos sin grafito, posiblemente ánodos metálicos. El reemplazo de ánodos de grafito por
metálicos tuvo lugar en la industria del cloro a comienzos de la década del 70, y sólo se han
formado mínimas cantidades de PCDF (Eurochlor 2001).
Se ha encontrado que el nuevo proceso de deshidratación del MgCl2 produce niveles mucho
menores de PCDD/PCDF (Tablas 1 y 3).
Se espera que en el proyecto del magnesio propuesto por Cogburn en la Columbia Británica, la
tecnología STI/VAMI produzca menos hidrocarburos clorados que los que se producen en
Magnola, debido a la ausencia de clorantes en el proceso. Ver más abajo subsección 5 para
información adicional.
4.2.
Medidas secundarias
Las medidas incluyen:
•
El tratamiento de efluentes usando técnicas tales como la nanofiltración y el uso de
contenciones especialmente diseñadas para los residuos sólidos y los efluentes;
•
El tratamiento de gases de salida, mediante la limpieza de los gases procedentes de los
cloradores, en una serie de depuradores húmedos y precipitadores electrostáticos húmedos
antes de la incineración; y el uso de filtros de mangas para limpiar y eliminar las sales
incorporadas que provienen del proceso de electrólisis del magnesio;
•
Uso de carbón activado: En el proyecto de magnesio de Cogburn, hay dos sistemas de
remoción de hidrocarburos clorados. Ambos se basan en la remoción por carbón activado de
los hidrocarburos clorados contenidos en los efluentes líquidos.
5 Investigación emergente
5.1.
El proyecto Cogburn para magnesio
En un proyecto Cogburn para magnesio en la Columbia Británica se piensa usar una tecnología de
celda electrolítica STI/VAMI para la descomposición de MgCl2 a metal magnesio y gas cloro
(Figura 3). Actualmente, en la industria del magnesio, esta tecnología es ampliamente utilizada en
celdas electrolíticas, sin diafragma, monopolares. La tecnología STI/VAMI se basa en un diseño de
flujo continuo, en el cual todas las celdas en el recinto, están unidas entre sí. Cada celda se alimenta
individualmente. El magnesio y el electrolito fluyen de una celda a la siguiente vía un sistema de
lavadores encerrados. El magnesio se recoge al final de la línea de flujo en una celda de separación,
y se saca por sifón hacia el sector de moldeado. Este sistema se utiliza corrientemente en una planta
de magnesio en el Mar Muerto, en Israel (Hatch and Associates 2003).
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224
Figura 3. Diagrama de flujo simplificado: Planta de magnesio Cogburn
Fuente: Hatch y Asociados, 2003.
5 Resumen de medidas
Las Tablas 4 y 5 presentan un resumen de las medidas que se discuten en las secciones anteriores.
Tabla 4. Resumen de medidas primarias para plantas de magnesio
Medida
Procesos
alternativos
Descripción
Se deberá dar prioridad a los
procesos alternativos con menos
impactos ambientales que los
procesos de fabricación de
magnesio tradicional
Calidad de la
carga de
alimentación
Consideraciones
Los ejemplos incluyen:
• Proceso de deshidratación de
salmuera MgCl2 de Norsk Hydro.
• Eliminación de la fuente de carbón: se
reemplaza el grafito con ánodos sin
grafito
El fundidor deberá asegurarse de que
sólo se use chatarra de alto grado, libre
de contaminantes.
La creciente disponibilidad de
chatarra de magnesio y otras
materias primas que contienen
magnesio podría resultar atractiva
para su uso en procesos de
fundición
Técnicas de
Las calcinaciones de dolomita
El uso de calcinadores de suspensión de
preproducen cantidades significativas gas podría reducir el polvo
tratamiento
de polvo
significativamente.
Tabla 5. Resumen de medidas secundarias para plantas de magnesio
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Medida
Tratamiento
de gases de
salida
Tratamiento
del efluente
6
Descripción
Los gases de salida de los hornos
de cloración en las plantas de
magnesio contienen contaminantes
tales como PCDD, PCDF e
hidrocarburos clorados
225
Consideraciones
El uso de depuradores húmedos y
precipitadores electrostáticos húmedos
para remover aerosoles, seguido de
incineración para destruir
PCDD/PCDF y otros compuestos
orgánicos volátiles.
El carbón activado también se usa para
absorber contaminantes.
Remoción de sólidos por floculación,
sedimentación y filtración, seguida de
inyección de carbón activado para la
remoción de contaminantes
El agua residual que se recoge de
varias partes de la planta de
magnesio, tales como los efluentes
que se originan en los depuradores
de la etapa de cloración, contienen
PCDD/PCDF e hidrocarburos
clorados
Niveles de desempeño alcanzables
Tabla 6. Factores de emisión en la industria del magnesio: PCDD/PCDF
Factores de emisión: µg EQT/t de Mg
Aire
Agua
Tierra Producto Residuo
250
9.000
n.a.
n.a.
0
Clasificación
Producción usando tratamiento
térmico de MgO/C en Cl2 sin
efluente, tratamiento de gas limitado
Producción usando tratamiento
térmico de MgO/C
Proceso de reducción térmica
n.a. No aplicable.
50
30
n.a.
n.a.
n.a.
3
n.d.
n.a.
n.a.
n.a.
n.d. No determinado
Fuente: PNUMA 2003.
Tabla 7. Factores de emisión en la industria del magnesio: Hexaclorobenceno (HCB)
Location
Aire
Norsk Hydro,
Posrgrunn
Norsk Hydro,
Bécancour
Noranda,
Asbestos
700–3.000
Factores de emisión: µg/kg
Agua
Tierra
Proceso
generado
n.d.
n.d.
n.d.
Volatilizado
de la tierra
n.d.
90–170
2,4
60–120
n.d.
n.d.
300
0
800–3.000
84.000
600–2.400
n.d. No determinado.
Fuente: Bramley 1998.
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226
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de Magnesio en Norte América: Lecciones del Proyecto en Asbestos de Magnola de Noranda,
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Dioxinas
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Noranda
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Production
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Valores Específicos.
www.hydro.com/de/global_commitment/environment/reports/light_metals_main.html.
Oehme M., Manø S. y Bjerke B. 1989. “Formation of Polychlorinated Dibenzofurans and Dibenzop-dioxins by Production Processes for Magnesium and Refined Nickel.” Chemosphere 18:7–8.
PNUMA (Programa de las Naciones Unidas para el Medioambiente). 2003. Intrumental
Normalizado para la Identificación y Cuantificación de Liberaciones de Dioxinas y Furanos.
PNUMA, Geneva. www.pops.int/documents/guidance/Toolkit_2003.pdf.
VAMI (Insituto Nacional Ruso de Magnesio-Aluminio). 2004. Proceso de Producción de Magnesio
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Recursos
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Oxidos
de
Magnesio.
www.vami.ru/processes/magnesium/sposob_proizvod_magnia_is_oksidnogo_siria.htm.
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227
(iv) Producción de acero secundario
Resumen
El acero secundario se produce a partir de la fundición directa de chatarra ferrosa usando
hornos de arco eléctrico. El horno funde y refina una carga metálica de chatarra de acero para
producir carbono, aleaciones y aceros inoxidables en fábricas no integradas de acero. Los
materiales ferrosos de alimentación pueden comprender chatarra, como vehículos fragmentados
y recortes metálicos, o hierro directamente reducido.
Parece ser que, muy probablemente, los productos químicos enumerados en el Anexo C del
Convenio de Estocolmo, como los PCDD y PCDF, se forman en el proceso de producción de
acero en horno de arco eléctrico vía síntesis de novo como consecuencia de la combustión de
materia orgánica no clorada - como poliestireno, carbón y carbono particulado - en presencia de
donantes clorados. Muchas de estas sustancias están contenidas en concentraciones traza en la
chatarra de acero o son materias primas del proceso como el carbón inyectado.
Las medidas primarias incluyen el manejo adecuado de los gases de salida y su apropiado
acondicionamiento a fin de prevenir condiciones que hagan que la síntesis de novo conduzca a
la formación de PCDD/PCDF. Ello puede implicar postquemadores de post-combustión,
seguidos de un enfriamiento brusco de los gases de salida. Las medidas secundarias
comprenden inyección de adsorbentes (por ejemplo, carbon activado) y filtros de tela para
lograr un alto nivel de eliminación de polvos.
Los niveles de desempeño a lograr utilizando las mejores técnicas disponibles son, en este caso:
< 0,1 ng EQT-I/Nm3.
1.
Descripción del proceso
1.1.
Descripción general del proceso
La fundición directa de los materiales que contienen hierro, tales como la chatarra, generalmente se
realiza en hornos de arco eléctrico, que juegan un creciente e importante rol en las acerías
modernas. El horno funde y refina una carga metálica de chatarra de acero para producir carbón,
aleación y aceros inoxidables en fábricas no integradas (acero secundario).
Un horno de arco eléctrico es un recipiente cilíndrico que tiene una solera refractaria en forma de
plato y electrodos que descienden desde el techo removible, en forma de domo. El revestimiento
del horno está formado por ladrillos refractarios. Las paredes habitualmente contienen paneles de
enfriamiento con agua, las mismas cubiertas para minimizar de la pérdida de calor. Los electrodos
también pueden estar equipados con sistemas de enfriamiento con agua.
La fabricación de acero con horno eléctrico, consiste en la carga de chatarra, la fundición, el
refinado, la escorificación y la colada. Además de la chatarra de acero, la carga puede incluir
arrabio y elementos de aleación. A medida que la chatarra de acero se funde, se puede ir
adicionando más de la misma al horno. El pasaje de una corriente eléctrica entre los electrodos, a
través de la carga del horno, genera calor en el mismo. La energía es suplida por gas natural,
oxígeno y otros combustibles.
1.2
Materiales de alimentación del horno
El principal material de alimentación es la chatarra de hierro, que puede incluir la chatarra
procedente de acerías (por ejemplo, refilados o recortes), los recortes de manufactura de productos
de acero (por ejemplo, de fabricantes de vehículos), chatarra capital o de post-consumo (por
ejemplo, vehículos y artefactos que han llegado al final de su vida útil) (Comisión Europea 2000).
Ingresos adicionales son los fundentes, y aditivos como los antioxidantes o elementos de aleación.
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228
El hierro reducido en forma directa, también es un material de alimentación en aumento debido al
bajo contenido de ganga, y a la variación de precios de la chatarra (Comisión Europea 2000).
Se agregan fundentes para combinarse con los materiales no deseados y formar una escoria. Esta
escoria elimina las impurezas del acero (por ejemplo, sílice, azufre y fósforo), del metal fundido.
Se puede agregar oxígeno al horno para aumentar la velocidad del proceso de fabricación del acero.
Al final del calentamiento, el horno se inclina y se vierte el acero fundido.
1.3
El horno de arco eléctrico
Muchas plantas de acero aumentan la productividad mediante el uso del horno de arco eléctrico
para la fundición, y una instalación metalúrgica de cuchara para el refinado final y la fase de
aleación. En algunos casos, la cuchara de acero se lleva a una estación de degasificación al vacío
donde se reduce el contenido de gas del acero fundido para cumplir con requerimientos de calidad.
El acero fundido, que proviene del horno de arco eléctrico y/o de la instalación metalúrgica de
cuchara, se moldea en una máquina continua a tal fin, para producir moldeados en formas de
planchas, barras, o vigas. En algunos procesos, la forma de moldeo es el corte a lo largo que se
transporta en caliente a la instalación de laminado, para ulterior procesamiento. Otras fábricas de
acero tienen hornos para recalentamiento. Los listones de acero se dejan enfriar, y luego se
recalientan en un horno antes de enrollarlos en barras u otras formas.
La producción de acero, a partir de chatarra, consume considerablemente menos energía que la
producción de acero a partir de minerales de hierro (EPRI 1997). La fabricación de acero en horno
de arco eléctrico es una importante actividad de reciclado, que contribuye a la recuperación de
recursos de acero y a la minimización de desechos.
El uso de hornos de arco eléctrico para la producción de acero aporta tres beneficios principales:
menor costo de capital para los talleres de manufactura de acero, requerimiento significativamente
menor de energía para producir acero en comparación con el método de hornos de coque/ altos
hornos/ horno de oxígeno, de las fábricas integradas de acero, y el beneficio de evitar el uso de
hornos de coque.
Con la excepción de la producción de aceros inoxidables y especiales, la fabricación de acero en
horno de arco eléctrico es un proceso dinámico por lotes, con frecuencias de coladas de acero de
una hora o menos por lote de carga. El proceso cambia constantemente, desde la remoción del
techo del horno, para la carga de la chatarra de acero, hasta la fundición de la misma – resultando
emisiones que provienen de contaminantes de la chatarra, tales como aceites y plásticos -, hasta el
período de refinado, y finalmente la colada del acero. Las condiciones dentro del horno de arco
eléctrico y las del proceso de combustión varían a lo largo del ciclo de carga.
En los últimos años, y con el fin de la recuperación de la energía, los hornos de arco eléctrico más
nuevos y los existentes, se han ido equipando con un sistema de precalentamiento de la chatarra
utilizando los gases de salida. La tecnología denominada “axial o de columna” y el proceso
Consteel son dos sistemas comprobados que se han incorporado en este sentido. El sistema de
columna se puede diseñar para recalentar el 100% de la chatarra (Comisión Europea 2000).
Algunos hornos de arco eléctrico también usan pulverización de agua o sistemas de enfriamiento
evaporativos, para enfriar los gases de salida, de forma de enfriar los gases de salida; algunos
utilizan intercambiadores de calor antes de los sistemas de control de emisiones. Los hornos
pueden estar equipados con sistemas de control de la contaminación, pudiendo ser éstos húmedos,
secos y semi-secos. Los sistemas de lavado de gases, húmedos y semi-secos, pueden dar origen de
aguas residuales.
La Figura 1 muestra un horno de arco eléctrico y un filtro de tela genérico para el sistema de
control de emisiones.
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
229
Figura 1. Sistema genérico de control de emisiones en horno de arco eléctrico.
Fuente: William Lemmon and Associates Ltd. 2004.
2.
Fuentes de productos químicos listados en el Anexo C del
Convenio de Estocolmo
2.1.
Emisiones
2.1.1.
Formación de PCDD/PCDF
El horno de arco eléctrico para la fabricación de acero es un proceso “batch”, que puede dar como
resultado emisiones fluctuantes durante el calentamiento de la carga y entre calentamiento y
calentamiento. Los sistemas de tratamiento de gases varían entre unas instalaciones y otras, según
sea la configuración y el diseño. Estos factores contribuyen a que las concentraciones sean
variables en los gases de salida de proceso.
Como en todo proceso metalúrgico de alta temperatura, se genera material particulado que contiene
un humo fino de metal y óxidos metálicos. Se necesitan sistemas de control de contaminación de
alta eficiencia para eliminar el material particulado fino en los gases de salida.
Como consecuencia del proceso térmico, se pueden formar compuestos aromáticos órgano
halogenados, que incluyen a las dibenzo-p-dioxinas policloradas (PCDD), y los dibenzofuranos
policlorinados (PCDF), los clorobencenos y los bifenilos policlorados (PCB), y éstos han sido
detectados en los gases de salida de los hornos de arco eléctrico. De este grupo de compuestos, los
más importantes son los PCDD/PCDF. El precalentamiento de la chatarra puede dar como
resultado emisiones más altas de compuestos aromáticos órgano halogenados.
Un informe titulado “Research on Technical Pollution Prevention Options for Steel Manufacturing
Electric Arc Furnaces” (Investigación sobre Opciones Técnicas para la Prevención de la
Contaminación para Hornos de Arco Eléctrico en la Fabridcación de Acero) (William Lemmon
and Associates Ltd. 2004), preparado por el Canadian Council of Ministers of the Environment,
toma en consideración el documento del Programa de las Naciones Unidas para el Medioambiente
(PNUMA) “Formation of PCDD/PCDF – An Overview” (Formación de PCDD/PCDF – Una
visón general) (PNUMA 2003), aporta información comprensible sobre el mecanismo básico de
formación de los PCDD/PCDF. A continuación se resume este informe.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
230
1. Los procesos por los cuales se forman los PCDD/PCDF no está completamente
entendidos. La mayor parte de la información acerca de la formación de estas
sustancias, en los procesos de combustión, se ha obtenido en experimentos de
laboratorios, en sistemas a escala piloto y en incineradores de desechos municipales.
2. En los hornos de arco eléctrico pertenecientes a los procesos de fabricación de acero,
la vía más probable de formación de PCDD/PCDF parece ser la síntesis de novo, en
la combustión de materia orgánica, no clorada, tal como poliestireno, carbón y
carbón particulado en presencia de donantes de cloro. Muchas de estas sustancias
están contenidas en concentraciones traza en la chatarra de acero o son materias
primas del proceso, tales como el carbón que se inyecta.
3. Existe un dualismo inherente de reacciones de formación y de declorinación de
PCDD/PCDF, que ocurren en el mismo rango de temperatura, y especialmente con
las condiciones presentes en el horno de arco eléctrico. En general, la declorinación
de PCDD/PCDF parece tener lugar a temperaturas por encima de 750 °C en
presencia de oxígeno. A medida que la temperatura aumenta por encima de dicho
valor, la tasa de declorinación aumenta, y decrecen los tiempos de residencia
requeridos.
4. El aumento de las concentraciones de oxígeno, da como resultado un incremento en
la formación de PCDD/PCDF. No se sabe si esta situación continua a
concentraciones elevadas de oxígeno (por ejemplo, por encima de 10 % O2). Bajo
condiciones pirolíticas (deficiencia de oxígeno) la declorinación de PCDD/PCDF
ocurre a temperaturas por encima de 300 °C.
5. Algunos metales actúan como catalizadores en la formación de PCDD/PCDF. El
cobre es un catalizador enérgico, y el hierro uno débil.
6. La condensación comienza en el rango de 125°–60 °C con los PCDD más cloradas y
se incrementa muy rápidamente a medida que la temperatura decae. Los PCDF
menos clorados son los últimos en condensar; ésto explica porqué los tetra y penta
PCDF constituyen la mayoría de los PCDF en los ensayos de emisión de los hornos
de arco eléctrico.
7. Los resultados de los ensayos de emisión dieron concentraciones de PCDD/PCDF
más altas cuando la temperatura del gas que sale del dispositivo de enfriamiento del
sistema de acondicionamiento de gases está consistentemente por encima de 225 ºC,
poniendo en manifiesto que ha tenido lugar la síntesis de novo, en este sistema.
8. El 60–90% de la concentración de EQT-I de PCDD/PCDF de los ensayos de
emisiones en los hornos de arco eléctrico, suele estar constituida por el aporte de los
PCDF.
9. Dos congéneres de furanos, el 2,3,7,8-TCDF (tetraclorodibenzofurano) y el 2,3,4,7,8TCDF, aportan consistentemente el 60-75% de la concentración total de EQT-I de
PCDD/PCDF, según los ensayos de emisiones realizados en hornos de arco eléctrico.
Estos resultados son comparables con los cálculos de condensación teóricos para
PCDD/PCDF, ya que estos dos congéneres serán los últimos en condensar a medida
que la temperatura del gas decrece.
10. Estos últimos hallazgos indican que hay un mecanismo de formación predominante,
para los PCDD/PCDF, en los procesos de manufactura de acero en hornos de arco
eléctrico: la síntesis de novo. Parece probable, que las variaciones en las huellas de
los PCDD/PCDF para el proceso, puedan deberse a: variaciones en los constituyentes
de la carga de chatarra; variaciones en las condiciones del horno, que resultan de los
cambios en la práctica de operación, entre calentamiento y calentamiento, y entre
diferentes plantas; condiciones variables en los sistemas de depuración y
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
231
acondicionamiento de gases; y diferencias en las eficiencias de retención de los
filtros de mangas.
2.1.2.
Investigación sobre PCDD/PCDF en hornos de arco eléctrico
La mayoría de la investigación sobre la formación y control de PCDD/PCDF para los hornos de
arco eléctrico se ha realizado en Europa. Los primeros trabajos publicados eran de Badische
Stahlwerke GmbH (BSW) en Kehl/Rheim, Alemania, a principios de 1990 (Weiss and Karcher
1996). Otras empresas de acero de Europa, continuaron el trabajo de BSW debido a presiones
regulatorias de sus agencias ambientales nacionales.
A continuación se exponen los hallazgos operacionales del horno de arco eléctrico:
1. El proyecto de BSW confirmó que una concentración alta de hidrocarburo en la chatarra
de acero, aumentaba significativamente las emisiones de compuestos orgánicos volátiles
y de PCDD/PCDF.
2. Los resultados de los ensayos de emisión de BSW, ProfilARBED, programas de ensayos
de emisión de Differdange y Gerdau Ameristeel Cambridge, presentaron concentraciones
en las emisiones de PCDD/PCDF más altas, cuando la temperatura del gas de salida de
los sistemas de acondicionamiento y enfriamiento de gases estaba reiteradamente por
encima de 225 ºC; ésto indicaba que había tenido lugar la síntesis de novo en dicho
sistema.
3. Los PCDF representaron consistentemente el 60-90% de la concentración de EQT-I de
PCDD/PCDF, en los ensayos de emisión de los hornos de arco eléctrico de Canadá.
Similares resultados se informaron en los ensayos de emisión de hornos de arco eléctrico
en Europa.
4. Dos congéneres de PCDF, el 2,3,7,8-TCDF (tetraclorodibenzofurano) y el 2,3,4,7,8TCDF, aportan consistentemente al 60-75% de la concentración total de EQT-I de
PCDD/PCDF, en los ensayos de emisiones de los hornos de arco eléctrico de Canadá.
Similares resultados se informaron en los ensayos de emisión de hornos de arco eléctrico
en Europa. Estos resultados son comparables con los cálculos de condensación teóricos
para PCDD/PCDF, ya que estos dos congéneres serán los últimos en condensar a medida
que la temperatura del gas decrece.
5. La distribución de concentraciones (EQT-I de congéneres), en los ensayos de emisiones
de hornos de arco eléctrico en Canadá era similar, independientemente de las
concentraciones (en EQT-I ) de PCDD/PCDF totales.
6. Los hallazgos indican que, para el proceso de fabricación de acero en horno de arco
eléctrico, la síntesis de novo es el mecanismo predominante en la formación de
PCDD/PCDF,
7. Parece ser que las variaciones en las huellas de las emisiones de PCDD/PCDF para el
proceso de fabricación de acero en horno de arco eléctrico, se deben a: las variaciones en
los constituyentes de la carga de chatarra; las variaciones en las condiciones del horno
que resultan de los cambios en la práctica de operación, entre calentamiento y
calentamiento, y entre diferentes plantas; las condiciones variables en el
acondicionamiento de gases y en el sistema de depuración; y las diferencias en
eficiencias de retención en los filtros de mangas. Hay poca información publicada
disponible, para determinar la importancia relativa de estos factores.
2.1.3.
Revisión de la química de la combustión de arco eléctrico y la formación de
PCDD/PCDF
Una revisión de la relación de la química de combustión en arco eléctrico, con la formación de
PCDD/PCDF, en el horno, se resume a continuación:
1. Los PCDD/PCDF se pueden formar a partir de precursores clorados relacionados, como
PCB, fenoles clorados y bencenos clorados.
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232
2. El ambiente dentro del horno de arco eléctrico para la fabricación de acero es muy
complejo y está en constante variación. La química de la combustión produce
condiciones favorables para la formación de PCDD/PCDF. Los hidrocarburos que entran
en el horno con la chatarra se pueden vaporizar, craquear, y combustionar parcial o
completamente, dependiendo de las condiciones en el horno o zonas del mismo, durante,
o después de la carga. Otras fuentes de carbón incluyen, el carbón inyectado y los ánodos
de grafito. El proceso dual de formación y declorinación de PCDD/PCDF puede tener
lugar en el mismo momento, si las concentraciones de oxígeno y la temperatura son tales
que, se forman algunos congéneres de PCDD o PCDF, a la vez otros se van declorinando.
3. La investigación sobre la optimización de la post-combustión interna indica que, en la
operación normal de la fabricación de acero, están presentes condiciones favorables para
la formación de PCDD/PCDF – atmósfera rica en oxígeno, partículas de carbón reactivo
y temperaturas por debajo de 800 ºC – en algunas zonas del horno, durante la fase de
fundición y, posiblemente, algún tiempo después. Dado que están presentes metales que
actúan como catalizadores y que puede haber trazas de cloro en algunos de los materiales
de carga y en los fundentes, se dan las condiciones para que ocurra la síntesis de novo.
Como el mezclado no es ideal, parece ser que aquella porción que se forma de
PCDD/PCDF abandona el horno de arco eléctrico, en los gases de salida, sin oportunidad
de encontrar las temperaturas lo suficientemente altas, como para que tenga lugar una
declorinación.
4. La mayor parte de la investigación sobre la química de la combustión y la postcombustión interna en los hornos de arco eléctrico para la fabricación de acero, se ha
focalizado en el aumento de la productividad, sobre la base de un mejor aprovechamiento
de los combustibles dentro del horno –tales como hidrocarburos, monóxido de carbón e
hidrógeno- reemplazando la energía eléctrica, por la química. Y de esta forma, se reduce
el consumo de energía total, en beneficio de menores costos de producción por tonelada
de producto.
5. El pre-calentamiento de la chatarra puede lar lugar a emisiones elevadas de compuestos
aromáticos clorados tales como PCDD/PCDF, clorobencenos y PCB, como también
hidrocarburos aromáticos policíclicos y otros productos de combustión incompleta de
materiales tales como: chatarra contaminada con pinturas, plásticos, lubricantes u otros
compuestos orgánicos. La formación de estos contaminantes puede ser minimizada por la
post-combustión dentro del horno mismo (en oposición a la post-combustión externa de
los gases de salida), por medio de quemadores con oxígeno adicional para la combustión
del CO y de los hidrocarburos; ésto permite recuperar energía química.
6. Todo indica que la post-combustión interna puede ser una opción más atractiva que la
externa, para prevenir la formación de PCDD/PCDF.
2.2. Liberaciones de PCDD/PCDF en las fuentes de residuos sólidos y de aguas
residuales
La mayor parte de las fábricas de todo el mundo operan hornos de arco eléctrico, que tienen
sistemas de limpieza en seco de los gases de salida (esto es, colectores de polvo como filtros de
tela), que no producen aguas de desecho de proceso que requieran tratamiento.
Algunos hornos de arco eléctrico existentes pueden estar equipados con sistemas semi- húmedos de
control de la contaminación del aire (Comisión Europea 2000). Estos sistemas aplican agua a los
gases de salida del horno para enfriarlos parcialmente y acondicionarlos antes de la remoción del
material particulado en un precipitador electrostático. En algunos sitios se ha podido alcanzar Cero
Descarga de aguas residuales a partir de sistemas semi-húmedos, balanceando el suministro de
agua que se evapora en el proceso de acondicionamiento. La fuente de agua predominante es la de
enfriamiento sin contacto; sin embargo, algunas instalaciones pueden usar agua de proceso tratada
y del servicio de planta (EPA 2002).
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233
Los estándares de algunas jurisdicciones identifican a la descarga cero como la mejor técnica
disponible para los sistemas semi-secos de depuración de gases.
En algunos países de la Unión Europea, y en algunas industrias, se usan depuradores húmedos para
la limpieza de los gases de salida de los hornos de arco eléctrico. Sin embargo, no se dispone de
información proveniente de estas instalaciones, sobre cantidades de aguas de desecho y métodos de
tratamiento (Comisión Europea 2000). Por lo tanto, no se hicieron hallazgos que concluyan que las
consideraciones anteriores constituyan mejores técnicas disponibles para el tratamiento y
minimización de liberaciones de PCDD/PCDF, de las aguas residuales de los sistemas húmedos de
control de la contaminación de aire.
Los residuos, bajo la forma de polvo, que se captan en los sistemas de control de la contaminación
en seco, pueden contener niveles traza de PCDD/PCDF.
3.
Mejoras en el proceso de arco eléctrico y procesos alternativos para
la fabricación de acero.
3.1
Mejoras de proceso
El proceso de fabricación de acero en horno de arco eléctrico ha estado sujeto a cambios en las
pasadas décadas. La investigación y desarrollo para la fabricación de acero de los hornos de arco
eléctrico, especialmente en Europa, se focaliza en las mejoras del diseño del horno para aumentar
la productividad y la eficiencia energética, y para reducir los costos de fabricación de acero.
Hay dos fuerzas impulsoras principales: la reducción en los costos de fabricación del acero, que se
evidencia en el aumento de la productividad; y el aumento de la calidad de producto, que se
evidencia en la exigencia de demanda de calidad de la industria automotriz. Hay una tercera
adicional: las presiones ambientales. Las mejoras en productividad dieron como resultado
reducción de tiempos entre coladas, aumento de eficiencia energética y aumento del uso de la
energía química.
Las demandas de calidad se alcanzaron a través de la selección de chatarra, de las prácticas de
operación del horno y del aumento de procesos auxiliares tales como la cuchara metalúrgica y la
degasificación por vacío. Las presiones ambientales incluyen requerimientos para la reducción de
emisiones de las emisiones PCDD/PCDF y la reducción de sustancias precursoras del “smog” tales
como el material particulado fino. Una opción para estos productores es el uso de chatarra de alta
calidad con menores niveles de contaminantes (William Lemmon y Asociados Ltd. 2004).
Una segunda opción, es el reemplazo de parte de la carga de la chatarra, por hierro reducido
directamente o productos similares, que se producen a partir del mineral de hierro, y tienen
concentraciones de contaminantes menores que las de la chatarra de acero de menor calidad. El
comercio de los productos de hierro de reducción directa está en aumento, y el mercado
internacional está creciendo, por lo que que esta mayor disponibilidad del material significa que,
algunos fabricantes de acero de horno de arco eléctrico tienen la opción de comprar el hierro
reducido directamente en lugar de tener que producirlo in situ. Se dispone de muy limitada
información acerca de las emisiones de PCDD/PCDF, procedentes de los procesos de reducción
directa de hierro, pero, dadas las características del proceso, es probable que las emisiones de
PCDD/PCDF sean muy pequeñas. No hay información disponible, sobre la formación y emisiones
de PCDD/PCDF, a partir del uso de hierro de reducción directa, en el horno de arco eléctrico.
Una tercera opción, es el uso de metal caliente en el horno de arco eléctrico para la fabricación de
acero. Se pronostica una tendencia hacia esta última opción, dado que los fabricantes de acero
buscan acortar los ciclos de carga y aumentar la productividad (Fruehan, 1998). No hay
información disponible sobre el impacto de esta opción en cuanto a la emisión de PCDD/PCDF.
Con el pre-calentamiento de parte de la chatarra, se pueden ahorrar aproximadamente 60 kWh/t; y
en el caso de precalentamiento del total de toda la chatarra, se puede alcanzar un ahorro de hasta
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234
100 kWh/t de acero líquido. La aplicabilidad del precalentamiento de chatarra depende de las
circunstancias locales, y tiene que ser probada planta por planta.
Los avances en el proceso de fabricación de acero en horno de arco eléctrico han tenido beneficios
colaterales, que incluyen la reducción de material particulado y de las emisiones de PCDD/PCDF sin considerar el proceso de calentamiento de chatarra, como se ha manifestado anteriormente-.
Generalmente, el objetivo de las prácticas operativas más avanzadas, es la mejora operacional y en
la eficiencia energética para aumentar la productividad y así, reducir aumentar la producción y
reducir los costos de operación.
3.2
Procesos alternativos
No hay procesos alternativos que puedan reemplazar al horno de arco eléctrico, para las
operaciones para las grandes producciones en plantas de acero. Si bien en el pasado, se han usado
otros materiales de electrodo en algunos pocos hornos, en la actualidad no hay alternativa para los
electrodos de grafiMedidas primarias y secundarias
4.
Medidas primarias y secundarias
En la presente sección se describen las medidas primarias y secundarias para reducir las emisiones
de PCDD/PCDF de los hornos de arco eléctrico. Mucho de este material se tomó de William
Lemmon and Associates Ltd. 2004.
La posible reducción de las emisiones sólo con la implementación de medidas primarias no se
conoce a corto plazo. Probablemente sea necesario recurrir a la implementación de medidas, tanto
primarias como secundarias, en plantas nuevas y existentes para alcanzar los niveles de emisión
deseados.
Debería ser factible que todas las plantas implementen alguna o todas las prácticas de prevención
de la contaminación que se identifican a continuación.
4.1. Medidas primarias para emisiones
Las medidas primarias, frecuentemente llamadas técnicas de prevención de la contaminación, son
capaces de evitar, suprimir o minimizar la formación de PCDD/PCDF o bien, declorinar las
PCDD/PCDF en un horno de arco eléctrico para la fabricación de acero.
Como medida general, las mejores prácticas ambientales, operativas y de mantenimiento para todas
las operaciones y aspectos del horno de arco eléctrico, deberían ser parte integral del programa de
prevención de la contaminación de una instalación de fabricación de acero.
La lista siguiente presenta una serie de opciones de medidas primarias; algunas, tal vez no puedan
ser aplicables en todas las plantas, y otras, tal vez requieran de mayor investigación.
4.1.1.
Calidad de la materia prima
La principal materia prima usada en el horno de arco eléctrico para la fabricación de acero, es la
chatarra de acero. Frecuentemente, existen contaminantes presentes en la misma, que incluyen
aceites, plásticos y otros hidrocarburos. Las prácticas de prevención de la contaminación, que
tienen por objeto evitar o minimizar el ingreso de contaminantes en el horno de arco eléctrico
utilizado para la fabricación de acero, incluyen: cambios en las especificaciones del material;
mejoras en los programas de control de la calidad; cambios en el tipo de materias primas (tales
como la evitar el uso de charra con aceite o limpieza de la chatarra con aceites); y programas para
evitar el ingreso de contaminantes en general.
4.1.2.
Operación del horno de arco eléctrico
Los cambios recientes en las prácticas operacionales del horno de arco eléctrico que se han
adoptado con el propósito de mejorar la eficiencia energética y operacional, parecen tener
beneficios colaterales en la reducción de PCDD/PCDF o, en ciertas condiciones, en la
declorinación de PCDD/PCDF. Las prácticas de prevención de la contaminación que parecen
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235
disminuir las emisiones de PCDD/PCDF, incluyen: minimización del tiempo de apertura del techo,
durante la carga; reducción de la infiltración de aire en el horno; y evitar o minimizar las demoras
operacionales. La condensación de PCDD/PCDF aumenta rápidamente a temperaturas por debajo
de 125 ºC, comenzando con las dioxinas más altamente cloradas.
4.1.3.
Diseño del sistema de acondicionamiento del gas de salida
El acondicionamiento del gas de salida incluye la captura, enfriamiento y conducción de estos
gases de salida del horno de arco eléctrico, antes de su limpieza en el filtro de mangas. Las
condiciones del sistema de acondicionamiento de gases de salida, pueden ser favorables para la
síntesis de novo de PCDD/PCDF, a menos que se tenga la precaución de evitar las condiciones que
conducen a dicha síntesis. Las técnicas de prevención de la contaminación incluyen: el
dimensionamiento adecuado del sistema; la maximización del mezclado de los gases de salida; el
enfriamiento rápido de dichos gases por debajo de 200 ºC y el desarrollo e implementación de
buenas prácticas de operación y mantenimiento.
4.1.4.
Sistema de monitoreo continuo de parámetros
Un sistema de monitoreo continuo de parámetros, basado en la optimización de los mismos, para la
operación del sistema de acondicionamiento de gases y procedimientos de mantenimiento y
operación documentados debería minimizar la formación de PCDD/PCDF por síntesis de novo en
este sistema de acondicionamiento.
4.2.
Medidas secundarias para emisiones
Las medidas secundarias, también denominadas técnicas del control de la contaminación, se
resumen a continuación:
4.2.1.
Recolección de polvos de los gases de salida
La captura de todos los gases de salida, incluyendo las emisiones fugitivas, del área del horno de
arco eléctrico es una parte importante del sistema de control. La eficiencia de remoción de polvo de
las emisiones primarias y secundarias del horno debería maximizarse mediante una combinación de
sistema de campana, o combinación de conducto de alimentación y sistema de campana, o
construyendo un sistema de evacuación al aire.
4.2.2.
Recolectores de polvo, mediante los filtros de tela (o filtros de mangas)
Algunos PCDD/PCDF de los gases de salida del horno de arco eléctrico se adsorben en el material
particulado fino. A medida que la temperatura del gas decrece en el intervalo de temperatura de
condensación de varios congéneres de PCDD/PCDF, más de los mismos se adsorben sobre el
material particulado fino o, condensan y forman material particulado fino. Con los filtros de tela
bien diseñados se pueden alcanzar niveles menores de 5 mg polvo/Nm3 para plantas nuevas y
menores de 15 mg polvo/Nm3 para plantas existentes. La minimización de los niveles de polvo,
también minimiza las emisiones de PCDD/PCDF.
4.2.3.
Sistema de post-combustión externa con inmediato enfriamiento brusco
Esta técnica fue una de las primeras aplicadas para el control de emisiones de PCDD/PCDF, en los
hornos de arco eléctrico para la fabricación de acero. Los sistemas de post-combustión externos, se
desarrollaron originalmente, para la combustión de monóxido de carbono (CO) e hidrógeno (H2) de
los gases de salida del horno, en una cámara de combustión revestida de ladrillos refractarios,
usando, generalmente, combustible suplementario. Subsecuentemente, un número de hornos de
arco eléctrico para la fabricación de acero de Europa adoptaron la tecnología de post-combustión
externa para declorinar las emisiones de PCDD/PCDF manteniendo las temperaturas de postcombustión por encima de 800 ºC. Esta tecnología no puede alcanzar en forma consistente los
estándares de Canadá de 100 pg EQT/Nm3 (0,1 ng EQT/Nm3). Algunas plantas, por razones
específicas del lugar, en cuanto a espacio, tal vez no encuentren viable la instalación de sistemas de
post-combustión y la realización de mejoras en los sistemas de acondicionamiento de gases, de tipo
externo.
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4.2.4.
236
Inyección de adsorbente
Esta técnica de control se desarrolló originalmente para las emisiones de PCDD/PCDF de los
incineradores de desechos. La tecnología de inyección de coque de lignito - el carbón activado es
similar como adsorbente - de dimensionamiento adecuado, es usado en un cierto número de hornos
eléctricos para la fabricación de acero para complementar la tecnología de filtro de mangas, y así
alcanzar bajos niveles de PCDD/PCDF en forma consistente. Esta técnica también reduce las
emisiones de mercurio. Los resultados de los ensayos realizados en los hornos eléctricos en Europa,
indican que esta técnica en combinación con los filtros de mangas de alta eficiencia, alcanzan en
forma reiterada concentraciones de emisiones de PCDD/PCDF menores de 0,1 ng EQT/Nm3.8
El coque de lignito dimensionado es inyectado corriente arriba de los gases de salida del filtro de
mangas. El coque (o carbón activado) adsorbe los PCDD/PCDF del gas de salida. El buen
mezclado del coque con el gas de salida (con un tamaño similar a las de partículas de la corriente
de gas), es esencial para una óptima remoción de PCDD/PCDF.
No se liberan los PCDD/PCDF captadas en este coque de lignito y/o carbón activado, a las
temperaturas normales de los rellenos y de los depósitos de almacenamiento, y éstos son resistentes
a la lixiviación. El uso de coque de lignito como adsorbente, aumenta el volumen del polvo en el
filtro de mangas en un 2 %.
Debería considerarse el uso de sistemas de inyección de carbón activado o coque, en las plantas de
acero, para reducir las emisiones de PCDD/PCDF. Consideraciones propias del sitio, tales como la
falta de espacio disponible, la configuración de los sistemas de control existente y el impacto sobre
los costos, pueden influenciar la factibilidad del uso de esta técnica.
La tecnología de reducción catalítica usada para la remoción de óxidos de nitrógeno (NOx) en otros
sectores industriales, ha demostrado que puede reducir las emisiones de PCDD/PCDF a menos de
0,1 ng EQT-I/Nm3. Esta tecnología no ha sido aplicada para los hornos de fabricación de acero,
pero podría hacerse en el futuro.
4.3.
Medidas primarias y secundarias para los desechos sólidos y líquidos.
Con respecto a los desechos sólidos, la escoria de horno de arco eléctrico y el polvo de filtro
deberían reciclarse lo máximo posible. Siempre que sea posible, el polvo de filtro, que proviene de
la producción de acero de alta aleación, debería tratarse para recuperar los metales valiosos. El
exceso de desechos sólidos debería disponerse en forma ambientalmente racional.
Con respecto a los desechos acuosos, los sistemas de enfriamiento que utilizan agua en ciclo
cerrado del horno de arco eléctrico evitan la generación de los mismos; o aseguran que se recicla al
máximo posible para minimizar el volumen de los desechos a tratar.
En algunas plantas se pueden usar sistemas semi-secos para el control de las emisiones. Si bien el
reemplazo con colectores de polvo en seco, sería la opción deseable, los sistemas semi-secos,
pueden ser diseñados para evitar la generación de aguas residuales.
Los desechos líquidos pueden originarse en instalaciones de hornos de arco eléctrico que utilizan
sistemas de depuración húmeda. Lo deseable sería, reemplazar los sistemas existentes con
recolectores de polvo seco. Si el reemplazo de los sistemas existentes para el control de emisiones
no fuera posible, estos desechos necesitarían ser tratados. Sin embargo, no se han hallado
estándares para la calidad de los desechos tratados, en lo concerniente a niveles de descarga u otros
parámetros de PCDD/PCDF.
5.
8
Resumen de medidas
1 ng (nanogramo) = 1 × 10-12 kilogramo (1 × 10-9 gramo); Nm3 = metro cúbico normal, volumen de gas seco medido
a 0 °C y 101.3 kPa.
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237
Las Tablas 1 y 2 presentan un resumen de las medidas que se trataron en las secciones anteriores.
Tabla 1. Medidas para hornos de arco eléctrico nuevos
Medida
Diseño de proceso
Requerimientos de
desempeño
Descripción
Se debería dar
prioridad a los últimos
diseños de procesos
probados que se basan
en el desempeño de
los mismos y en sus
emisiones.
La jurisdicción de
aplicación debería
requerir que los
nuevos hornos de arco
eléctrico alcancen
niveles de desempeño
estrictos e informen
los requisitos
asociados a las
mejores técnicas
disponibles.
Consideraciones
Un ejemplo es el diseño
de post-combustión
interna para un horno
de arco eléctrico nuevo.
Otros comentarios
Se deberían considerar
las medidas primarias y
secundarias listadas en
el Tabla 2
Los límites de emisiones
alcanzables deberían
especificarse de la
siguientes manera:
< 0,1 ng EQT/Nm3 para
PCDD/PCDF
< 5 mg/ Rm3 para material
particulado
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Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
238
Tabla 2. Medidas para los hornos de arco eléctrico nuevos y existentes.
Medida
Descripción
Medidas primarias
Prácticas de
Una parte integral del programa
operación
de prevención de la
generales
contaminación de una
instalación, debería contemplar
las mejores prácticas
ambientales, operacionales y de
mantenimiento, para todas las
operaciones y aspectos del
proceso de horno de arco
eléctrico para la fabricación de
acero.
Calidad de la
Se debería realizar una revisión
materia prima de los materiales de alimentación
y de la identificación de los
ingresos alternativos y/o
procedimientos para minimizar
las entradas no deseadas.
Se deberían desarrollar e
implementar procedimientos
documentados para llevar a cabo
los cambios apropiados.
Operación del
horno de arco
eléctrico
Minimización de la duración de
apertura del techo durante la
carga, reducción de infiltración
de aire al horno, y minimizar o
evitar demoras operacionales.
Acondicionamiento de
gases de salida
El diseño e instalación de un
sistema adecuadamente
dimensionado basado en
parámetros óptimos de proceso
podría prevenir o minimizar la
formación de PCDD/PCDF en el
sistema de acondicionamiento de
gases.
Desarrollo e implementación de
procedimientos de
Consideraciones
Otros
comentarios
Generalmente
aplicable; son parte
del concepto integrado
de prevención de la
contaminación.
Por lo general de
carácter aplicable. Las
medidas incluyen
cambios en las
especificaciones del
material, programas
mejorados de control
de calidad, cambios en
el tipo de materia
prima (tales como
tratar de evitar el uso
de chatarra con aceite)
y programas para
prevenir el ingreso de
contaminantes.
El beneficio colateral
Se reducen otros
es la reducción de
contaminantes,
PCDD/PCDF
incluyendo
compuestos
aromáticos órgano
halogenados,
monóxido de
carbono, e
hidrocarburos y
gases con efecto
invernadero
Se ha vinculado la
reducción de la
síntesis de novo, en el
sistema de
acondicionamiento de
los gases de salida,
con el rápido
enfriamiento de los
mismos, por debajo
del rango de 225 º C a
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
Medida
Monitoreo
continuo de
parámetros
Descripción
mantenimiento y operación
documentados, para contribuir a
la optimización de la operación
del sistema de
acondicionamiento de gases.
Se debería emplear un sistema de
monitoreo continuo para
asegurar la operación óptima de
la cinta de sinterizado y de los
sistemas de acondicionamiento
de gases de salida.
Los operadores deberían preparar
un plan de monitoreo específico
para el lugar, para el sistema de
monitoreo continuo de
parámetros y llevar registros que
documenten la conformidad con
dicho plan
Consideraciones
239
Otros
comentarios
200 ºC
Se deberían establecer
correlaciones entre los
valores de los
parámetros y las
emisiones en
chimenea (en
operación estable).
Los parámetros se
monitorean luego, en
forma continua
comparándolos con
los valores óptimos.
El sistema puede
contar con
sistemas de alarma
y tomarse medidas
correctivas cuando
ocurran
desviaciones
significativas.
Medidas secundarias
Las siguientes medidas secundarias pueden reducir efectivamente las liberaciones de
PCDD/PCDF y servir como ejemplo de las mejores técnicas disponibles.
Es posible obtener
Captura de
La eficiencia de la captación de
un 98% de
gases de salida polvo de las emisiones primarias
eficiencia o más,
y secundarias de los hornos de
en la captura de
arco eléctrico deberían
los polvos.
maximizarse con una
combinación de sistema de
campana - gases de salida o
conducto de alimentación sistema de campana, o
construcción de un sistema de
evacuación.
El mantenimiento
Filtros de tela
Los filtros de tela bien diseñados Hay una estrecha
de los gases de
correlación entre el
alcanzan bajas emisiones de
salida, en el
contenido de
polvo.
recinto del filtro
PCDD/PCDF,
en
los
Se deberían desarrollar
de mangas, por
sistemas
de
captura
de
procedimientos para la operación
debajo de 60 °C
polvo
de
un
filtro
de
y el mantenimiento del filtro de
evitará la
mangas,
y
la
tela a fin de mejorar el
evaporación de
concentración
de
desempeño de la captura,
PCDD/PCDF en
polvo.
Menores
incluyendo la optimización de
el mismo y en el
niveles de salida de
los ciclos de limpieza del filtro
polvo colectado.
PCDD/PCDF se
de mangas, las mejoras en los
corresponden con
El cerramiento de
materiales de los mismos y las
menores niveles de
las áreas de
prácticas de su mantenimiento
polvo.
recolección de
preventivo.
polvos del filtro y
Se debería proveer un sistema de
de los puntos de
monitoreo continuo de
transferencia,
temperatura y uno de alarma para
minimiza las
monitorear la temperatura de los
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
Medida
Postcombustión de
los gases de
salida
Inyección de
adsorbente
Minimizar la
generación de
desechos
sólidos.
Descripción
gases que ingresan al dispositivo
de control de emisiones.
Se tendría que colocar un sistema
de detección de fugas de las
mangas con procedimientos de
operación y mantenimiento
documentados que den respuesta
a las alarmas de los sistemas de
monitoreo.
La formación de PCDD/PCDF se
puede minimizar por la postcombustión dentro del sistema de
conducto de los gases de salida o
en una cámara de combustión
separada.
Hay indicaciones de que la postcombustión interna puede ser
una opción más atractiva que la
externa para la prevención de la
formación de PCDD/PCDF.
Consideraciones
240
Otros
comentarios
emisiones
fugitivas de
polvos.
Los PCDD/PCDF
que se han
formado en el
proceso sufren
reacciones de
decloración a
medida que el gas
de salida se quema
en los quemadores
con inyección
adicional de
oxígeno.
Esta técnica junto
con un
enfriamiento
brusco con agua
ha sido aplicada al
principio como
método de control
de emisión de
PCDD/PCDF, en
los hornos de arco
eléctrico para la
fabricación de
acero.
La inyección de carbón activado
o un material de adsorción
similar dentro de la corriente del
gas de salida, corriente arriba de
los filtros de alta eficiencia en
los hornos de arco eléctrico
pertenecientes a las plantas de
fabricación de acero de Europa
ha alcanzado, en forma
consistente, niveles bajos de
emisiones de PCDD/PCDF, de
acuerdo a datos que provienen de
proyectos de demostración.
La escoria de los hornos de arco
eléctrico y el polvo de filtro
deberían reciclarse al máximo.
En la medida de lo posible, el
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
Medida
Minimiza-ción
de las aguas de
desecho
6.
Descripción
polvo del filtro que proviene de
la producción de acero de alta
aleación, se puede tratar para
recuperar metales valiosos.
Se deberían desarrollar e
implementar las mejores
prácticas de gestión para el
acarreo y manipuleo del polvo
que se genera como desecho
sólido.
El exceso de desechos sólidos
debería disponerse en una forma
ambientalmente racional
Los sistemas de enfriamiento de
ciclo cerrado para los
componentes del horno de arco
eléctrico, evitan que se generen
desechos líquidos.
Reciclar el agua de desecho al
máximo posible.
Deberían tratarse las aguas
residuales.
Se puede diseñar a los sistemas
semi-secos de control de la
contaminación a fin de obtener
Cero Descarga de agua de
desecho.
Las aguas residuales que
provienen de los sistemas
húmedos de limpieza de gases,
deberían ser tratadas antes de ser
descargadas al ambiente.
Consideraciones
Estas medidas
deberían estar
asociadas, en forma
primaria, con las
prácticas de
prevención y control
general de la
contaminación, en
lugar de aplicarse
específicamente, o
sólo, para
PCDD/PCDF
241
Otros
comentarios
No se encontraron
estándares sobre
límites de
PCDD/PCDF para
aguas residuales
tratadas,
descargadas como
efluente final de
los sistemas
húmedos de
limpieza de gases
de salida.
Nivel de desempeño alcanzable
El nivel de desempeño alcanzable para las emisiones de PCDD/PCDF provenientes de los hornos
de arco eléctrico que fabrican acero secundario y que incorporan las mejores técnicas disponibles
es < 0,1 ng EQT-I/ Nm3.
Referencias
Comisión Europea. 2000. Reference Document on Best Available Techniques for the Production of
Iron and Steel. BAT Reference Document (BREF). European IPPC Bureau, Seville, Spain.
eippcb.jrc.es.
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
242
EPA (Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos). 2002. Development Document for
Final Effluent Limitations Guidelines and Standards for the Iron and Steel Manufacturing Point
Source Category. EPA, Washington, D.C. epa.gov/waterscience/ironsteel/pdf/tdd/complete.pdf.
EPRI (Electric Power Research Institute). 1997. Understanding Electric Arc Furnace Operations.
EPRI, Centre for Materials Production, Palo Alto, California.
Fruehan R.J. (ed.) 1998. The Making, Shaping and Treating of Steel 11th Edition: Steelmaking and
Refining Vol. AISE Steel Foundation, Pittsburgh, PA.
PNUMA (United Nations Environment Programme). 2003. Formation of PCCD/PCDF – An
Overview.
Draft.
PNUMA/POPS/EGB.1/INF/5.
PNUMA
Chemicals,
Geneva.
ww.pops.int/documents/meetings/.
Weiss D. and Karcher A. 1996. Evaluation and Reduction of Dioxin and Furan Emissions from
Thermal Processes: Investigation of the Effect of Electric Arc Furnace Charge Materials and
Emission Control Technologies on the Formation of Dioxin and Furan Emissions. Prepared for
BSW.
William Lemmon and Associates Ltd. 2004. Research on Technical Pollution Prevention Options
for Steel Manufacturing Electric Arc Furnaces. Final Report. Prepared for the Canadian Council of
Ministers
of
the
Environment
(CCME),
Contract
No.
283-2003.
www.ccme.ca/assets/pdf/df_eaf_p2_ctxt_p2_strtgy_e.pdf .
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
(v)
243
Fundición primaria de metales
Resumen
Este proceso implica la extracción y refinado de níquel, plomo, cobre, zinc y cobalto.
Generalmente, las instalaciones para la fundición de metales primarios procesan concentrados
minerales poseyendo, la mayor parte de las mismas, la capacidad técnica para suplementar la
alimentación de concentrado primario con materiales secundarios (por ejemplo, reciclables).
Las técnicas de producción pueden incluir procesos piro o hidrometalúrgicos. Se piensa que los
productos químicos listados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo se originan a través de
los procesos metalúrgicos térmicos de elevada temperatura, motivo por el cual no se considera a
los procesos hidrometalúrgicos en esta sección sobre mejores técnicas disponibles para la
fundición de metales primarios.
La información disponible sobre emisiones de PCDD y PCDF desde una variedad de sectores
de fuentes (por ejemplo, incineradores, hornos de acero de arco eléctrico, plantas de
sinterización de hierro) sugiere que las técnicas y tecnologías de proceso, y su asociado
acondicionamiento de gases de salida, pueden influenciar la formación y ulterior liberación de
PCDD/PCDF. Cuando resulte técnicamente factible, debería contemplarse a los procesos
hidrometalúrgicos como alternativa de los pirometalúrgicos al estudiar las propuestas de
construcción o encargo de nuevas instalaciones o procesos de fundición de metales.
Entre las medidas primarias se encuentra el uso de procesos hidrometalúrgicos, el control de
calidad de los materiales de alimentación y de la chatarra para minimizar los contaminantes que
conducen a la formación de PCDD/PCDF, un efectivo control del proceso para evitar
condiciones que lleven a la generación de PCDD/PCDF, y el uso de una tecnología de
fundición “flash”. Las medidas secundarias identificadas incluyen: limpieza de gases de alta
eficiencia y conversión de dióxido de azufre a ácido sulfúrico; efectiva recolección de gases y
humos/vapores, y remoción de polvos de elevada eficiencia.
Los niveles de desempeño a lograr en este caso mediante el empleo de las mejores técnicas
disponibles son: < 0,1 ng TEQ-I/Nm3.
1.
Descripción del proceso
Los procesos involucrados en la extracción y refinación de metales (níquel, plomo, cobre, zinc y
cobalto) generalmente se realizan como se muestra en la Figura 1. Las tecnologías de recuperación
de metales clave que se usan para producir metales refinados, pueden categorizarse como sigue:
•
Tecnologías pirometalúrgicas que usan calor para separar los materiales deseados, de los no
deseados. Estos procesos aprovechan las diferencias entre el potencial de oxidación del
constituyente, el punto de fusión, la presión de vapor, la densidad y la miscibilidad cuando
están fundidos;
•
Tecnologías hidrometalúrgicas que usan las diferencias entre la solubilidad del constituyente y
las propiedades electroquímicas, cuando están en solución ácida acuosa, para separar los
metales deseados de los no deseados;
•
Tecnologías vapometalúrgicas que se aplican al proceso carbonilo de Inco, mediante el cual las
aleaciones de níquel se tratan con monóxido de carbono gaseoso para formar níquel carbonilo.
Por lo general, las instalaciones de fundición de metales primarios procesan concentrados de
mineral. La mayor parte de las fundiciones primarias tienen capacidad técnica para complementar
el alimento de concentrado primario con materiales secundarios (por ejemplo, reciclables).
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
244
Figura 1. Diagrama de flujo genérico para fundición y refinado de metales de base primarios
Chatarra
consumida
Chatarra
nueva
Mineral
Extracción
de la mina
Pre-tratramiento
Concentrado de
Minerales
Sinterizado
Fundición
Destilación
Fundición
Tostación
Fundición
Conversión
Electro-refinado
Fundición
Conversión
Escerificación
Refinado
Torrefacción
y lixiviación
Purificación
por
electrólisis
Lixiviación
Extracción
Solvente
electrodeposición
Metal refinado
Sistemas de
Abatimiento y
Contaminación
de aire
Fundición \ Vaciado \
Fabricación
Fabricación
Aplicaciones y uso
Chatarra
Nueva
Chatarra
Consumida
La Figura 1 presenta un diagrama de flujo general, que muestra los procesos principales de
producción asociados con la fundición y el refinado de metal primario.
Se cree que las sustancias químicas listadas en el Anexo C del Convenio de Estocolmo se originan
a través de procesos metalúrgicos térmicos, de alta temperatura; por lo tanto, los procesos
hidrometalúrgicos no se consideran en esta sección sobre mejores técnicas disponibles para la
fundición de metales primarios.
2.
Fuentes de productos químicos listados en el Anexo C del Convenio
de Estocolmo
Las fundiciones de metales primarios pueden ser fuentes de las sustancias químicas listadas en el
Anexo C. No se conoce bien la formación y la liberación de tales sustancias químicas a partir de
fundiciones primarias, y se ha llegado a demostrar que las dibenzo-p-dioxinas porlicloradas
(PCDD) y los dibenzofuranos policlorados (PCDF) pueden variar significativamente entre distintas
operaciones usando procesos similares.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
2.1.
2.1.1.
245
Liberaciones al aire
Información general sobre emisiones a partir de fundición de metales básicos
“Los principales aspectos ambientales para la mayor parte de la producción de metales no
ferrosos a partir de materias primas primarias, son las emisiones potenciales de polvo y
metales/ compuestos metálicos al aire, y de dióxido de azufre si los concentrados de
sulfuro se tuestan o funden, o se usan combustibles u otros materiales con contenido de
azufre. La retención del azufre y su conversión o remoción es, por lo tanto, un factor
importante en la producción de metales no ferrosos. Los procesos pirometalúrgicos son
fuentes potenciales de polvo y metales de los hornos, de los reactores y de la transferencia
de metal fundido” (Comisión Europea 2001).
2.1.2.
Emisiones de PCDD y PCDF
“Hay limitada información publicada sobre los mecanismos de formación de dioxinas/
furanos para el sector de fundición de metales de base, la mayor parte de la cual se basa en
la experiencia Europea para las fundiciones de metal de base secundario. Existen unos
pocos testimonios de carácter general, acerca de que las dioxinas y los furanos podrían
estar presentes en algunos de los insumos para la fundición de los metales base secundarios
y que los aceites y los materiales orgánicos están presentes en muchas de estas materias
primas. La presencia de aceites y otros materiales orgánicos en la chatarra u otras fuentes
de carbón (combustibles parcialmente quemados y reductores tales como el coque) pueden
producir partículas finas de carbón que reaccionan con cloruros inorgánicos o cloro ligado
a moléculas orgánicas en el rango de temperatura de 250 ºC a 500 ºC para producir
dioxinas y furanos. Este proceso, que se conoce como síntesis de novo, es dependiente de
la presencia de catalizadores, tales como cobre y hierro. Aunque las dioxinas y los furanos
se destruyen a alta temperatura (por encima de 850 ºC), en presencia de oxígeno, el proceso
de la síntesis de novo es aún posible, a medida que los gases se enfrían” (Charles E. Napier
Co. Ltd. 2002).
La información disponible sobre emisiones de PCDD y PCDF de una variedad de fuentes (por
ejemplo, incineradores, hornos de arco eléctrico para acero, plantas de sinterizado de hierro)
sugiere que las técnicas y las tecnologías de proceso, y el acondicionamiento asociado de los gases,
pueden influir en la formación y subsiguiente liberación de PCDD/PCDF.
Las fundiciones de metales en instalaciones de refinación de Canadá, realizaron ensayos de
emisiones de PCDD y PCDF, y los resultados de su trabajo demostraron que los niveles de
concentración variaban con el tipo de sistema de acondicionamiento de gases de salida.
Las instalaciones de fundición de Canadá generalmente procesan concentrados de sulfuro y, en
algunas instalaciones, también algunos materiales secundarios. El acondicionamiento de los gases
de salida varía desde la limpieza extensiva (por ejemplo, la eliminación de polvo) y la conversión a
ácido sulfúrico, hasta la eliminación de polvo con filtro de tela, y la remoción del polvo con
precipitador electrostático. Estas instalaciones producen níquel, cobre, plomo, zinc y otros metales
como co-productos. Hay 11 instalaciones que participan del programa de ensayos de Canadá que
comprende aproximadamente, 20 ensayos de emisión sobre 16 fuentes diferentes. Ninguna de las
instalaciones tiene la misma combinación y configuración de procesos de producción y sistemas de
acondicionamiento de gases de salida, situación que complica todo análisis posible. Por esta razón,
las observaciones que se presentan más adelante, son de carácter general.
En aquellos casos en que se limpiaban los gases de salida (Ej. eliminación de polvo, depuración) y
se procesaban en una planta de ácido, para la conversión de los gases de salida ricos en dióxido de
azufre (SO2) a ácido sulfúrico, los resultados del ensayo de emisión mostraban concentraciones por
debajo de 5 pg (o,005 ng) EQT/ m3.9
9
1 pg (picogramo) = 1 x 10-15 kilogramo (1 x 10-12 gramo); 1 ng (nanogramo) = 1 × 10-12 kilogramo (1 × 10-9 gramo).
Para informaicón sobre medición de toxicidad ver la sección I.C., párrafo 3 de las presentes directrices.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
246
En aquellos casos en que los polvos de los gases de salida se retenían en los filtros de mangas, los
niveles de concentración estaban típicamente, en el rango de unos pocos pg EQT/m3 a < 30 pg
EQT/ m3.
Cuando se retenían los polvos de gases de salida por medio de precipitadores electrostáticos, los
niveles de concentraciones estaban en el rango de aproximadamente 30 pg EQT/ m3 hasta
aproximadamente 500 pg EQT/ m3.
2.2.
Liberaciones a otros medios
No se encontró información sobre liberaciones a medios distintos del aire, para sustancias químicas
listadas en el Anexo C, procedentes de fundiciones de metales de base primarios.
3.
Procesos alternativos para la fundición de metales
De acuerdo con el Convenio de Estocolmo, a la hora de considerar propuestas para la construcción
de una nueva instalación de fundición de metales de base, se deberían dar prioridad a aquellos
procesos alternativos, técnicas o prácticas que, con similar utilidad evitan la formación y liberación
de las sustancias identificadas.
Como se indicó en la Figura 1, hay un amplio rango de procesos usados en la producción primaria
de fundición de metales. Los procesos usados para producir metales sin refinar y refinados a partir
de fuentes primarias dependerán, en gran medida, del mineral o concentrado disponible (o sea,
mineral laterítico o sulfuroso), y de otros aspectos a considerar (por ejemplo, las propiedades del
metal(es) deseado(s), las propiedades de los materiales de alimentación, las fuentes de energía y el
combustible disponibles, la capacidad y otras consideraciones económicas).
Se considera que la formación y liberación de las sustancias químicas listadas en el Anexo C, son el
resultado de operaciones metalúrgicas térmicas de alta temperatura. Cuando se analicen propuestas
para la construcción de nuevas instalaciones y procesos de fundición de metales se deberán
considerar los procesos hidrometalúrgicos (por ejemplo, lixiviación, electrodeposición) –siempre
que sean técnicamente viables -, como alternativas a los procesos pirometalúrgicos (por ejemplo, la
torrefacción/tostado, la fundición, la conversión, y el refinado con fuego).
4.
Medidas primarias y secundarias
La información de liberación de sustancias químicas listadas en el Anexo C, que provienen de
operaciones de fundición de metales primarios es escasa. No se han identificado técnicas
específicas para este sector de fundición para prevenir o controlar la formación y liberación no
intencional de PCDD/PCDF y de otras sustancias químicas listadas en el Anexo C. Las siguientes
medidas generales, que pueden dar como resultado emisiones menores de contaminantes en las
fundiciones de metales de base primarios, incluyen también las liberaciones de PCDD/PCDF.
No es fácil de conocer en el corto plazo el alcance de la posible reducción de emisiones con la
implementación de las medidas primarias solamente. Por lo tanto, se recomienda considerar la
implementación de ambos tipos de medidas, primarias y secundarias.
4.1.
Medidas primarias
Las medidas primarias se consideran como medidas para la prevención de la contaminación; éstas
minimizarán o prevendrán la formación y liberación de PCDD, PCDF, hexaclorobenceno (HCB) y
bifenilo policlorados (PCB). Estas medidas, a veces se conocen como medidas de integración u
optimización de proceso. La prevención de la contaminación se define como: “El uso de procesos,
prácticas, materiales, productos o energía que evitan o minimizan la creación de contaminantes y
desechos, y reducen el riesgo global para la salud humana o el ambiente” (ver Sección III. B del
presente documento.)
Las medidas primarias que pueden contribuir a reducir la formación y liberación de emisiones de
contaminantes incluyen:
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
247
4.1.1. Utilización de procesos hidrometalúrgicos
El uso de los procesos hidrometalúrgicos en lugar de los pirometalúrgicos, siempre que sea posible,
es una forma significativa de prevenir las emisiones. Las plantas de electrólisis de ciclo cerrado
contribuirán también, a la prevención de la contaminación.
4.1.2.
Control de calidad del material de alimentación (chatarra)
La presencia de aceites, plásticos y compuestos clorados en la chatarra de los materiales de
alimentación debería evitar y reducir la generación de PCDD/PCDF por la combustión incompleta
y/ o por la síntesis de novo. Los materiales de alimentación deberían clasificarse de acuerdo a la
composición y a los posibles contaminantes. La selección y segregación, para evitar la
incorporación de material que pueda estar contaminado con materia orgánica o precursores, puede
reducir la posibilidad de formación de PCDD/PCDF. Las técnicas de almacenamiento, manipuleo y
PRE-tratamiento estarán determinadas por la distribución de tamaños en la alimentación y la
contaminación.
Los métodos a considerar son (Comisión Europea 2001, Pág.232):
•
Remoción del aceite del material de alimentación (por ejemplo, proceso térmico de eliminación
de aceite seguido de post-combustión para destruir cualquier traza de materia orgánica en el
gas de salida);
•
Uso de técnicas de molido y trituración con buena extracción de polvo y abatimiento. Las
partículas resultantes pueden tratarse para recuperar los metales valiosos usando separación por
densidad o neumática;
•
Eliminación de plástico por remoción de vainas / aislaciones de cables (por ejemplo, posibles
técnicas criogénicas para convertir el plástico en material quebradizo y fácilmente separable);
•
Suficiente mezclado de material para lograr un alimento homogéneo y promover condiciones
estacionarias.
4.1.3.
Control de efectividad de proceso
Los sistemas de control de proceso, se deberían usar para mantener la estabilidad del mismo y
asegurar que la operación transcurra a niveles que contribuyan a minimizar la generación de
PCDD/PCDF, tales como mantenimiento de la temperatura del horno por encima de 850 ºC para
destruir los PCDD/PCDF. Lo ideal sería monitorear las emisiones de PCDD/PCDF continuamente,
para asegurar la reducción de liberaciones. Se ha constatado la existencia de muestreo continuo de
emisiones de PCDD/PCDF para algunos sectores (por ejemplo, para la incineración de residuos),
pero la investigación está aún en desarrollo en este campo. En ausencia de monitoreo continuo,
otras variables tales como la temperatura, el tiempo de residencia, los controles regulados de
recolección de gases y de humos/vapores deberían ser monitoreados continuamente y mantenidos
para establecer condiciones óptimas de operación para la reducción de PCDD/ PCDF.
4.1.4.
Uso de tecnología de fundición “flash”
La opción más efectiva para la prevención de la contaminación, es la elección de un proceso que
involucre el menor uso de energía, y que genere las menores emisiones. Cuando se usen técnicas
pirometalúrgicas, el uso de la tecnología de la fundición “flash” en lugar de otras más antiguas (por
ejemplo torrefacción, alto horno), es una forma significativa de reducir el consumo de energía y
bajar las emisiones. A su vez, la fundición “flash” dará concentraciones de dióxido de azufre altas
en las corrientes de gases de salida, permitiendo la fijación eficiente o la recuperación de dióxido
de azufre antes del venteo del gas de salida.
4.1.5.
Maximización del contenido de SO2 por fijación de azufre
Una de las medidas de carácter general es la operación del proceso de forma tal de maximizar la
concentración de SO2 en el gas de salida (cuando se procesan minerales y concentrados con
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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248
contenido de azufre). Por lo tanto, es importante, que se seleccione un proceso que utilice aire
enriquecido con oxígeno (u oxígeno puro) para elevar el contenido de SO2 de la corriente de gas de
proceso y reducir el volumen de la corriente, permitiendo así la fijación eficiente de SO2.
4.2
Medidas secundarias
Se entienden por medidas secundarias, las tecnologías o técnicas de control de la contaminación, a
veces llamadas tratamientos al fin de cañería.
Las medidas secundarias que pueden ayudar a reducir la formación y liberación de emisiones de
contaminantes, incluyen:
4.2.1.
Depuración de gas de alta eficiencia y conversión de SO2 a ácido sulfúrico
Para los gases de salida, ricos en SO2 (por lo general 5% o más), que se generan en los procesos
pirometalúrgicos a partir de minerales y/o concentrados sulfurosos, el de depuración previa de alta
eficiencia de los gases de salida, y la conversión subsiguiente del SO2 a ácido sulfúrico, constituyen
(ambos, en forma conjunta) las mejores técnicas disponibles para este tipo de fuente. Las
concentraciones de las emisiones de PCDD/PCDF con el uso de esta combinación de técnicas,
resultan ser < 0,005 ng EQT/m3.
El proceso de doble absorción, doble contacto, se considera la mejor técnica disponible para la
conversión a ácido sulfúrico. Una planta de doble absorción o doble contacto no debería emitir más
de 0,2 kg de SO2 por tonelada de ácido sulfúrico producido (sobre la base de una eficiencia de
conversión del 99,7%) (Banco Mundial 1998).
Los gases de salida de las instalaciones de fundición, ricos en SO2, pasan por un tren de lavado de
gases que, por lo general, incluye un sistema de eliminación de polvos de alta eficiencia antes de la
planta de ácido sulfúrico.
Esta combinación de técnicas presenta el beneficio de controlar las emisiones de polvos y SO2,
además de Los PCDD /PCDF.
Otras técnicas para fijar azufre que puedan requerir una pre-depuración de gases de salida, previo a
la conversión o recuperación, podrán contribuir potencialmente a la minimización de emisiones de
PCDD/PCDF. Estas técnicas incluyen (Banco Mundial 1998):
•
Recuperación como dióxido de azufre líquido (absorción de gas de salida limpio y seco en agua
o absorción química por bisulfito de amonio o dimetil anilina);
•
Recuperación como azufre elemental, usando reductores tales como hidrocarburos, carbón o
sulfuro de hidrógeno.
4.2.2.
Recolección de vapores/humos y gases
Las emisiones al aire deberían controlarse en todas las etapas del proceso, desde el manipuleo de
los materiales, fundición y puntos de transferencia de materiales, hasta el control de las emisiones
de PCDD/PCDF. Los hornos sellados son esenciales para contener las emisiones fugitivas mientras
se permite la recuperación de calor y la captura de los gases de salida para ser reciclados al
proceso. El diseño apropiado de la campana y de los conductos es esencial para atrapar los
vapores/humos. Puede ser necesario encerrar el reactor u horno. Si la extracción primaria y el
encerramiento de vapores/humos no son posibles, el cerramiento debería realizarse para el horno,
de forma que pueda extraerse el aire de ventilación, tratarse y evacuarse. Conviene evitar la captura
de vapores/humos a nivel de techo debido a los altos requerimientos energéticos. El uso de
controles regulados inteligentes puede mejorar la captura de vapores/humos y reducir el tamaño de
los extractores y, en consecuencia, los costos. Los carros de carga sellados o cubas que se usan con
un horno reverberatorio pueden reducir significativamente las emisiones fugitivas al aire, por
contención de las mismas durante la carga (Comisión Europea 2001, p. 187–188).
4.2.3.
Remoción de polvos de alta eficiencia
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
249
El proceso de fundición genera altos volúmenes de material particulado con gran área superficial,
sobre la cual se pueden adsorber Los PCDD /PCDF. Estos polvos y compuestos metálicos deberían
ser eliminados para reducir las emisiones de PCDD/PCDF. Se deberían emplear técnicas de
remoción de polvos de muy alta eficiencia, por ejemplo: filtros cerámicos, filtros de tela de alta
eficiencia o tren de lavado de gases antes de una planta de ácido sulfúrico.
Para el control de polvos se deberían preferir los filtros de tela a los depuradores húmedos, a los
precipitadores electrostáticos húmedos y a los precipitadores electrostáticos en caliente. El polvo
procedente de estos equipos de control se deberá retornar al proceso. El retornado o recolectado se
deberá tratar en hornos de alta temperatura para destruir Los PCDD /PCDF y recuperar los metales.
El polvo que se capta pero no se recicla deberá ser dispuesto en un relleno de seguridad o
eliminado de otra forma aceptable.
Las operaciones del filtro de tela deberán ser monitoreadas constantemente por dispositivos para
detección de fallas en las mangas.
5.
Investigación emergente
5.1.
Oxidación catalítica
La reducción catalítica selectiva se ha usado para el control de emisiones de óxidos de nitrógeno
(NOx) procedentes de varios procesos industriales. Se ha demostrado que la tecnología de
reducción catalítica selectiva y modificada (o sea, con incremento del área reactiva) y los procesos
catalíticos selectivos descomponen las PCDD y los PCDF contenidos en los gases de salida,
probablemente a través de reacciones catalíticas de oxidación. Ésta puede considerarse una técnica
en evolución con potencial para reducir en forma efectiva las emisiones de contaminantes
orgánicos persistentes procedentes de las operaciones de fundición de metales y de otras
aplicaciones.
6.
Resumen de medidas
Las Tablas 1 y 2 presentan un resumen de las medidas tratadas en secciones previas.
Tabla 1. Medidas para las operaciones en nuevas fundiciones de metales primarios
Medida
Descripción
Consideraciones
Procesos
alternativos
Se deberán considerar
prioritariamente los
procesos alternativos
con impactos
ambientales
potencialmente menores
que los de las
fundiciones
pirometalurgicas de
metales primarios
Los procesos
hidrometalúrgicos
constituyen un significativo
método de prevención de
emisiones.
Las plantas de electrólisis
de ciclo cerrado
contribuirán a prevenir la
contaminación
Requerimientos de
desempeño
Las nuevas operaciones
de fundición de metales
primarios deberían
alcanzar estrictos
niveles de desempeño e
informar los
requerimientos
asociados a las mejores
técnicas disponibles.
Se deberían considerar las
medidas primarias y
secundarias listadas en el
Tabla 2
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Otros comentarios
Los requerimientos de
desempeño que se
pretendan lograr, deberán
tener en consideración los
niveles de emisiones
alcanzables de
PCDD/PCDF, identificados
en la sub-sección 7
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
250
Tabla 2. Resumen de medidas primarias y secundarias para las operaciones de fundición de
metales de base primarios y secundarios
Medida
Medidas primarias
Uso de procesos
hidrometalúrgicos
Control de calidad
del material de
alimentación
(chatarra)
Control de proceso
efectivo
Descripción
Consideraciones
El uso de los procesos
hidrometalúrgicos en lugar de
los pirometalúrgicos, siempre
que sea posible, es un medio de
prevención de emisiones
significativo. Las plantas de
electrólisis de ciclo cerrado
contribuirán a prevenir la
contaminación
La selección y segregación
para evitar la carga de material
contaminado por material
orgánico o precursores puede
reducir el potencial de
formación de PCDD/PCDF.
El uso de procesos
hidrometalúrgicos
dependerá en gran
medida del mineral y el
concentrado a ser
procesado (Ej. laterítico o
sulfuroso)
Los sistemas de control de
proceso se deberán usar para
mantener la estabilidad del
mismo y operar en niveles de
parámetros que contribuyan a
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Otros
comentarios
Los métodos a considerar
son:
• Eliminación de aceite
de la carga (ésto es,
eliminación térmica de
aceite post-combustión
para destruir toda
materia orgánica en los
gases de salida)
• Uso de técnicas de
molido y trituración
con buena extracción y
abatimiento de polvo.
Las partículas
resultantes se pueden
tratar para recuperar
metales valiosos
usando separación por
densidad o neumática.
• Eliminación de plástico
por remoción de vainas
/ aislación de cable
(Ej. posibles técnicas
criogénicas para hacer
que los plásticos se
hagan quebradizos y
fácilmente separables).
• Suficiente mezclado de
material para lograr
una carga homogénea
para promover
condiciones
estacionarias
Por ejemplo, las
temperaturas del horno
deberían mantenerse por
encima de 850 °C para
destruir PCDD/PCDF
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
Medida
Uso de la tecnología
de fundición “flash”
Maximizar el
contenido de SO2
por fijación de
azufre
Descripción
la minimización de la
generación de PCDD/PCDF.
En ausencia de monitoreo
continuo de PCDD/ PCDF,
otras variables tales como la
temperatura, los tiempos de
residencia, y los controles
regulados de componentes del
gas y de la recolección de
vapores/humos, deberán ser
continuamente monitoreados y
mantenidos para así establecer
condiciones operativas óptimas
para la reducción de
PCDD/PCDF
En los casos en que se usen las
técnicas pirometalúrgicas, el
uso de la tecnología de
fundición “flash”, en lugar de
otras tecnologías más antiguas
(Ej. torrefacción, alto horno) es
una forma significativa de
reducir el uso de energía y de
las emisiones.
Consideraciones
251
Otros
comentarios
La fundición “flash”
también dará como
resultado altas
concentraciones de SO2
en la corriente del gas de
salida, ésto permitiría
fijado eficiente o la
recuperación de SO2
antes del venteo de los
gases de salida.
Esta medida general involucra
la operación del proceso de
manera de maximizar la
concentración de SO2 en los
gases de salida (cuando se
procesen minerales o
concentrados sulfurosos), para
posibilitar la recuperación y
fijación de azufre. Se debería
dar preferencia al proceso que
usa aire, enriquecido con
oxígeno (u oxígeno puro) para
elevar el contenido de SO2 de
la corriente gaseosa del proceso
y reducir el volumen total de la
corriente
Medidas secundarias:
Las siguientes medidas secundarias pueden reducir en forma efectiva las emisiones de PCDD/PCDF
y deberían ser consideradas como ejemplo de las mejores técnicas disponibles
Para los gases de salida ricos
Las
Esta combinación de
Depuradores de
en SO2, se debería emplear un
concentracione
técnicas tiene el cogases de alta
s de las
beneficio de controlar
eficiencia y
sistema previo de lavado de
las emisiones de polvo y emisiones de
conversión de SO2 a gases de alta eficiencia para
PCDD/PCDF,
SO2, además de las de
gases de salida seguidos por
ácido sulfúrico
con el uso de
conversión de SO2 a ácido
PCDD/PCDF
limpieza de
sulfúrico. Ambas técnicas en
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
Medida
Descripción
Consideraciones
conjunto, se consideran las
mejores disponibles.
Recolección de
vapores/humos y
gases
Remoción de polvos
de alta eficiencia
7.
Las emisiones al aire deberían
ser controladas en todas las
etapas del proceso, a partir del
manipuleo del material, la
fundición y en los puntos de
transferencia, para el control de
las emisiones de PCDD/PCDF
Los polvos y los compuestos
metálicos deberían eliminarse
para reducir las emisiones de
PCDD/PCDF. Deberían
emplearse las técnicas de
remoción de polvos de muy
alta eficiencia por ejemplo,
filtros cerámicos, filtros de tela
de alta eficiencia, y un tren de
lavado de gases antes de la
planta de ácido sulfúrico.
El polvo procedente del equipo
de control del mismo, debería
retornarse al proceso. El
retornado/recolectado debería
tratarse en hornos de alta
temperatura para destruir
PCDD/PCDF y recuperar los
metales.
Las operaciones del filtro de
tela deberían monitorearse
constantemente por equipos
por instrumentos de forma de
detectar fallas en las mangas
252
Otros
comentarios
gases de alta
eficiencia y
conversión de
SO2 a ácido
sulfúrico son <
0,005 ng
EQT/m3
Se debería dar
preferencia a los filtros
de mangas frentes a los
depuradores húmedos,
precipitadotes
electrostáticos húmedos
o precipitadores
electrostáticos que
trabajan en caliente para
el control de polvo.
El polvo que se capte,
pero que no se recicle,
necesitará ser dispuesto
en un relleno de
seguridad o eliminarse
de otra forma aceptable.
Niveles de desempeño alcanzables
Los niveles de emisión alcanzables en operaciones de fundición de metales de base primarios se
presentan en la Tabla 3.
Tabla 3. Niveles de desempeño alcanzables en operaciones de fundición de metales de base
primarios
Tipo de fuente de fundición de metales de
base primarios
Nuevas fundiciones de metal primario
Planta de ácido de gas residual de
Desempeño alcanzable
< 0,1 ng EQT/Nm3
< 0,005 pg EQT/m3
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
(recuperación de dióxido de azufre en el gas
de salida de origen pirometalúrgico)
Eliminación de polvo del gas de salida por
filtro de mangas
Eliminación del polvo del gas de salida por
precipitador electrostático
253
< 0,005 ng EQT/m3 a < 0,03 ng EQT/m3
0,03 ng EQT/m3 a < 0,5 ng EQT/m3
Referencias
Charles E. Napier Co. Ltd. 2002. Generic Dioxin/Furan Emission Testing Protocol for the Base
Metals Smelting Sector. Prepared for Environment Canada.
Comisión Europea. 2001. Reference Document on Best Available Techniques in the Non-Ferrous
Metals Industries. BAT Reference Document (BREF). European IPPC Bureau, Seville, Spain.
eippcb.jrc.es.
World Bank. 1998. Pollution Prevention and Abatement Handbook. Chapters on copper, nickel,
lead and zinc smelting. www.worldbank.org.
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
VI.C.
254
Fuentes de combustión residencial
Resumen
Esta sección trata el tema de la combustión de madera, carbón y gas, aplicada principalmente a
calefacción y cocina doméstica. Esta combustión tiene lugar en estufas y chimeneas/hogares
encendidas a mano y, en el caso de sistemas centrales de calefacción de mayor tamaño, en
instalaciones encendidas automáticamente. Estudios realizados al respecto han demostrado que,
como consecuencia de combustiones incompletas y de la utilización de combustibles – incluso
desechos domésticos – que contienen carbono y cloro, las fuentes de combustión residencial
generan niveles significativos de los productos químicos indicados en el Anexo C del Convenio
de Estocolmo, incuidos PCDD, PCDF y cantidades menores de PCB. Habida cuenta de las
relativamente grandes cantidades de estas fuentes, la combustión de origen residencial
contribuye de manera notable a las liberaciones globales de los productos químicos de
referencia.
Para reducir la formación y liberación de los productos químicos del Anexo C antes citados
resulta sumamente importante lograr una combustión eficiente y de alta calidad en cocina y
calefacción. Ello depende, principalmente, de la temperatura de la cámara de combustión, de la
turbulencia de los gases que se están quemando, del tiempo de residencia, del exceso de
oxígeno y del tipo de combustible utilizado.
Las estrategias para minimizar las liberaciones de estos productos químicos del Anexo C, a
partir de las fuentes de combustión residencial, incluyen programas de concientización,
educación y entrenamiento públicos sobre el uso adecuado de estas aplicaciones, el empleo de
los combustibles apropiados y los impactos sobre la salud derivados de la combustión
residencial incontrolada. Las tecnologías de abatimiento comúnmente utilizadas en el sector
industrial no se hallan disponibles, en general, para las aplicaciones de menor envergadura de
cocina y calefacción residenciales. No obstante, el empleo de estufas mejoradas y más
eficientes constituiría un mecanismo efectivo para la reducción de los productos químicos
listados en el Anexo C, con el relevante beneficio adicional del mejoramiento de la calidad del
aire interior. Cualquier acción dirigida a reducir la formación y liberación de estos productos a
partir de la combustión residencial deberá tener en cuenta los factores sociales y económicos
que condicionan a la población y comunidades de los países en vías de desarrollo.
Los desechos domésticos constituyen un combustible de rápida disponibilidad y habitual
utilización en la combustión residencial que puede resultar en elevados niveles de formación y
liberación de los productos químicos del Anexo C. Por tal motivo, las medidas dirigidas a
reducir las emisiones derivadas de dicha combustión residencial deberán también considerar a
la gestión/manejo de desechos en su aspecto global. Nunca debería usarse a los desechos
domésticos como fuente de combustible (para ulteriores recomendaciones, referirse a las
directrices sobre quema a cielo abierto, secciónn VI.A del presente documento).
1.
Liberación de productos químicos listados en el Anexo C del
Convenio de Estocolmo y otras emisiones de combustión residencial
1.1.
Calefacción doméstica y cocina con diferentes combustibles
Los resultados que se resumen abajo, se toman de una investigación de emisiones de contaminantes
orgánicos persistentes procedentes de la combustión residencial en Austria (Thanner y Moche,
2001). La investigación ha encontrado una alta variabilidad en la formación y liberación de
sustancias químicas listadas en el Anexo C del Convenio de Estocolmo, cuando se usan diferentes
combustibles en la calefacción y cocina domésticas. Las concentraciones medidas de bifenilos
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
255
policlorados (PCB) resultaron ser notablemente menores que aquellas de dibenzo-p-dioxinas
policloradas (PCDD) y dibenzofuranos policlorados (PCDF).
La evaluación de Austria involucró medidas de emisión de tres diferentes tipos de estufas de
combustibles sólidos. Los artefactos que se incluían en los experimentos eran una estufa económica
adaptada para usar todo tipo de combustible sólido (tipo 1), una estufa de hierro fundido para
coque, de aproximadamente 20 años de antigüedad (tipo 2) y una estufa de hierro fundido de uno
10 años de antigüedad aproximadamente (tipo 3). Las medidas se realizaron usando carbón y
coque, como así también combustible de venta al por menor, de calidad regular. Las muestras
tomadas cubrían un ciclo completo, comenzando con el encendido del fuego, hasta la extinción del
mismo. En los vapores/humos se analizaron PCCD/PCDF y PCB; las cenizas y el hollín de la
chimenea se muestrearon, luego de cada ciclo, y se analizaron PCDD/PCDF y PCB.
Los resultados que se obtuvieron de este proyecto corroboraron los altos valores de PCDD/PCDF
obtenidos por la Agencia Ambiental Federal de Austria en 1997, sobre las emisiones de
calentadores domésticos individuales alimentados con carbón. Las concentraciones medidas de
PCB – para las cuales no se disponía de cifras comparables – eran notablemente menores que los
valores de PCDD/PCDF. Mientras que, de los combustibles utilizados examinados, el carbón
causaba las descargas más altas de contaminantes, la madera era la que causaba la más baja, siendo
las concentraciones de PCB eran generalmente 10 % menores, a los valores correspondientes de
PCDD/PCDF. Las diferencias constructivas eran particularmente obvias cuando se quemaba con
carbón. Los resultados mostraron que las estufas más nuevas de bajo consumo (tipo 1) emitían
concentraciones más altas de los contaminantes examinados.
Sólo una pequeña cantidad de PCDD/PCDF y PCB se formaban durante la combustión de la
madera y se encontraron combustibles fósiles en las cenizas y en el hollín de la chimenea; más del
90% de estos contaminantes estaban presentes en los sub-productos en forma de aerosoles y en
forma de gases. El resto se acumulaba principalmente en el hollín, mientras que las cenizas sólo
contenían cantidades insignificantes.
La evaluación de las medidas obtenidas por tipos de combustible específicos (Tablas 1 y 2) no está
de acuerdo con los valores de la literatura para PCDD/PCDF, en el caso de carbón y coque. Los
resultados de este proyecto muestran emisiones promedio de 7,74 ng EQT-I/ MJ para el carbón y
1,47 ng EQT-I/ MJ para el coque. Estos valores son alrededor de diez veces mayores que los datos
publicados previamente. El valor promedio calculado para el uso de madera como combustible es
de 0,32 ng EQT-I/MJ, coincidente con el disponible en las publicaciones.
Tabla 1. Concentraciones de PCDD/PCDF y PCB emitidas por artefactos de calefacción de
menor escala
Combustible
Madera
Carbón
Coque
PCDD/PCDF
EQT (I-FET)
ng/Nm³ (0% O2)a
0,1–2,0
7,5–38,7
0,9–4,4
PCDD/PCDF
EQT (OMS)
ng/Nm³ (0% O2)
0,1–2,0
8,0–41,8
0,9–4,6
PCB
EQT (OMS)
ng/Nm³ (0% O2)
0,01–0,08
1,7–2,4
0,03–0,2
a. 1 ng (nanogramo) = 1 × 10-12 kilogramo (1 × 10-9 gramo); Nm3 = normal metro cúbico, volumen de gas
seco medido a 0 °C y 101,3 kPa. Para información sobre medidas de toxicidad ver la sección I.C, párrafo 3
de las presentes orientaciones.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
256
Tabla 2. Evaluación específica del combustible sobre emisiones de PCDD/PCDF y PCB de los
artefactos de calefacción
PCDD/PCDF
EQT-I
Combustible
PCB
OMSEQT
ng/MJ
n=3
0,01
0,01
Σ
Ballschmiter
Ng/MJ
n=3
65,2
50,3
Madera
Mediana
promedio
ng/MJ
n=8
0,27
0,32
Carbón
Mediana
promedio
n=8
8,80
7,74
n=2
0,51
0,51
n=2
64,0
64,0
Coque
Mediana
promedio
n=4
1,53
1,47
n=4
0,06
0,06
n=4
82,0
81,1
No se pudieron encontrar datos comparables para la emisión de PCB procedentes de artefactos de
calefacción a pequeña escala. Este estudio que se llevó a cabo por la Agencia Ambiental Federal de
Austria demostró que la contribución de PCB, tipo dioxina (PCB OMS-EQT), a las emisiones
globales de contaminantes orgánicos persistentes, es de menor importancia en el caso de artefactos
de calefacción de pequeña escala.
La evaluación del presente proyecto indica que las emisiones medidas procedentes de los artefactos
de calefacción de menor escala están sometidas a un alto grado de variabilidad, en parte debido a la
dificultad de regular tales artefactos. Los problemas concernientes a la técnica de muestreo, en la
preparación experimental, se deben principalmente a la realización del muestreo isocinético. La
velocidad del gas de salida para los equipos investigados estaban en el rango que iba desde unos 2
metros por segundo (m/s) durante el encendido y recarga de combustible, hasta 1 m/s durante la
fase de apagado; cuando se usaba coque, la velocidad caía por debajo de 0,6 m/s. De cualquier
forma, la determinación de la velocidad del gas de salida es difícil en este rango en particular y,
sumado a ésto, la misma está impedida por la alta proporción de hollín y otros materiales
particulados. Un examen de los datos publicados revela que aún con las condiciones controladas
que predominan en el ensayo, establecidas para mantener velocidades de gases de salida
constantes, las medidas pueden variar hasta en un 100 %.
Las medidas realizadas en campo con artefactos de la vida real, que trabajan en condiciones
corrientes (es decir, realistas), pueden dar variaciones sustantivamente más altas usando el mismo
tipo de estufa e idéntico tipo de combustible. En un proyecto en el cual se relevaron siete
dispositivos individuales de calefacción alimentados a madera, llevados a cabo en un instituto
privado, se registraron concentraciones de PCDD/PCDF que iban desde 0,09 a 9,0 ng EQT-I/MJ.
1.2.
Biomasa
La biomasa para calefacción y cocina residencial se quema en una amplia variedad que va desde
pequeñas estufas de fosa abierta y hogares, hasta grandes y altamente sofisticadas estufas y cocinas
que queman madera.
Los PCDD /PCDF se liberan y se forman como resultado de la combustión incompleta, que es
típica de pequeños dispositivos con ningún o limitados controles de combustión, y de artefactos
que usan combustible contaminado. Las liberaciones al agua y a productos son despreciables. Las
liberaciones a la tierra pueden ocurrir sólo si el proceso de combustión tiene lugar directamente
sobre el suelo o los residuos se depositan en la tierra. Se obtuvieron dos grupos de factores de
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
257
emisión a partir de estudios llevados a cabo en Austria, Bélgica, Dinamarca, Alemania, los Países
Bajos, Suecia, Suiza y Reino Unido. El resultado se da en la Tabla 3.
Tabla 3. Factores de emisión para calefacción y cocina doméstica que utiliza biomasa
Tipo de aplicación
Estufas alimentadas a
biomasa/ madera contaminada
Estufas alimentadas a
biomasa/ madera virgen
Factores de emisión: µg
EQT/ TJ de biomasa
combustionada al airea
Concentración: µg EQT/
TJ residuos
1.500
2.000
100
20
a. TJ = terajoule = 1 x 1012 joule.
Fuente: PNUMA 2003.
Los factores de emisión para liberaciones con residuos están dados sobre la base de
concentraciones medidas en la ceniza (y no relacionadas con el valor calorífico del combustible).
1.3.
Combustibles fósiles
Los combustibles fósiles se usan ampliamente para la calefacción doméstica, especialmente en
países en desarrollo y con economías en transición. El carbón, el petróleo (combustible liviano) y
el gas (natural) son los principales tipos de combustibles fósiles usados para calefacción. El aire es
el vector de liberación primario aunque, en el caso de combustión de carbón los residuos también
son un vector potencial de liberación.
Los combustibles fósiles se queman en dispositivos que van desde hornillos pequeños alimentados
por boca hasta sistemas de combustión o calderas grandes, altamente sofisticados, para la
generación de calefacción central en grandes edificios, de muchas unidades residenciales. El calor
generado se maximiza cuando estas aplicaciones están bien operadas y mantenidas. Se usan dos
tipos generales de calderas, que se diferencian por la forma en que se transporta y libera el calor.
Los denominados sistemas de calefacción central, que usan generalmente petróleo o gas como
combustible utilizan un gran horno para calentar agua, que luego se hace circular a través del
edificio para liberar el calor en numerosos radiadores descentralizados. Estos sistemas modernos
son por lo general de alta eficiencia y combustión bastante limpia, dejando poco o nada de residuos
para disponer. El segundo tipo de sistema de calefacción se basa mayoritariamente en combustibles
sólidos (carbón) y consiste en estufas individuales, que están ubicadas en cada habitación del
edificio o dentro de la pared para dar acceso directo a varios ambientes a la vez. Estas estufas
consisten en hogares pequeños pero poseen un sistema para que el aire circule dentro de la estufa,
alrededor del hogar. Estos sistemas son típicamente más antiguos, menos eficientes y de
combustión menos limpia, y pueden generar cenizas de fondo como resultado del contenido de
inertes en el combustible, que deben estar sujetas a disposición. Algunos de estos sistemas son
también capaces de quemar petróleo.
Se obtuvieron tres grupos de factores de emisión en Austria, Bélgica, Dinamarca, Alemania, los
Países Bajos, Suecia, Suiza y Reino Unido. Estos se dan en la Tabla 4.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
258
Tabla 4. Factores de emisión al aire, para quema de combustibles fósiles.
Tipo de aplicación
Estufas alimentadas a carbón
Estufas alimentadas a
combustibles de petróleo
Estufas alimentadas a gas
natural
Factores de emisión: µg
Concentración µg EQT/TJ
residuos
EQT/TJ para la quema de
combustibles fósiles, al
airea
70
5.000
70
—
1,5
—
— No disponible.
a. TJ = terajoule = 1 x 1012 joule.
Fuente: PNUMA 2003.
1.4.
Niveles de PCDD para la combustión de la madera
(Lavric, Konnov y De Ruyck 2004)
De acuerdo al Inventario de Emisiones de Europa, la combustión de madera es actualmente una de
las fuentes de emisión más grandes de PCDD/PCDF. Se le ha dado atención especial a la
combustión de la madera, dado que el material quemado, con frecuencia incluye, no sólo madera
natural, sino también desechos de madera recubiertos y tratados con compuestos organoclorados.
Los restos de madera (industriales y de desecho) a menudo contienen varios tipos de contaminantes
(arseniato de cobre y cromo, pentaclorofenol, creosota, adhesivos, resinas, pintura y otros
recubrimientos superficiales).
Se realizaron estudios sobre combustión de madera residencial para averiguar cuándo tenía lugar la
formación de PCDD/PCDF. Se hicieron evaluaciones en restos de hollín procedentes de chimeneas
de estufas de madera de regiones del centro, oeste y este de Estados Unidos de América. Los
niveles promedio totales de PCDD/PCDF en los depósitos de chimenea fueron de 8,3 ng/kg en la
región del este; 42,1 ng/kg en la región central y 10 ng/kg en el oeste. La amplia variabilidad se
atribuyó a las diferencias en el diseño de las unidades y a la diferente contaminación de la madera
combustible.
Se han encontrado niveles medibles de tetraclorodibenzo-p-dioxinas policloradas (TCDD) en hollín
de chimenea y en las cenizas de fondo que provienen de estufas y hogares que queman madera. Se
ha descubierto que los depósitos de chimenea que provienen de la quema de madera residencial
presentan perfiles de congéneres de PCDD/PCDF similares a aquellos de los gases de salida de
incineradores de desechos municipales. Esto indica que la madera usada para los artefactos de
combustión residencial pudo estar altamente contaminada, y pudieron haberse utilizado materiales
inapropiados tales como plásticos como combustible.
Se analizaron PCDD en el hollín proveniente de dos estufas de madera en la Columbia Británica,
Canadá. El hollín de la quema de madera con carga de sal, originado en áreas costeras, tenía de 20
a 90 veces niveles más altos de PCDD que el proveniente de las estufas de áreas no costeras. La
concentración de PCDD en cenizas volantes se incrementó cuando se aumentó la concentración de
cloro.
1.5.
Co-combustión de desechos domésticos con combustibles fósiles o madera, en
las casas
(Lassen et al. 2002, 2003)
De acuerdo con los datos que provienen del análisis químico realizado en Polonia, las fuentes
residenciales pueden emitir gases de chimenea que contienen concentraciones aproximadamente 3
veces más altas de PCB, concentraciones de hexaclorobenceno (HCB), alrededor de 2 veces más
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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259
altas y concentraciones de PCDD/PCDF, 25 veces más altas que aquellas procedentes de fuentes
industriales (excluyendo las industrias de manufactura). Estos datos se pueden aplicar a otros países
con economías en transición. La principal razón para estas altas concentraciones de PCDD/PCDF,
PCB y HCB es la co-combustión de desechos domésticos con carbón y madera duros,
generalmente en simples estufas de cocina o calderines de calefacción. Sin embargo, en Polonia y
en los países vecinos, especialmente en casas de recreación, se están haciendo cada vez más
comunes las estufas modernas y – desde el punto de vista energético – más eficientes., En
contraste, en los países de Europa Occidental la fracción de madera que se quema en hogares es
baja, pero ha ido aumentando en los últimos años.
La co-combustión de madera o carbón con desechos domésticos tiene lugar en áreas rurales y
suburbanas localizadas cerca de los bosques, en casas de recreación y también en áreas
residenciales. Los datos de las estadísticas públicas dan un valor de 95.000 TJ para combustión de
madera y turba combinadas. Se consideró que la contribución de esta última era pequeña. De
acuerdo con las estimaciones de los expertos, cerca del 15 % de la cantidad total de madera
quemada o carbón, se sustituía por desechos domésticos. La cantidad total de combustible
contaminado se estimó en 9.500–19.000 TJ. Las concentraciones de PCDD/PCDF en gases de
chimenea procedentes de estufas en Polonia, donde los desechos domésticos se co-incineran,
estaban en un rango que iba desde 0,32 a 77 ng EQT-I/Nm3. Los factores de emisión para carbón
duro están en el rango de 17 a 570 µg EQT/Mg. Las emisiones anuales totales de PCDD/PCDF en
Polonia, procedentes de fuentes residenciales, se estimaron en el rango de 30 a 85 g de EQT-I. El
perfil de distribución de masas de los congéneres de PCDD/PCDF, en los gases de chimenea era
similar al registrado para los gases de salida de los incineradores de desechos.
Hay poco control sobre emisiones procedentes de fuentes residenciales. La mayoría de las estufas u
hogares están operados en forma deficiente con niveles inadecuados de oxígeno y bajos niveles de
turbulencia de los gases de combustión (debido a la sobrecarga o uso de cargas de madera de gran
tamaño). En tales circunstancias, la combustión libera no sólo contaminantes gaseosos sino también
contaminantes sólidos que contienen PCDD y PCDF, que representan liberaciones a tierra.
1.6.
Combustión residencial en países en desarrollo.
La biomasa se usa en forma extensiva en grupos de bajos ingresos en países en vías de desarrollo,
debido a que es barata y de fácil adquisición. En el mundo en desarrollo, el 75-80% de la población
depende de la biomasa de desechos y de la madera como combustible para cocinar y calefaccionar
ambientes. Es más, esta dependencia de las poblaciones rurales globales en la energía de biomasa
no se espera que vaya a decrecer significativamente, en menos de un siglo; algunos estudios
indican que podría, incluso, aumentar. En la mayor parte de los casos, los desechos de biomasa
forestal procedentes de la agricultura se usan como combustibles, pero en ciertas regiones del
mundo las demandas del sector energético interno han presionado sobre el uso de los recursos
forestales. (Karve 2000).
Generalmente, las cocinas que usan biomasa son de naturaleza rústica. En la mayoría de los casos
son estructuras simples consistentes en tres piedras. No hay chimenea o ventilación para el humo y
el hollín, lo cual significa que cualquier emisión es inhalada directamente por la gente cercana al
mismo. La contaminación del aire interior por hollín y humo, producida por la combustión
ineficiente de combustibles de biomasa dentro de los hogares, es un tema importante para la salud
pública. Los estudios realizados en las dos últimas décadas han revelado que la calidad deficiente
del aire en el ambiente interior es uno de los factores que más contribuyen a las enfermedades
respiratorias, y la salud precaria de los niños y de las mujeres de zonas rurales, en los países en vías
de desarrollo. En la India, por ejemplo, el 1,5 % del total de las muertes entre las mujeres se
atribuye a enfermedades crónicas del sistema respiratorio.
La incidencia de ceguera y tuberculosis es mayor para mujeres que usan hornillos tradicionales que
para las de cualquier otro grupo poblacional. Varios estudios recientes han indicado una correlación
directa entre defunciones y enfermedades en niños y jóvenes, y el uso de madera y biomasa como
combustible en el hogar. (La preocupación sobre la relación entre cocina y calefacción y la calidad
de aire ambiente y la salud pública, en países en vías de desarrollo, condujeron en 2003 al
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260
establecimiento de Asociaciones Globales para Aire Ambiente Interno Limpio, que apoya el
desarrollo de tecnologías limpias y de bajo costo para las cocinas y para artefactos de calefacción
residenciales.) Sumado a ésto, los desechos residenciales se usan como fuente de combustible para
cocinar y calefaccionar; lo cual puede contribuir a la formación y liberación de sustancias químicas
listadas en el Anexo C, procedentes de combustión residencial.
2.
Medidas para la reducción de PCDD/PCDF
La combustión eficiente de alta calidad, para artefactos de calefacción y cocinas, es muy
importante para reducir la formación y liberación de sustancias químicas listadas en el Anexo C.
Esto depende, en principio de: la temperatura de la cámara de combustión, la turbulencia de los
gases de combustión, el tiempo de residencia, el exceso de oxígeno y el tipo de combustible usado.
Estos parámetros están gobernados por factores tales como:
•
Tecnología de combustión (por ejemplo, diseño de la cámara de combustión, tecnología del
control de proceso);
•
Condiciones operativas (por ejemplo, relación del aire primario y secundario, distribución de
difusores/boquillas/inyectores de aire);
•
Condiciones de carga (carga total o parcial);
•
Características del combustible (forma, distribución de tamaño, contenido de humedad).
2.1.
Las mejores técnicas disponibles
Las medidas para reducir emisiones procedentes de los gases de desechos no son comunes para la
calefacción y los artefactos de combustión domésticos. Generalmente no hay equipos de
abatimiento especial conectados a estufas u hogares; sólo grandes sistemas comparables a aquellos
de procesos industriales, pueden estar equipados con ciclones o filtros de tela. Tales sistemas
raramente se usan en artefactos domésticos.
2.1.1.
Artefactos para calefacción y cocina
Para los hornos y estufas individuales, las emisiones se pueden reducir por el uso de elementos de
calefacción optimizados. Están disponibles diferentes instalaciones que varían según los países, de
acuerdo a los estándares técnicos generales, y según aspectos sociales, culturales y económicos de
fondo, y según las condiciones climáticas.
La optimización de la tecnología de combustión debería tener las siguientes características:
•
Buen mezclado para la calidad de gas y aire (alta turbulencia);
•
Suficiente tiempo de residencia en la zona caliente;
•
Mínima perturbación del lecho incandescente y una distribución homogénea del aire primario;
•
Mínimo tiempo de residencia en el rango de temperatura entre 180 °C y 500 °C, y una
capacidad para deposición de polvo mínima;
•
Mantenimiento de la chimenea de emisión en condiciones de limpieza y libre de hollín,
asegurando una combustión completa y una limpieza regular.
2.2.
2.2.1.
Las mejores prácticas ambientales
Artefactos para la combustión y problemas potenciales
La Tabla 5 identifica algunos problemas de artefactos típicos que causan liberación de
contaminantes. Muchos de estos problemas son difíciles de identificar por parte del propietario.
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261
Tabla 5. Artefactos de combustión y problemas potenciales
Artefactos
Combustible
Problemas potenciales típicos
Hornos de
calefacción central
Calefactores de
ambientes
individuales
Hogares
Gas licuado de • Fisura del intercambiador de calor
petróleo o
• Insuficiente aire para quemar el combustible en forma
natural
adecuada
• Corriente de gas defectuosa / bloqueada
• Quemador mal ajustado
Hornos de
calefacción central
Combustible
del petróleo
•Fisura del intercambiador de calor
•Insuficiente aire para quemar combustible en forma
adecuada
•Corriente de gas defectuosa / bloqueada
•Quemador mal ajustado
Calefactores
centrales
Calefactores de
ambientes
individuales
Madera
•Fisura del intercambiador de calor
•Insuficiente aire para quemar combustible en forma
adecuada
•Corriente de gas defectuosa / bloqueada
•Madera tratada o verde
Hornos centrales
Estufas
Carbón
• Fisura del intercambiador de calor
• Insuficiente aire para quemar combustible en forma
adecuada
• Parrilla o reja defectuosa
Calefactores de
ambientes
individuales
Calefactores
centrales
Kerosén
•Mal ajustado
•Combustible incorrecto (no K-1)
•Mecha o altura de mecha incorrecta
•Insuficiente aire para quemar combustible en forma
adecuada
Calentadores de
agua
Gas licuado de
petróleo o
natural
•Insuficiente aire para quemar combustible en forma
adecuada
•Corriente de gas defectuosa / bloqueada
•Quemador mal ajustado
Braseros
Cocinas
Gas licuado de
petróleo o
natural
•Insuficiente aire para quemar combustible en forma
adecuada
•Quemador mal ajustado
•Uso incorrecto como calefactor de ambiente
Estufas
Hogares/chimeneas
Madera
Carbón
•Insuficiente aire para quemar combustible en forma
adecuada
•Corriente de gas defectuosa / bloqueada
•Madera tratada o verde
•Fisura del intercambiador de calor o de la cámara de fuego
•Combustible inapropiado
Fuente: CPSC 2004.
La información arriba presentada, debería ser suministrada por el fabricante o vendedor minorista
en los lugares de venta de estos artefactos. La concienciación pública, a través de los medios,
también puede ser una buena forma de difundir esta información.
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2.2.2.
262
Ventilación
Para reducir la contaminación del aire ambiente interior, es muy importante una buena circulación
de aire en la residencia, que contribuya a disminuir el nivel de contaminantes peligrosos puertas
adentro, conduciéndolos a las chimeneas, con tiros balanceados hacia el exterior. Esto también
asegura aire adecuado para la combustión apropiada, reduciendo así, los niveles de contaminantes.
La ventilación se puede mejorar por:
•
Usando una campana con extractor por encima de la estufa para favorecer la ventilación;
•
Asegurando el ingreso de un caudal de aire suficiente en la casa, cuando se usa el
extractor/ventilador (por ejemplo, por ligera apertura de una puerta o ventana, especialmente si
hay otros artefactos en uso);
•
Por medio de una apropiada operación de la mayoría de los artefactos de combustión y sus
sistemas de venteo, que permita que la presión de aire dentro de la casa sea superior a la
exterior. De lo contrario, los aparatos de venteo podrían liberar los contaminantes de
combustión dentro de la casa, en lugar de fuera de ella.
•
Asegurando que el aparato de venteo tenga el ventilete y que nada lo bloquee, y que no haya
agujeros o fisuras en el mismo;
•
Abriendo el regulador de la estufa o calentador cuando se agrega la madera, permitiendo así el
ingreso de mayor cantidad de aire al artefacto. Una mayor cantidad de aire favorece la
combustión apropiada de la madera y evita que se reingresen los contaminantes a la casa, en
lugar de dirigirse hacia arriba, a la chimenea. El humo visible o el constante olor a ahumado
dentro del hogar, cuando se usa estufa a madera, son signos de que la misma no está trabajando
apropiadamente; así como el depósito de hollín sobre los muebles en la habitación donde se usa
la estufa. El humo y el hollín son signos de que la estufa está liberando contaminantes al aire
ambiente interior.
El uso de calefactores de combustión sin venteo o estufas en habitaciones en donde se duerme,
pueden dar como resultado exposiciones a niveles peligrosos e incluso mortales de monóxido de
carbono.
2.2.3.
Inspección y mantenimiento
Los artefactos de combustión, deben ser inspeccionados y mantenidos con regularidad (Tabla 6)
para reducir la exposición a los contaminantes. Es importante limpiar las chimeneas y los sistemas
de ventilación, especialmente cuando se cambian los sistemas de calefacción.
Tabla 6. Cronogramas de inspección y mantenimiento
Inspección
Artefacto
Sistema de
calefacción a gas del
aire caliente
Mantenimiento
Tareas
Frecuencia
Tareas
Frecuencia
Filtros de aire:
limpieza/
cambio de filtro
Mensualmente,
según necesidad
Chequeo por
persona
calificada /
limpieza de
chimenea,
limpieza / ajuste
de quemadores,
chequeo del
intercambiador
de calor y de la
operación
Anualmente (al
inicio de la
temporada de
calefacción)
Anualmente
Revisar que los
conductos no
tengan
herrumbre ni
hollín
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263
Sistemas de
calefacción a vapor/
agua/ gas/ petróleo y
calderas
Revisar que los
conductos no
tengan
herrumbre ni
hollín
Anualmente
Chequeo por
persona
calificada /
limpieza de
chimenea,
limpieza de
cámara de
combustión,
ajuste de
quemadores,
chequeo de
operación
Anualmente (al
inicio de la
temporada de
calefacción)
Calefactores a
kerosén
Verificar que el
manto de
protección esté
apropiadamente
asentado
Diariamente
cuando esté en
uso
Chequear y
reemplazar la
mecha
Anualmente (al
inicio de la
temporada de
calefacción)
Anualmente (al
inicio de la
temporada de
calefacción)
Anualmente (al
inicio de la
temporada de
calefacción)
Verificar que el
tanque de
combustible esté
libre de agua y
otros
contaminantes
Estufas de carbón/
madera
Verificar los
conductos por
herrumbre y
hollín
Diariamente o
antes de llenarlo
de combustible
Limpiar la
cámara de
combustión
Drenar el tanque
de combustible
Mensualmente
Chequeo por
persona
calificada /
limpieza de
chimenea,
chequear
costuras y
arandelas/
Empaquetadura/
juntas/,
chequear
operación
Anualmente (al
inicio de la
temporada de
calefacción)
Fuente: CPSC 2004.
2.2.4.
Uso correcto de artefactos y de combustible
Es importante entender y seguir las instrucciones de operación de todos los artefactos y usar el tipo
de combustible recomendado.
Siempre que exista la disponibilidad, se deberán usar maderas duras estacionadas, en lugar de
maderas blandas, en estufas/hogares alimentados a madera. Las maderas duras levantan mayor
temperatura y forman menos creosota, un alquitrán negro, oleoso que se adhiere a las chimeneas y
tubos de las estufas generando peligro de incendio. Se deberían evitar totalmente las maderas
verdes y húmedas. Restos de madera pintada o tratada con preservantes, nunca deberían quemarse
porque podrían liberar contaminantes altamente tóxicos, incluyendo sustancias químicas listadas en
el Anexo C.
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264
La co-incineración de desechos es una práctica común en artefactos alimentados con combustible
sólido. Esta práctica debería desalentarse con firmeza, a través de políticas y campañas de
concienciación (ver sub-párrafos 2.2.5 abajo).
La incineración de desechos domésticos en estufas de madera y en otros artefactos de calefacción
debería estrictamente evitarse. Podría implementarse una regulación especificando los
combustibles estandarizados. Esto también es válido para aquellos combustibles como madera
tratada, aceites usados, aceites de transformadores y plásticos.
2.2.5.
Educación, concienciación y programas de capacitación
Deberían desarrollarse e implementarse programas educación, concienciación y de capacitación,
para mejorar la comprensión de las mejoras prácticas relacionadas con las sustancias químicas
listadas en el Anexo C y con otros contaminantes peligrosos. En los países en vías de desarrollo, es
importante resaltar la necesidad de capacitar a nivel de la comunidad, además de la educación
pública y de los programas de concienciación. Los elementos clave para que los programas sean
efectivos, deberían incluir:
•
Programas destinados a aquellos que venden y que adquieren y operan artefactos de
combustión residencial, destacando los aspectos considerados en los sub-párrafos 2.2.1 a 2.2.4;
•
Información simple, fácil de entender sobre los efectos de las sustancias químicas listadas en el
Anexo C, sobre la salud humana y el ambiente, y el significado de las liberaciones que
provienen de fuentes residenciales;
•
La educación y concienciación sobre el uso apropiado del combustible, son muy importantes.
Los factores a destacar incluyen: uso de madera seca, bien estacionada, lo cual reducirá las
liberaciones de PCCD/PCDF y permitirá a la vez, entregar un 40 % más de calor; usar
combustibles que queman más limpio, como el gas natural, para reducir liberaciones de
sustancias químicas listadas en el Anexo C; la no conveniencia de la quema de desechos
domésticos en estos artefactos; operar los mismos en forma efectiva para asegurar la
combustión completa.
2.2.6.
Gestión / manejo de combustión residencial
La combustión completa es importante para asegurar bajas emisiones y la operación eficiente del
equipo. Esto se puede lograr, asegurando:
•
Suficiente temperatura de quemado;
•
Suficiente corriente de aire para aportar suficiente oxígeno para la combustión;
•
Suficiente mezclado del aire y gases calientes.
Las medidas específicas necesarias para alcanzar estas condiciones deseadas, son:
•
Usar buena calidad de combustible;
•
Asegurar adecuado caudal de aire (por ejemplo, evitando que el ingreso de aire se obstruya por
trozos de madera;
•
Contar con suficiente espacio en la cámara de quemado para que el caudal de aire sea óptimo.
2.2.7.
Hollín y cenizas
El hollín y las cenizas pueden contener pequeñas cantidades de sustancias químicas listadas en el
Anexo C. Por lo tanto, deberían ser dispuestos en forma segura en rellenos sanitarios adecuados.
Los programas de educación y concienciación deberían destacar el hecho de que los residuos y las
cenizas no deberían usarse como fertilizantes, una práctica común especialmente en áreas rurales.
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3.
265
Las mejores técnicas disponibles para usar en estufas de
biomasa/madera o leña, para cocina y calefacción en países en
desarrollo
Toda recomendación que se haga observando las mejores técnicas disponibles y las mejores
practicas ambientales, para los artefactos alimentados a madera o biomasa, debería considerar que
la cocina y la calefacción que dependen de combustibles a base de biomasa, continuarán siendo
una práctica común por muchos años en las comunidades rurales y de bajos recursos en los países
en vías de desarrollo. La implementación de directrices relacionadas con tales artefactos dependerá
de una serie de circunstancias, incluyendo factores socio-económicos. Como parte de sus planes
nacionales de aplicación, los países en desarrollo deberán llevar a cabo evaluaciones a fin de
determinar las consecuencias socio-económicas de la aplicación de cualquier nuevo estándar o
regulación.
3.1.
Estufas mejoradas
El reemplazo de estufas de diseño deficiente por otras mejores, que queman el combustible en
forma más eficiente, puede ser una estrategia efectiva para reducir liberaciones de sustancias
químicas listadas en el Anexo C, con el beneficio adicional de mejorar la calidad del aire del
ambiente interior. Sumado a ésto, algunos estudios recientes han demostrado que con la del diseño
se puede ahorrar de 50 a 80 % del combustible, en relación con los artefactos tradicionales. Los
diseños óptimos de estas estufas pueden ahorrar combustible, reducir la contaminación del aire, ser
de fácil fabricación, instalación y operación, y estar al alcance de los usuarios rurales. Estos diseños
pueden mejorar también la seguridad, ya que reducen la exposición directa a las llamas y al calor.
Además, a través de la producción, la venta y el mantenimiento de estas estufas mejoradas, se
pueden generar oportunidades laborales.
Los diseños para las estufas mejoradas deberían tener en consideración las necesidades y
preocupaciones de los usuarios. Por ejemplo, los estudios han demostrado que los usuarios de
dichas estufas están preocupados por el combustible y la economía del mismo; las emisiones de
contaminantes, el costo, el tiempo de cocción, la conveniencia de la operación y mantenimiento, la
adaptabilidad a los utensilios de cocina existentes, el combustible y las prácticas de cocina, la
facilidad de encendido y el control del nivel del calor, y la seguridad de la operación. Los esfuerzos
destinados al diseño de cocinas mejoradas, no pueden dejar de tener en cuenta los aspectos
sociales, culturales, científicos, económicos, ergonómicos y los relativos a la salud.
3.2.
Posibles obstáculos y opciones sugeridas para el uso efectivo de estufas
mejoradas
(Atikullah y Eusuf 2003)
•
Discrepancia entre el diseño de la estufa y los tipos de combustible usados y disponibles: El
diseño debería ser específico para las necesidades de la comunidad. Se deberá realizar una
evaluación detallada de estas necesidades, antes de implementar un diseño en particular;
•
Falta de concienciación pública en cuanto a las ventajas de las estufas mejoradas: Los
gobiernos y las comunidades deberían valerse de mecanismos apropiados (por ejemplo, medios
masivos, campañas de concienciación) para publicitar y popularizar estas estufas mejoradas.
Los programas de capacitación en el ámbito comunitario son importantes para asegurar que las
estufas se utilicen en forma apropiada, y para eliminar el posible uso de combustible
inadecuado, tal como desecho doméstico;
•
Falta de capacidad local para mantener y reparar las estufas mejoradas: Es importante la
implementación de programas de capacitación para entrenar en la reparación y mantenimiento
de estas estufas;
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266
•
Falta de recursos para adquirir, operar y mantener las estufas: Aquellos con limitados ingresos
sólo se sentirán atraídos por estos artefactos si están convencidos de que no serán una carga
financiera extra, y que resultarán costo-efectivas en el uso y su mantenimiento;
•
Falta de conocimiento sobre los impactos a la salud de las sustancias químicas listadas en el
Anexo C y de otros contaminantes: En la mayoría de los casos, los consumidores finales de
estas estufas tendrán un escaso o nulo conocimiento de los efectos sobre la salud y el ambiente
de las sustancias químicas listadas en el Anexo C. Una mayor concienciación sobre estos
asuntos puede contribuir a alentar el uso efectivo de las estufas mejoradas, como también evitar
la práctica de usar desecho doméstico como combustible. Los gobiernos deberían incluir en sus
programas de entrenamiento y concienciación, información sobre los impactos de las
liberaciones químicas listadas en el Anexo C provenientes de artefactos de combustión
domésticos, tales como estufas.
Para información adicional sobre diseños de estufas y calefactores mejorados ver los sitios web de
PCIA y RWEDP.
Referencias
Atikullah S.M. y Eusuf M. 2003. “Crisis de Biomasa y Estufas Mejoradas en Bangladesh.”
Renewable Energy Newsletter 1:2. Centro de Estudios Avanzados de Bangladesh, Dhaka.
CPSC (Comisión de Seguridad de Productos para el Consumidor). 2004. What You Should Know
about Combustion Appliances and Indoor Air Pollution. Documento CPSC 452.
www.cpsc.gov/CPSCPUB/PUBS/452.html.
Karve P. 2000. International Conference on Biomass-Based Fuels and Cooking Systems (BFCS2000):
A
Report.
solstice.crest.org/discussiongroups/resources/stoves/Karve_Conference/BFCSrprt.htm.
Lassen C. et al. 2002. Inventory of Dioxin and Furan Releases in Poland. Informe de la
Cooperación Dinamarquesa para el Ambiente en Europa Oriental (DANCEE) y Ministerio del
Ambiente de Polonia.
Lassen C., Hansen E., Jensen A.A., Olendrzyński K., Kołsut W., Żurek J., Kargulewicz I., Dębski
B., Skośkiewicz J., Holzer M., Grochowalski A., Brandte E., Poltimae H., Kallaste T. y
Kapturauskas J. 2003. “Estudio sobre Fuentes deSurvey of Dioxin Sources in the Baltic Region.”
Environ. Sci. Pollut. Res. 10:49–56.
Lavric E.D., Konnov A.A. y De Ruyck J. 2004. “Niveles de Dioxina en la Combustión de Madera:
Revisión.” Biomass and Bioenergy 26:115–145.
PCIA (Asociación para el Aire Interno Limpio). www.pciaonline.org/
PNUMA (Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente). 2003. Standarized Toolkit
for Identification and Quantification of Dioxin and Furan Releases. PNUMA, Ginebra.
www.pops.int/documents/guidance/Toolkit_2003.pdf
RWEDP (Programa de Desarrollo Energético Rural en base a Madera en Asia).
www.rwedp.org/p-stoves.html
Thanner G. y Mache W. 2001. Emissions of Dioxins, PCBs and PAHs from Domestic Heating.
Monografías Vol. 153. Agencia Federal Ambiental, Viena, Austria.
OTRAS FUENTES
Gobierno de Australia. 2004. Hot Tips for Cleaner Wood Heating. , Australia.
Pfeiffer F., Struschka M., Baumbach G., Hagenmaier H. y Hein K.R.G. 2000. “Emisiones de
PCDD/PCDF a partir de pequeños sistemas de combustión domésticas.” Chemosphere 40:225–232.
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VI.D.
267
Calderas de servicios e industriales que utilizan
combustibles fósiles
Resumen
Se trata en este caso de instalaciones diseñadas para quemar combustible a fin de calentar agua
o producir vapor para su empleo en la generación de electricidad o en procesos industriales. Las
concentraciones volumétricas de los productos químicos enumerados en el Anexo C del
Convenio de Estocolmo en las emisiones de las calderas de servicios e industriales que utilizan
combustibles fósiles son, generalmente, muy bajas. Sin embargo, las emisiones másicas totales
del sector calderas pueden resultar significativas debido a la escala de la combustión de
combustibles fósiles para generación de electricidad, y producción de calor o vapor, tanto en
términos de tonelaje como de distribución.
Las medidas que pueden tomarse para reducir la formación y liberación de los productos
químicos aludidos incluyen: mantenimiento de condiciones de combustión eficientes dentro de
la caldera y reaseguro de que se dispone del tiempo suficiente para permitir una combustión
completa, tomando medidas que garanticen que el combustible no está contaminado con PCB,
HCB o cloro, y presente bajos contenidos de otros componentes de los que se tiene
conocimiento que actúan como catalizadores en la formación de PCDD y PCDF; empleo de
métodos adecuados de limpieza de gases para bajar las emisiones que pudieran contener
contaminantes; y apropiadas estrategias para la disposición final, almacenamiento y uso
contínuo de cenizas recolectadas.
Los niveles de desempeño a lograr son significativamente más bajos que: 0,1ng EQT/Nm3.
1.
Resumen de los dispositivos y procesos
1.1.
Introducción a calderas
Las calderas son instalaciones diseñadas para calentar agua y producir vapor. La mayoría de las
calderas usan combustibles fósiles como fuente de energía, aunque pueden también estar diseñadas
para quemar biomasa y desechos. El vapor que producido de la caldera, se puede usar para la
generación de electricidad o para ser usado en procesos industriales; en forma similar el agua
caliente se puede usar en procesos industriales o para calefacción doméstica e industrial. Hay
diferencias significativas entre los servicios y las calderas industriales, y las mayores diferencias se
deben a tres aspectos principales:
•
El tamaño de calderas;
•
Las aplicaciones del vapor y el agua caliente producido por las calderas;
•
El diseño de las calderas.
1.1.1.
Tamaño de las calderas
Las calderas de los servicios son muy grandes en comparación con las calderas industriales
modernas (a veces conocidas como calderas institucionales-comerciales-industriales). Una gran
caldera de servicio típica produce alrededor de 1.600 toneladas de vapor por hora, comparadas con
las 45 toneladas de vapor para la caldera industrial promedio, aunque las calderas industriales
pueden estar en el rango de un décimo a diez veces este tamaño (CIBO 2002).
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1.1.2.
268
Aplicaciones de la producción de vapor
La caldera de los servicios está diseñada para generar vapor a una tasa constante, para abastecer las
turbinas de energía en la producción de electricidad. Debido a esta demanda constante de vapor,
estas calderas, generalmente operan en forma continua en estado estacionario; no obstante, por los
cambios en la estructura del mercado energético, pueden observarse algunas variaciones en las
condiciones operativas de estos servicios, que les permiten adaptarse a las fluctuaciones de la
demanda energética nacional diaria.
En contraste, las calderas industriales tienen objetivos marcadamente diferentes para distintas
aplicaciones industriales; y las demandas pueden variar dependiendo de las actividades industriales,
los procesos de operación y la demanda de vapor, en cualquier momento; compárese, por ejemplo,
el caso de la producción y uso de agua caliente y vapor para el procesamiento de alimentos, con el
ciclo de demanda de la caldera de un gran hospital. Estas amplias fluctuaciones, en las demandas
de vapor, implican que la caldera industrial no opera generalmente en régimen estacionario a su
máxima capacidad, aunque el diseño esté optimizado para la planta y su operación. En general, las
calderas industriales tienen cargas de operación anual o factores de capacidad mucho más bajos que
las calderas de servicios típicas.
1.1.3.
Diseño de la caldera
Las calderas de servicios son por lo general, grandes unidades que utilizan principalmente para la
combustión carbón pulverizado, aceite pesado (fuel oil), o gas natural a alta presión y temperatura.
Los tipos de calderas de servicios individuales tienden a tener relativamente diseños y tecnologías
de combustión similares. Por otra parte, las calderas industriales pueden incorporar un amplio
rango de sistemas de combustión, aunque usualmente están diseñadas para tipos de combustibles
específicos. Las instalaciones de la planta de servicios están diseñadas alrededor de las calderas y
las turbinas, y su tamaño permite economías de escala significativas en el control de emisiones. Sin
embargo, el diseño de las calderas industriales puede estar restringido por la necesidad de
flexibilizar la producción de vapor y las limitaciones de espacio de la planta. Esto puede dificultar
la aplicación de controles de emisión efectivos para estas aplicaciones de calderas industriales.
1.2.
Tipos de calderas
1.2.1. Calderas de servicios
Las calderas están, por lo general diseñadas para la configuración del horno de combustión:
•
Con el fuego dirigido tangencialmente: Comúnmente usados para la combustión de carbón
pulverizado, pero puede utilizarse para petróleo o gas; consiste en una zona de llama única, con
una mezcla de aire-combustible lanzado desde las cuatro esquinas del horno, en forma
tangencial a la línea de centro del horno;
•
Con fuego en pared: Múltiples quemadores localizados en una única pared o sobre paredes
opuestas que puedan quemar carbón pulverizado, aceite o gas natural;
•
Con fuegos en ciclón: Típicamente, combustión de carbón triturado donde la mezcla de
combustible y aire se quema en cilindros horizontales;
•
Con cargador: Plantas antiguas que quemaban todo tipo de combustibles sólidos. Los
distribuidores / espaciadores de carga alimentan el combustible sólido por encima de una
parrilla de combustión y se retiran los residuos de cenizas;
•
Combustión en lecho fluidizado: Menor temperatura de combustión en el horno, combustión
eficiente que se promueve por una mezcla turbulenta en la zona de combustión, alimentación
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
269
de carbón triturado con el potencial para incorporar sorbentes para eliminar contaminantes,
particularmente dióxido de azufre;
•
Combustión en lecho fluidizado presurizado: Similar a la combustión en lecho fluidizado pero
a presiones mayores que la atmosférica y con mayor eficiencia.
1.2.1. Calderas industriales/ comerciales/ institucionales
Las calderas industriales/ comerciales/ institucionales están normalmente identificadas por los
métodos de transferencia de calor y el sistema de combustión utilizado. Una discusión detallada de
los variados tipos de calderas se puede encontrar en Oland 2002. En resumen, los sistemas de
transferencia de calor son:
•
Calderas de tubos de agua: Tubos de transferencia de calor que contienen agua son contactados
en forma directa por los gases calientes de combustión. Por lo general se usan en instalaciones
que queman carbón pero pueden recibir casi cualquier tipo de combustible, incluyendo
petróleo, gas, biomasa, desechos sólidos municipales y combustible derivado de neumáticos;
•
Calderas de tubos de humo: El agua rodea los tubos, a través de los cuales, circulan los gases
de combustión calientes. La aplicación es más común para carbón pulverizado, gas y calderas
alimentadas a petróleo, pero hay variedades que también pueden quemar biomasa y otros
combustibles. Generalmente se usan para aplicaciones que trabajan a menor presión;
•
Calderas de hierro fundido: Las secciones de hierro fundido de la caldera tienen pasos, tanto
para el agua como para el gas de combustión. Se usan para vapor de baja presión y para la
producción de agua caliente, generalmente queman petróleo o gas, con un menor número de
unidades alimentadas a carbón.
Y los sistemas de combustión son principalmente:
•
Quemadores con cargador: Hay una variedad de distintos tipos y funciones de estos
quemadores. En los de alimentación inferior, se ingresa tanto el combustible como el aire de
combustión por debajo de la rejilla, descargando las cenizas por el lateral o por la parte
posterior. Los de alimentación superior, que pueden ser alimentados en masa, o el más popular
distribuidor / espaciador de carga, suministran el aire de combustión por debajo de la parrilla
con una distribución del combustible por encima de la misma. Estos que poseen una parrilla
estacionaria, son usados extensivamente en la industria del azúcar para la combustión del
bagazo;
•
Combustores / quemadores: Este diverso grupo de dispositivos maneja el suministro de
mezclas combustible-aire al horno, bajo condiciones de velocidad, turbulencia y concentración
apropiadas para mantener tanto la ignición como la combustión.
2.
Generación de PCDD/PCDF, PCB y HCB procedentes de la
combustión
En los sistemas de combustión que operan en forma apropiada, los compuestos volátiles deberían
estar sometidos a alta temperatura durante suficiente tiempo y con cantidad de oxígeno y mezclado
adecuados, de forma tal que se asegure una combustión completa y uniforme. Cuando estas
condiciones no están presentes, se pueden producir emisiones, - o que subsisten al proceso de
combustión - de las sustancias tóxicas: dibenzo-p-dioxinas policloradas (PCDD), dibenzofuranos
policlorados (PCDF), bifenilos policlorados (PCB) y hexaclorobenceno (HCB). (Van Remmen
1998; PNUMA 2003).
En grandes plantas de generación de energía, bien controladas y alimentadas con combustibles
fósiles, la formación de PCDD y PCDF (y de otros contaminantes orgánicos persistentes) es baja
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
270
dado que la eficiencia de combustión es por lo general alta, y el proceso es estable y, además,
combustibles utilizados son por lo general homogéneos. Sin embargo, aún es posible que la masa
total emitida sea significativa cuando se descargan los gases de salida con pequeñas
concentraciones de PCDD y PCDF (PNUMA 2003). En sistemas menos controlados y más chicos,
existe la posibilidad de que se emitan contaminantes orgánicos persistentes en concentraciones
altas, pero en caudales globales menores; lo cual da como resultado menores masas emitidas de
tales contaminantes.
2.1.
PCDD y PCDF
2.1.1.
Generación de PCDD/PCDF
Se sabe que el uso de combustibles fósiles en calderas de servicio o industriales genera mucho
menos PCDD Y PCDF que la combustión a partir de combustibles derivados de desechos (Solos y
SEIT 1993; Sloss 2001; Dyke 2004. En 1986, Grifan estableció una hipótesis para explicar la
formación de PCDD y PCDF, basándose en la relación de azufre a cloro en el combustible (Grifan
1986. Esta hipótesis establece que en el carbón hay una relación de azufre a cloro de 5 a 1, la cual
es mucho mayor que la encontrada en los desechos sólidos municipales. Esta mayor cantidad de
azufre en relación con el cloro en los combustibles fósiles, tales como el carbón, petróleo crudo y
gas, facilita la captura del cloro molecular, y de esta forma evita la formación de compuestos
aromáticos clorados que pueden formarse de la combustión de desechos, donde el cloro domina
sobre azufre.
Los PCDD y PCDF se forman por una variedad de mecanismos. La Figura 1 muestra una
representación esquemática de posibles localizaciones de la formación de PCDD y PCDF en una
caldera. Detalles adicionales sobre la formación de PCDD y PCDF aparecen en la sección III. C,
Subsección 1 de las presentes directrices.
Figura 1. Ubicación de los posibles puntos de formación de PCDD y PCDF en una caldera
Fuente: Modificada a partir de la de Richards 2004.
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
2.1.2.
271
Mecanismos de control de PCDD/PCDF
Las condiciones de combustión, la calidad del combustible, el diseño de la planta y las condiciones
operativas tienen una influencia radical sobre la formación de PCDD y PCDF. Se ha demostrado,
(Williams 1994; Eduljee and Cains 1996) que las condiciones de combustión se pueden mejorar
para reducir las emisiones de PCDD. Lemieux (1998) resume el trabajo de la Agencia de
Protección Ambiental de Estados Unidos que demuestra, en orden decreciente de importancia, los
parámetros que se pueden controlar para reducir las emisiones de PCDD y de PCDF:
1. La calidad de combustión está indicada por;
•
La formación de monóxido de carbón (CO), hidrocarburos totales, hollín;
•
Incorporación y quemado de partículas;
2. Temperatura del sistema de control de contaminación del aire;
3. Parámetros de los desechos/ combustibles;
•
Azufre;
•
Metales;
•
Cloro.
Estos se pueden obtener a partir de las siguientes condiciones (Lemieux 1998):
•
Temperatura del combustor, alta y uniforme;
•
Buen mezclado, con aire suficiente;
•
Minimización de la incorporación del material particulado no quemado;
•
Uniformidad de la velocidad de alimentación;
•
Monitoreo activo y control de CO e hidrocarburos totales.
Finalmente, se han identificado cierto número de parámetros de operación, para los dispositivos de
control de la contaminación del aire, que dan como resultado menores emisiones de PCDD/PCDF.
Estos son:
•
Bajas temperaturas en el ingreso al dispositivo de control del material particulado;
•
Minimización del tiempo de residencia del gas o del material particulado en la temperatura
de ventana de 200°– 400° C.
Como se mencionara previamente, se ha señalada que la presencia de azufre inhibe la formación de
PCDD. Esto se sustenta en las emisiones frecuentemente bajas de plantas de energía alimentadas a
carbón; y en los resultados obtenidos a partir de la co-incineración de carbón de alto contenido de
azufre con combustibles derivados de desperdicios (Tsai et al. 2002). De esta forma, puede ser
conveniente mantener la relación: alto contenido de azufre – bajo contenido de cloro (Luthe,
Karidio and Uloth 1997); aunque debería reconocerse que el uso de combustibles con alto
contenido de azufre, puede resultar en la generación de un conjunto de diferente tipo de problemas
de contaminación del aire.
2.2.
PCB y HCB
Las emisiones de PCB pueden surgir como consecuencia del uso de aceites recuperados y de otros
combustibles derivados de desechos. La combustión de carbón es la tercera fuente global más
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
272
importante de emisiones de HCB (Bailey 2001). Mayores detalles sobre la formación de estos
compuestos se encuentran en la Sección III.C (i) de las presentes directrices. Para el control de
emisiones de PCB y HCB, se pueden usar las mismas estrategias que las utilizadas para la
minimización de emisiones de PCDD y PCDF.
3.
Efecto de los diferentes tipos de combustibles en la generación de
emisiones
Los combustibles fósiles –carbón, petróleo, y gas – se usan individualmente o en combinación con
combustibles o materiales que tengan energía de otros procesos, para la generación de vapor en
calderas. El tipo de combustible utilizado depende de la disponibilidad del mismo y de la economía
del proceso.
3.1.
Combustible liviano y gas natural
El gas natural y el combustible liviano siempre se utilizan en quemadores, especialmente diseñados
que difícilmente generen cantidades grandes de PCDD y PCDF, ya que ambos tienen alto valor
calórico, y producen una combustión limpia que deja muy pocas cenizas. El aumento del uso del
gas para la generación de energía (como reemplazo del combustible por carbón y petróleo), dará
como resultado reducciones de PCDD y PCDF en este sector.
3.2.
Combustible pesado
Este se emplea tanto para la generación de vapor, como para la generación de energía eléctrica, y la
combustión se realiza en quemadores especialmente diseñados que se incorporan a las paredes de la
caldera. El aceite pesado que está libre de contaminantes, en general, dará como resultado bajos
niveles de emisiones orgánicas.
3.3.
Carbón
La combustión eficiente en grandes plantas de energía a carbón, da niveles muy bajos de emisiones
(Rentz, Gütling y Kart 2002). El uso de carbón en los sectores menos eficientes, podría ser una
fuente significativa de emisiones locales (Sloss 2001). UNECE 1998 recomienda la mejora en la
eficiencia energética y en la conservación de la energía para las calderas de servicios e industriales,
que generan arriba de 50 MW, como una estrategia para la reducción de emisiones, por menor
consumo de combustible. Si bien se admite que las técnicas de reducción de partículas, óxidos de
azufre (SOx) y óxidos de nitrógeno (NOx), pueden reducir o eliminar PCDD y PCDF (y tal vez
PCD y HCB), las eficiencias de remoción serán variables. La remoción de cloro, que ingresa con el
combustible fósil, no se contempla como una medida costo-efectiva para la reducción de PCDD y
PCDF (UNECE 1998).
3.4.
Lignito
Las plantas de energía eléctrica alimentadas a lignito se operan, por lo general, en las cercanías de
la explotación minera. Dado que el lignito tiene un poder calorífico substancialmente menor, en
comparación con el carbón, éste se lleva principalmente por cinta transportadora, desde el área de
la mina a la estación generadora de energía. La combustión alimentada con lignito pulverizado y la
combustión de lecho fluidizado son técnicas apropiadas para la generación de energía a partir de
lignito. Debido a las temperaturas de combustión más bajas, las calderas alimentadas con lignito
pulverizado pueden alcanzar los niveles de emisión normales de NOx, por medio de medidas
primarias. Por lo tanto, normalmente no usan reducción catalítica selectiva.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
273
Se ha informado que las emisiones de PCDD/PCDF que provienen de las plantas de energía
eléctricas alimentadas a lignito, están en el rango que va desde 0,0002 a 0,04 ng EQT/Nm3 (Detzel
et al. 1998).10
3.5.
Co-combustión con otro tipo de combustibles
La mayor parte de las plantas que generan electricidad usan un único tipo combustible, pero es
posible modificar la caldera y el equipamiento que procesa el combustible para mezclarlo con
otros, tales como los alternativos. Este proceso de co-combustión significa que más de un tipo de
combustible puede ser usado en forma simultánea.
Sin embargo, las calderas, a menudo, están limitadas en su capacidad de uso de combustibles
alternativos o derivados de desechos, ya que carecen de control de las emisiones de HCl, a veces
por limitaciones en las condiciones de combustión y posibles problemas de corrosión en las
mismas. La potencialidad de emitir o generar contaminantes orgánicos persistentes puede
incrementarse en la co-combustión, si no se mantiene la eficiencia de la caldera mediante el
rediseño de los sistemas y apropiado control.
Los combustibles alternativos (también conocidos como combustibles derivados de desechos) son
materiales ricos en engría, tales como aceites usados, neumáticos, desechos de madera y solventes
agotados, los cuales se pueden emplear parar reemplazar a los combustibles fósiles como fuente de
energía térmica. La contaminación potencial de los combustibles alternativos por materiales
residuales o sustancias no deseadas, es un tema que se vincula al origen de este combustible. En
particular, la presencia de PCB, HCB y cloro en el combustible alternativo debería ser
específicamente restringida o eliminada. Para tener una guía adicional sobre estos temas y las
implicancias del uso de combustibles alternativos, refiérase a la orientación presentada, en las
secciones sobre incineración y desechos de hidrocarburos (secciones V.A, VI.E y VI.M de las
presentes orientaciones).
La gestión de calidad del combustible y las buenas condiciones de la combustión, en combinación
con un dispositivo de captación efectivo, parecen ofrecer las más exitosas estrategias de control
para la minimización de los contaminantes orgánicos persistentes, cuando se incluye material de
desecho junto con la carga del combustible. Para una operación más efectiva los materiales
residuales deberían ser específicamente excluidos del proceso durante la puesta en marcha o
parada, cuando las condiciones son menos estables y controladas.
4.
Estimaciones de emisiones de contaminantes orgánicos persistentes
procedentes de calderas
La medición de los bajos niveles de PCDD, PCDF, PCB y HCB, procedentes de la quema de
combustibles fósiles en calderas representa un desafío técnico y es costosa en comparación con las
mediciones de los contaminantes críticos, tales como el dióxido de azufre, los óxidos de nitrógeno
y el material particulado. Si bien se fomenta la medición directa de los contaminantes orgánicos
persistentes que proceden de instalaciones individuales para mejorar el conocimiento acerca de las
emisiones de estos componentes tóxicos, se acepta que esto en algunas circunstancias no es posible,
salvo en aquellos casos en los que se operen instalaciones grandes y técnicamente avanzadas.
En un proceso de combustión eficiente, los niveles de contaminantes pueden llegar hasta varios
órdenes por debajo de los estándares existentes (Brain et al., citado en Sloss 2001). Como resultado
de ésto, si bien es posible que puedan existir PCDD, PCDF, PCB y HCB, los mismos pueden estar
por debajo de los límites de detección utilizando los métodos analíticos disponibles actuales.
Una alternativa para la medición directa, es el cálculo de una emisión total imputada sobre la base
de cierto conocimiento del tipo de combustible, el rendimiento y las condiciones del proceso. Los
factores de emisión (EQT-I) de PCDD y PCDF, para una serie de procesos de caldera se dan en el
10
1 ng (nanogramo) = 1 × 10-12 kilogramo (1 × 10-9 gramo); Nm3 = normal metro cúbico, volumen de gas seco, medido
a 0 °C y a 101.3 kPa. Para información sobre meidas de toxicidad ver sección I.C, párrafo 3 del presente documento.
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
274
Tabla 1, con información adicional sobre emisión de los congéneres en particular, que se incluyen
en el anexo 1. El PNUMA ha desarrollado una serie de directrices completas para la estimación de
las PCDD y los PCDF para todos los sectores, incluyendo aquellos con calderas que queman
combustibles fósiles (PNUMA 2003).
Tabla 1. Factores de emisión para PCDD y PCDF que provienen de la combustión de varias
fuentes de combustibles
Procesos
Caldera de
energía
Caldera de
energía
Caldera de
energía
Caldera de
energía
Combustible
Emisiones al
aire
0,5
Emisiones al
agua
n.d.
Residuo
2,5
n.d.
n.d.
Carbón
10
n.d.
Combustible fósil /
co-combustión de
desechos
35
n.d.
14 (ceniza
volante)
n.d.
Combustible liviano /
gas natural
Combustible pesado
n.d.
n.d. No determinado.
a. Estos factores de emisión por defecto se basan en la suposición de que los combustibles quemados lleven a la
liberación de PCDD y PCDF asociados a la disposición de cenizas volantes. Las emisiones de las cenizas de fondo son
despreciables. La eficiencia de remoción de material particulado también aumenta con la calidad del sistema de control
de la contaminación de aire empleado en la planta (PNUMA 2003).
b. Considerando como base el rendimiento específico de energía: µg EQT/TJ de combustible consumido.
La información sobre emisiones de PCDD y PCDF está disponible en forma más inmediata, que la
correspondiente a PCB y HCB. Para los casos en que los combustibles derivados de desperdicios
constituyan una parte importante de la alimentación, pueden resultar apropiados los factores de
emisión que provienen de las fuentes de incineración de residuos (PNUMA 2003). Son pocos o
inexistentes los datos confiables de las emisiones de PCB y HCB disponibles del sector de
combustión en calderas.
5.
Mejores prácticas ambientales
Las mejores prácticas ambientales que se describen en esta sección constituyen una orientación
general aplicable a todo tipo de caldera, independientemente de su tamaño y tipo:
•
Identificar los parámetros claves del proceso, ya sea a partir de investigaciones específicas del
lugar o por investigación llevada a cabo en instalaciones similares, en otros lugares;
•
Introducir las medidas que posibiliten el control de los parámetros claves del proceso;
•
Introducir los protocolos de monitoreo y registro para los parámetros claves del proceso;
•
Introducir y realizar el seguimiento de los ciclos de planificación, la implementación de los
ciclos de inspección y mantenimiento apropiados;
•
Introducir un sistema de gestión ambiental que defina con claridad las responsabilidades a
todos los niveles;
•
Asegurar que los recursos adecuados estén disponibles para implementar y continuar con las
mejores prácticas ambientales;
•
Introducir las mejoras de proceso para reducir cuellos de botella técnicos y demoras;
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
275
•
Asegurar que todo el personal se encuentre debidamente capacitado, en las aplicaciones de las
mejores prácticas ambientales relevantes para sus actividades;
•
Definir una especificación para los parámetros claves del combustible, e introducir un
protocolo de monitoreo e informe;
•
Cuando se co-combustiona biomasa o desecho, los combustibles alternativos no deberían
incorporarse antes de que las condiciones de combustión de la caldera sean estables y se
alcance la temperatura de operación;
•
Si bien es posible la introducción de combustibles contaminados con contaminantes orgánicos
persistentes o con cloro, su proporción como co-combustible deberá estar limitada de forma tal,
de permitir una destrucción adecuada.
6.
Mejores técnicas disponibles
Para reducir las emisiones de los contaminantes orgánicos persistentes provenientes de las calderas
de servicio e industriales que emplean combustible fósil, se deben minimizar las rutas de
generación y liberación de tales contaminantes, considerando el diseño y la operación del proceso.
Esta reducción se alcanzará en forma efectiva, teniendo en cuenta:
•
La calidad del combustible;
•
Las condiciones de combustión;
•
La instalación de los mas apropiados dispositivos de control de la contaminación del aire.
6.1.
6.1.1.
Medidas primarias
Especificación y monitoreo del combustible
Los precursores en bajos niveles, necesarios para promover la formación de sustancias químicas
listadas en el Anexo C del Convenio de Estocolmo, se pueden encontrar en la mayoría de los
combustibles, por formación en fase gaseosa por encima de 500 ºC; no obstante y en la medida de
lo posible, se debe poner atención en reducir la introducción no intencional de combustibles
contaminados que promuevan la formación indeseada de contaminantes orgánicos persistentes.
Esto es valido especialmente cuando se queman conjuntamente combustibles fósiles con otros tipos
de combustibles. Se deberán introducir controles que aseguren que los combustibles usados estén
dentro de las especificaciones requeridas.
6.1.2.
Condiciones de combustión
Para alcanzar la combustión completa de los contaminantes orgánicos persistentes contenidos en el
combustible, se debe poner especial atención a los cuatro pilares de la alta eficiencia de
destrucción: temperatura, tiempo, turbulencia y exceso de oxígeno (McKay 2002). A su vez, ésto
asegurará la destrucción de los precursores y la reducción de la formación de hollín; de esta forma,
se proporcionará la menor cantidad posible de sitios para que se produzca catálisis sólida en el
efluente gaseoso que se enfría. La Tabla 2 ilustra la influencia de las condiciones de combustión
sobre la emisión de contaminantes que provienen de combustibles derivados de desperdicios. Si
bien los valores de la Tabla 2 son más altos de lo que podría esperarse de la quema de combustibles
fósiles, los valores ilustran la influencia significativa de las condiciones de combustión
(Environment Canada, citado en Dyke 2004).
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
276
Tabla 2. Concentraciones traza de sustancias orgánicas (ng/Sm3 a 12% CO2) para
combustión RDF (combustibles derivados de residuos)
Especies
PCDD (total)
PCDF (total)
Cl3-6 bencenosa
Buena combustión
70–230
220–600
4.000–6.000
Combustión deficiente
200–600
700–1.300
7.000–16.000
a. Incluye todos los congéneres de tri, tetra y penta como también los hexa sustituidos.
Se acepta generalmente que una temperatura en exceso de 900º C (McKay 2002) y un tiempo de
residencia de 2 segundos son suficientes para alcanzar la oxidación completa de PCDD, en tanto y
en cuanto el flujo de gas sea lo suficientemente turbulento y haya exceso de O2 presente. McKay
(2002) sugiere que debería mantenerse una temperatura de horno superior a 1.000 ºC, de forma que
se asegure la oxidación de todos los contaminantes orgánicos persistentes.
Otros factores importantes son el exceso de aire y las condiciones de turbulencia en el horno. El
alto grado de turbulencia evitará la formación de bolsones fríos donde no se alcanzan las
temperaturas de oxidación. La alta turbulencia conducirá también a la distribución uniforme de
oxígeno para asegurar la combustión total, evitando así zonas sub-estequiométricas y garantizando
que el aire está en exceso. Para evaluar la eficiencia de combustión, puede ser de utilidad el
monitoreo de CO en tiempo real. Los niveles altos de CO indican combustión incompleta y
condiciones bajo las cuales los contaminantes orgánicos persistentes pueden sobrevivir o formarse.
Cuando se usa combustible sólido, se prefiere el uso de combustibles pulverizados con bajo
contenido de humedad, frente a los combustibles en trozos o triturados, para maximizar así el
mezclado y mejorar las condiciones de combustión. La evaporación es una reacción endotérmica y
cuando se introduce humedad en el horno, la temperatura de combustión decrece. La introducción
de combustible pulverizado permitirá –con buenas condiciones d turbulencia- condiciones
isotérmicas en la totalidad del horno y un mezclado óptimo con oxígeno.
6.2.
Medidas secundarias: Dispositivos de control de la contaminación del
aire
Para un control adicional y para limitar las emisiones, se pueden instalar dispositivos de control de
la contaminación del aire; aunque en el caso de las calderas de servicio e industriales que queman
combustibles fósiles, estos dispositivos constituyen medidas adicionales o secundarias. Más
detalles sobre estos dispositivos de control de la contaminación del aire se dan en la sección III. C
(iii) de las presentes directrices.
6.3.
Otras consideraciones
Se hace notar que la formación de PCDD, PCDF, PCB y HCB es compleja y la remoción de
partículas en los gases de salida no significa que no se emitirán contaminantes orgánicos
persistentes. Las técnicas de depuración, aún cuando son de gran importancia para nuestro
ambiente, no deberían ser consideradas como la única solución. Como se mencionara con
antelación, la calidad de combustible y el control de combustión son los pasos más importantes en
la minimización de las emisiones de los contaminantes orgánicos persistentes.
La captura de partículas procedentes de los efluentes gaseosos puede producir una cantidad de
desechos de polvo contaminados, los cuales deberían manipularse con cuidado como producto con
potencialidad de contener contaminantes orgánicos persistentes (UNECE 1998). Generalmente, los
productos de combustión tales como las cenizas volantes y de fondo provenientes de la combustión
de carbón pulverizado, contienen niveles muy bajos de contaminantes orgánicos persistentes, con
concentración de PCDD menor que 1 pg de EQT-I/g (Meij y te Winkel 2001). Por lo tanto, es
probable que los métodos de disposición estén dirigidos a la prevención de la liberación de otros
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
277
posibles contaminantes en el material, más que para los contaminantes orgánicos persistentes que
puedan estar presentes.
Para los residuos que contienen niveles más altos de contaminación, se recomiendan varias técnicas
de reducción de los contaminantes orgánicos persistentes antes de su disposición. Estas técnicas
incluyen tratamiento catalítico a bajas temperaturas y con bajas concentraciones de oxígeno,
extracción de metales pesados y combustión para destruir la materia orgánica, así como la
vitrificación y la tecnología de plasma (UNECE 1998).
Un resumen de las medidas que constituyen las mejores prácticas ambientales y las mejores
técnicas disponibles, se presentan en la Tabla 3.
Tabla 3. Resumen de las medidas recomendadas para los servicios y calderas industriales
alimentados con combustibles fósiles.
Aspectos
Mejores prácticas
ambientales
Combustible Fuente de combustible
Monitoreo del combustible
Especificaciones del
combustible
Condiciones
de
combustión
Retención
Diseño apropiado del
reactor para el uso del
combustible especificado
Monitoreo de las
condiciones de combustión,
en particular:
Temperatura (> 900º C)
Tiempo (> 1 segundo)
Turbulencia (alta)
Oxígeno (en exceso)
Operación y mantenimiento
para alcanzar las
condiciones diseñadas
Desarrollo de condiciones
específicas y
procedimientos de
operación para la cocombustión, particularmente
durante el encendido y la
parada del horno
Operación y mantenimiento
de los dispositivos
existentes para el control de
contaminación del aire
Mejores técnicas
disponibles
Control de ingreso de
combustible para
cumplir las
especificaciones por
rechazo, sustitución,
purificación o mezclado
Sistema de control de
contaminación
automatizado o
computarizado para
mantener las condiciones
de combustión ideales
Oxidación maximizada,
manteniendo mezclado
ideal de oxígeno/
combustible
Beneficios
ambientales
Minimización de los
contaminantes
orgánicos persistentes
que se introducen en el
sistema de combustión
Evaluar el potencial de
mejora ambiental a
través de la instalación
de dispositivo de control
de contaminación del
aire
Instalar el dispositivo de
control de la
contaminación del aire,
cuando se hayan
demostrado los
Minimizar el contenido
de contaminantes
orgánicos persistentes
en los gases
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Destrucción de
compuestos orgánicos
persistentes presentes
en el combustible
Minimización de la
formación de
contaminantes
orgánicos persistentes
durante la combustión
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
Aspectos
Mejores prácticas
ambientales
Disposición
de desechos
Retención de desechos
sólidos y líquidos
procedentes de los procesos
de combustión y dispositivo
del control de
contaminación del aire
Manipuleo y
almacenamiento apropiados
para minimizar las
liberaciones ambientales
7.
Mejores técnicas
disponibles
beneficios ambientales
Evaluar la probabilidad
de reducción del
volumen de desechos de
reciclado de los mismos
Disposición segura
278
Beneficios
ambientales
Minimización y control
de liberaciones al
ambiente
Niveles de desempeño alcanzables
Los datos disponibles sugieren que para un sistema de caldera efectivo que usa sólo carbón,
petróleo o gas como combustible, los niveles de desempeño alcanzables para emisiones
volumétricas de PCDD/PCDF a partir de calderas de servicio e industriales alimentados a
combustibles fósiles, será < 0,1 ng EQT-I/Nm3. Las emisiones reales pueden ser mucho menores
que esta cantidad.
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Anexo I.
279
Factores de emisióna para PCDD/PCDF procedentes de la
combustión controlada de carbón bituminoso o subbituminoso (ng/kgb)
Congéneres
2,3,7,8-TCDD
Total TCDD
Total PeCDD
Total HxCDD
Total HpCDD
Total OCDD
Total PCDDe
2,3,7,8-TCDF
Total TCDF
Total PeCDF
Total HxCDF
Total HpCDF
Total OCDF
Total PCDFe
TOTAL PCDD/PCDF
Absorbedor secador por
dispersión y filtro de tela
para la desulfurización de
gases de salidac
n.d.
0,197
0,353
1,50
5,00
14,4
21,4
n.d.
1,25
2,42
6,35
22,0
68,5
101
122
Precipitador electrostático o
filtro de telad
0,0072
0,046
0,022
0,014
0,042
0,208
0,333
0,026
0,202
0,177
0,096
0,038
0,033
0,545
0,880
n.d. No determinado.
a. EPA (1998) datos convertidos que proceden de lb/ton de carbón quemado en ng/kg.
b. Factores de emisión que se deberían aplicar a la alimentación de carbón, cuando se queman. Las emisiones
están en ng de contaminante por kg de carbón combustionado.
c. Factores que se aplican a calderas equipadas con absorbedores con pulverizacion seca para la
desulfuraización del gas de salida y filtro de tela. SCCs = calderas de fondo seco, quema de carbón
pulverizado 1-01-002-02/22, 1-02-002-02/22, y 1-03-002-06/22.
d. Factores que se aplican a calderas equipadas con precipitador electrostático y filtro de tela. SCCs =
calderas de fondo seco, quema de carbón pulverizado 1-01-002-02/22, 1-02-002-02/22, y 1-03-002-06/22; y
calderas de ciclón, 1-01-002-03/23, 1-02-002-03/23, y 1-03-002-03/23.
e.El PCDD total es la suma de TCDD, incluido el total de OCDD. El PCDF total es la suma de TCDF,
incluido el total de OCDF.
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Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
VI.E.
283
Instalaciones de quema de madera y otra biomasa
como combustible
Resumen
El propósito principal de estas instalaciones que queman madera y otra biomasa es la
conversión de energía. Las instalaciones a gran escala utilizan, fundamentalmente, lechos
fluidizados y hornos de reja/parrilla. Las tecnologías para plantas de pequeña escala incluyen
hornos de alimentación inferior y hornos de suspensión. Las calderas de recuperación de la
industria de pulpa y papel aplican condiciones específicas de combustión. La selección de la
tecnología se relaciona con las propiedades del combustible y la capacidad térmica requerida.
En este caso de instalaciones de quema de madera y demás biomasa combustible pueden
generarse los productos químicos listados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo,
particularmente cuando hay contaminación del combustible. Las mejores técnicas disponibles y
las mejores prácticas ambientales para lograr niveles de desempeño de estos productos
químicos por debajo de 0,1 ng EQT/Nm3 emplean una combinación de medidas primarias y
secundarias. Entre las primarias, el control de calidad del combustible resulta un tema clave
(incluyendo la exclusión de madera tratada). Las medidas de control para biomasa no
contaminada implican técnicas de combustión optimizada y remoción de polvos. La combustión
de biomasa contaminada, como sería el caso de los desechos de madera, requiere medidas
adicionales como, por ejemplo, inyección de sorbentes.
Otros beneficios adicionales que surgen de la aplicación de las mejores técnicas disponibles y
las mejores prácticas ambientales se relacionan con la conservación de recursos y con evitar las
emisiones de dióxido de carbono derivadas de combustibles fósiles (en el caso de sustitución).
1.
Introducción
En la actualidad, alrededor del 12 % del requerimiento energético global se genera por la
combustión de biomasa, los cuales varían desde la madera y los desechos de madera (por ejemplo,
procedentes de la construcción y demolición) hasta los procedentes de cultivos y de licor negro.
Una amplia variedad de artefactos es empleada para convertir biomasa en energía útil. En los países
en vías de desarrollo, alrededor del 35 % de la energía utilizada se origina a partir de biomasa,
pero la mayor parte de esta energía se emplea para usos no comerciales, en aplicaciones
tradicionales tales como la cocina (véase la sección VI. C de las presentes directrices). En un país
como Nepal, cerca del 90 % de la energía primaria se produce a partir de las biomasas
tradicionales.
En los países industrializados, la contribución total de la biomasa a la energía primaria es sólo del 3
%. Esta involucra, fundamentalmente la quema de combustibles comerciales a partir de biomasa en
dispositivos modernos (por ejemplo, plantas para la co-generación de calor y energía que queman
astillas de madera). Otras aplicaciones comprenden: la calefacción de ambientes domésticos y
cocina, el suministro de calor para la industria y la generación de energía eléctrica a gran escala, en
plantas alimentadas a carbón (IEA Bioenergy 2004).
En la presente sección, sólo se consideran las aplicaciones a gran escala en, por ejemplo la industria
como la generación de energía eléctrica y la calefacción urbana (con inclusión de la combustión de
turba).
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
2.
Tecnologías para la combustión de biomasa
2.1.
Selección de la tecnología y los tipos de hornos
284
Para la selección de la tecnología son de fundamental importancia: la entrada calórica total y la
cantidad de madera como combustible. Para plantas a gran escala, los hornos más adecuados son
los de reja/parrilla como también los de combustión en lecho fluidizado. Las tecnologías de
pequeña escala incluyen hornos de alimentación inferior y hornos de suspensión. La Tabla 1
muestra las capacidades térmicas típicas y las propiedades de los combustibles requeridos para las
diferentes técnicas de combustión de madera.
Tabla 1. Tipos de hornos de biomasa con aplicaciones y combustibles típicos
Aplicación
Tipo
Rango de
tamaño típicoa
Manual
Estufas de madera
Calderas de leños
de madera
De pellets
Calderas y estufas 2 kW–25 kW
de pellets
Hornos de cargador 20 kW–2.5 MW
inferior
Hornos de
150 kW–15 MW
reja/parrillamóvil
Automática
2 kW–10 kW
5 kW–50 kW
Combustibles
Ceniza
Contenido
de agua
Leños de madera seca
Residuos de leños de
madera, y madera
resinosa
Pellets de madera
< 2%
< 2%
5–20%
5–30%
< 2%
8–10%
Residuos de madera y
astillas de madera
Todos los combustibles
de madera y la mayoría
de los tipos de biomasa
< 2%
5–50%
< 50%
5–60%
Pre-calefactor con
rejilla
20 kW–1.5 MW
Madera seca (residuos)
< 5%
5–35%
Carga inferior con
rejilla rotativa
Mechero cigarro
2 MW–5 MW
< 50%
40–65%
3 MW–5 MW
Astillas de madera con
alto contenido de agua
Fardos de paja
< 5%
20%
Horno de fardos
enteros
Hornos de paja
3 MW–5 MW
Fardos enteros
< 5%
20%
100 kW–5 MW
Fardos de paja con
cortador de paja
Biomasa variada
d < 10 mm
Biomasa variada
d < 10 mm
Biomasa variada
d < 5 mm
< 5%
20%
< 50%
5–60%
< 50%
5–60%
< 5%
< 20%
Total
50 MW–150 MW
Biomasa variada
d < 10 mm
< 50%
5–60%
Lecho fluidizado
circulante
Total
100 MW–300 MW
Biomasa variada
d < 10 mm
< 50%
5–60%
Mechero cigarro
Paja
5 MW–20 MW
Total
100 MW–1 GW
Fardos de paja
< 5%
20%
Biomasa variada
d < 2–5 mm
< 5%
< 20%
Lecho fluidizado
estacionario
5 MW–15 MW
Lecho fluidizado
circulante
15 MW–100 MW
Combustor de
polvo, flujo
incorporado
5 MW–10 MW
CoLecho fluidizado
combustiónb estacionario
Combustores de
polvo en calderas
de carbón
a. kW = kilovatio; MW = megavatio; GW = gigavatio.
b. La biomasa cubre típicamente menos del 10% del aporte total de combustible.
Fuente: Nussbaumer 2003.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
2.2.
285
Hornos de reja/parrilla
Hoy en día, los hornos de reja/parrilla constituyen la tecnología de combustión usada con más
frecuentemente usada para los desechos y residuos de madera. De acuerdo con la técnica, la madera
se mueve a través de la cámara de combustión usando rejas estacionarias con pendiente,
desplazables, vibratorias (Figura 1) o rejas móviles. Los sistemas de quemado a reja/parrilla son
adecuados para todos los tipos de residuos y desechos de madera, con tamaños de partícula entre 20
y 300 mm. No obstante, las partículas finas como madera pulverizada, se pueden inyectar a través
de quemadores tipo lanza, adicionales. La dirección del combustible y del aire influye
poderosamente en la eficiencia de combustión, tanto en el caso de las rejas desplazables, como en
el de las vibratorias. En lo que hace a la generación de vapor, el diseño de los sistemas de quemado
a reja, ofrece variadas opciones para la reducción de emisiones primarias, incluyendo la
combustión en etapas y la recirculación del gas de salida. La inversión para los sistemas de
quemado en reja/parrilla depende considerablemente de la tecnología de la misma y la
correspondiente a la de depuración de gases usada. Si se compara con las plantas de lecho
fluidizado, especialmente para capacidades menores, la inversión específica en relación con el
aporte calórico total es considerablemente más baja (CSTB 2000).
Figura 1. Esquema general de un horno de reja/parrilla vibratoria
2.3
Combustión en lecho fluidizado
Este tipo de combustión se utiliza para varios combustibles sólidos. En una típica unidad con este
tipo de combustión, el combustible sólido se mantiene fluidizado por medio de la inyección de aire
con el material del lecho inerte, consistente fundamentalmente en piedra caliza o arena y la ceniza.
En principio, se usan dos tecnologías básicas para la combustión de madera en lecho fluidizado:
combustión con burbujeo atmosférico y con circulación atmosférica (Figura 2). La combustión en
lecho fluidizado es adecuada para una gran variedad de combustibles y aún para aquellos de muy
baja calidad. Para la combustión de madera, se pueden usar casi todos los tipos de residuos y
desechos de madera; son posibles, además, contenidos de agua de hasta el 40 %. Los sistemas de
lecho fluidizado se adaptan, a cargas bajas. En general, es posible realizar un ciclo entre bajas y
altas cargas, sin suministrar combustible y a una velocidad mayor que en otras tecnologías de
combustión.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
286
La corrosión es inducida por el cloro a alta temperatura, y se puede suprimir instalando la última
unidad de sobrecalentamiento en el lecho. La baja temperatura de combustión en los sistemas de
lecho fluidizado en comparación con muchas otras tecnologías de combustión, ofrece varias
ventajas operacionales para el control de emisiones. El costo de inversión para las plantas de
combustión en lecho fluidizado está influenciado fundamentalmente por la tecnología usada y el
tipo de depurador de gases de salida instalado. La combustión de lecho fluidizado circulante, para
plantas por debajo de 30 MW, implica un costo de inversión específico considerablemente mayor,
que la combustión de lecho fluidizado de burbujeo. (CSTB 2000).
2.4
Otras tecnologías adicionales para la combustión de madera
Estas incluyen hornos de alimentación inferior, hornos de suspensión, muflas, hornos rotativos,
hornos de fondo turbulento, hornos de soplado por ventilador. Los hornos que se alimentan por la
parte inferior son especialmente adecuados para la combustión de partículas de madera seca y no
demasiado gruesas, con un bajo contenido de cenizas. Esta técnica se usa para consumos de energía
térmica de hasta 5 MWth. En comparación con los hornos de reja/parrillacomunes, la inversión
específica es por lo general, menor. Como los hornos de suspensión requieren un contenido de
polvo de al menos un 50 %, su aplicación se ve limitada fundamentalmente a la industria de
procesamiento de madera. Los quemadores de polvo se usan para polvo de madera, con tamaño de
partícula de hasta 1 mm. Algunas aplicaciones de este tipo de quemadores incluyen el secado de
astillas de madera y la inyección de polvo de madera en los hornos de cemento (CSTB 2000).
Figura 2. Esquema general del horno que usa combustión en lecho fluidizado circulante
2.5 Técnicas de conversión de energía
Para la conversión de energía corriente abajo de los hornos de combustión de madera, se debe
hacer una distinción entre los sistemas con intercambiador de calor (calderas) y los sistemas
subsiguientes para la producción combinada de energía y calor (por ejemplo, turbinas de vapor,
motores de vapor). El tipo de caldera usada depende del medio de transferencia de calor, del
tamaño de la planta y de la calidad de energía requerida. Las calderas con tubos de humo se usan
para calentar agua y para la producción de vapor corriente abajo de los hornos de pequeña y
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
287
mediana escala alimentados con madera. La transferencia de calor sólo tiene lugar por convección.
Las calderas de tubos de agua se usan para plantas de combustión de desechos de madera de
mediana y gran escala. El agua a ser evaporada fluye a través de tubos rodeados de los gases de
salida calientes. La transferencia de calor tiene lugar predominantemente por radiación. En
comparación con las calderas con tubos de humo, son posibles presiones de operación
considerablemente mayores – hasta 100 bar-. Corriente abajo de los hornos de madera se produce
generalmente calor sólo, o combinación de calor y energía. Por esta razón, se puede despreciar la
generación de energía de condensación. Sin embargo, las plantas combinadas de energía eléctrica y
calor, pueden también necesitar capacidades de condensación para los casos en que no se use el
calor generado (CSTB 2000).
2.6.
Co-combustión
La co-combustión implica la quema de residuos y desechos de madera junto con otros materiales
de desechos o junto con otros combustibles fósiles. El objetivo es lograr efectos sinérgicos entre los
dos procesos de combustión. Los beneficios incluyen ahorros en los costos de operación por medio
del uso de combustibles secundarios más económicos, y mayores eficiencias de combustión de los
procesos combinados en comparación con los dos procesos operando en forma separada. Para los
desechos y residuos de madera, las prácticas relevantes incluyen la co-combustión en hornos de
cemento, y en plantas de energía que queman carbón; la co-gasificación con combustibles fósiles y
desechos y la co-incineración en plantas que incineran desechos (CTSB 2000). Para información
adicional, véase las secciones V.A, V.B, y VI.D de las presentes orientaciones.
2.7.
Gasificación de madera
La gasificación de la madera y los desechos de madera es la conversión de residuos líquidos y
sólidos a partir de la descomposición termoquímica de la materia orgánica a altas temperaturas en
un combustible gaseoso, por la adición de reactivos oxidantes. El principal objetivo de la
gasificación de la madera es la transferencia, en la medida de lo posible, de la energía química de la
misma en una fracción gaseosa (gas producido), que está constituida fundamentalmente, por
productos gaseosos de bajo peso molecular.
Las técnicas disponibles para la gasificación están relacionadas por lo general, con el tipo de
reactor. Las dos técnicas básicas de gasificación disponibles son las de lecho fijo y las de lecho
fluidizado. Se prefiere el uso de gasificadores de lecho fijo para entradas calóricas totales por
debajo de 5 MWth. Para mayor capacidad, se usan fundamentalmente los gasificadores de lecho
fluidizado.
El contenido de energía del gas producido proveniente de la gasificación, se puede emplear, o bien
térmicamente para la combustión en una caldera, o para otro proceso térmico (en forma separada o
usando co-combustión, por ejemplo en una caldera de servicio existente o en un horno cementero),
o mecánicamente para la generación de energía en motores o turbinas de gas. Otras posibilidades
adicionales son la utilización del gas producido para la síntesis de metanol o para celdas de
combustible.
El sistema que se necesita para la limpieza del gas producido se determina por la concentración de
impurezas y por los requerimientos de la técnica que hará uso de ese gas. Dependiendo de esta
última, se requerirá depuración de los gases para evitar la erosión, la corrosión, los depósitos
indeseados, y para asegurar el cumplimiento de los límites de emisión. Se pueden distinguir dos
conceptos diferentes en la limpieza de los gases: la depuración fría (o húmeda) y la caliente. Esta
última se considera ventajosa para los sistemas eficientes, altamente avanzados, debido a que se
alcanzan eficiencias globales y eléctricas más altas, y por el hecho de no generarse aguas residuales
contaminadas o condensados. Aún, cuando la gasificación puede ser vista como una técnica
probada y confiable para todas las plantas que generan electricidad, ya sea con turbinas a gas o bien
con motores a gas, la depuración del gas sigue siendo una restricción crucial. Los problemas
asociados con el proceso de depuración de gases incluyen: el control del proceso, el costo de la
disposición de los residuos de gasificación y los altos costos de inversión y operación de las
unidades de depuración de gases en sí mismas (CSTB 2000).
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Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
288
2.8. Combustión de otras biomasas
Se incluyen otros sólidos como bio-combustibles, tales como la paja y productos de cosechas, y los
combustibles líquidos tales como el aceite de “canola” (CAnadian Oil Low Acid). La combustión
de paja requiere técnicas de combustión que no sean sensibles a las escorias de cenizas. Como hay
mayores ingresos de materia mineral y cloro en comparación con la combustión de la madera, hay
un aumento de las emisiones de polvo, cloruro de hidrógeno (HCl), dibenzo-p-dioxinas
policloradas (PCDD) y dibenzo furanos policlorados (PCDF) (LfU 2002). En la subsección 4,
abajo, se presentan ejemplos de resultados de ensayos de emisión.
2.9.
Calderas de recuperación en la industria de la pulpa y el papel.
La fabricación de la pulpa utiliza métodos mecánicos, termomecánicos, químico-mecánicos y
químicos (véase sección V.C de las presentes directrices). En la producción de pulpa química las
fibras se rompen químicamente. Las sustancias químicas se usan en el proceso de cocción para
penetrar el lumen de la fibra y disolver la lignina de las paredes de la célula y dar acceso a la capa
intercelular o lamela media. La lignina tiene que ser removida de la capa, para liberar las fibras. De
estas forma la lignina y muchas otras sustancias orgánicas se ponen en solución. Las sustancias
químicas usadas en el proceso de pulpa al sulfato (Kraft) y al sulfito, se recuperan de esta solución
por combustión en caldera, lo cual también permite una recuperación de energía.
Las calderas de recuperación en la producción de pulpa al sulfato(Kraft) operan en un primer paso
bajo condiciones reductoras, dando lugar a la formación de sulfuro de sodio. Queda un residuo
fundido que consiste en sulfuro de sodio y carbonato de sodio. En el segundo y el tercer paso del
proceso de combustión, se suministra aire de combustión en etapas, para asegurar que la misma sea
completa. Aquí, se pueden incorporar los gases olorosos colectados.
Las calderas de recuperación en el proceso al sulfito no operan con combustión por etapas. La lejía
se quema en condiciones oxidantes con un exceso bajo de aire.
2.10
Combustión de turba
Dentro de la Unión Europea, la turba es un importante combustible en Irlanda y Finlandia. Las
tecnologías de combustión para turba son similares a las de combustión de carbón (sección VI.D de
las presentes directrices). Hoy en día, la turba se quema principalmente en calderas de lecho
fluidizado (combustión de lecho fluidizado de burbujeo o circulante). Estas calderas normalmente
poseen un consumo de combustible menor de 200 MW, producen calor y electricidad para la
industria local o para el sistema de calefacción del distrito. Las calderas que queman turba
usualmente también están diseñadas para quemar otros combustibles de bajo poder calórico y a
veces carbón. El aceite pesado se usa por lo general como combustible auxiliar de encendido.
Por sus características, la turba se puede co-combustionar con madera. Técnicamente, sería más
difícil usar sólo combustible en base a madera en las plantas existentes, por problemas de corrosión
e incrustaciones. La posibilidad de quemar turba también asegura que haya un suministro continuo
de combustible en áreas donde la disponibilidad de la madera es insuficiente para satisfacer la
demanda de combustible (Comisión Europea 2003).
3.
3.1
Medidas de control de emisiones
Medidas primarias y secundarias relevantes
La reducción de las emisiones de PCDD/PCDF incluye las medidas primarias y secundarias que se
resumen en la Tabla 2 (Baumbach y Zuberbühler 2002; CSTB 2000; LfU 2002).
Las medidas primarias relevantes son similares a aquellas usadas en el sector de incineración de
desechos. En el caso de biomasa sin tratar, las medidas secundarias se restringen al abatimiento de
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
289
polvo. Los incineradores más chicos pueden usar multiciclones para alcanzar concentraciones de
polvo en los gases de salida, del orden de 100–150 mg/Nm3. Los filtros de tela o los precipitadores
electrostáticos alcanzan concentraciones de polvo bien por debajo de los 50 mg/Nm3 (véase sección
III.C (iii) de las presentes directrices para la orientación general sobre depuración de gas de salida).
Corriente debajo de la combustión de desechos de madera, puede llevarse a cabo una limpieza
adicional de los gases de salida mediante procesos de absorción y/o adsorción. Generalmente sólo
se usan los procesos de adsorción debido a los menores costos. La inyección de sorbentes secos
(reactor de flujo incorporado) ha ganado mayor importancia corriente abajo de la combustión de la
madera debido a su simplicidad técnica y a su bajo costo. Una mezcla de sustancia cálcica y carbón
activado o carbón activado de lignito (carbón activado producido a partir de lignito) se usa
generalmente como agente de adsorción. Se pueden utilizar piedra caliza (CaCO3), cal (CaO) y cal
hidratada (Ca (OH)2). Mientras que los agentes cálcicos eliminan dióxido de azufre (SO2), cloruro
de hidrógeno (HCl) y fluoruro de hidrógeno (HF), los diversos tipos de carbón activado minimizan
las emisiones de metales pesados (mercurio, cadmio y arsénico), las emisiones de PCDD/PCDF y
las de hidrocarburos aromáticos policíclicos. Una mezcla típica que se usa en un reactor de flujo
por arrastre consiste en un 85-95% de agente cálcico y un 5-15% de carbón activado. Como medida
secundaria para la reducción de emisión de óxidos de nitrógeno (NOx), en particular corriente abajo
de las instalaciones para la combustión de desechos de madera a gran escala, se puede usar la
reducción selectiva no catalítica y también la catalítica.
Tabla 2. Medidas de control de emisión de PCDD/PCDF, para instalaciones de quema de
biomasa
Opciones de gestión
Medidas primarias
Control de la calidad
del combustible
Combustión completa
optimizada (p.ej.
reducción del exceso
de aire)
Tiempo de residencia
suficiente de los gases
en la zona caliente del
horno
Medidas secundarias
Abatimiento de polvo
eficiente
Inyección de sorbente
seco
Reducción catalítica
selectiva
Niveles de emisión
(%)
Nivel de emisión
resultante no
cuantificada
Costos estimados
El precio más alto del
combustible
Gestión / manejo de
riesgos
El alto contenido de
agua aumenta la
formación de
PCDD/PCDF
Sin costos adicionales
para las nuevas
instalaciones
Eficiencia media
Alta eficiencia
Inversión adicional:a
reducción catalítica
selectiva 110–180 %
Temperatura de filtro
< 200 °C
Necesidad de la
disposición de los
sorbentes necesarios
usados, no común en
plantas de combustión
que queman madera
virgen como biomasa
a. Porcentaje relacionado con la inversión para el horno, la caldera y el colector de polvo de las plantas de
combustión de madera con 1–10 MW de capacidad térmica.
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3.2.
290
Características del combustible
La calidad del combustible juega un rol fundamental en la formación de PCDD/PCDF, durante la
combustión de biomasa. Los PCDD/PCDF se forman siempre durante la combustión de la madera
vía precursores tales como fenoles y lignina o vía reacciones de novo en la presencia de carbón
particulado y cloro. Se pueden esperar altos niveles de emisión a partir de la combustión de madera
tratada (desecho de madera). Los residuos de madera (de desechos e industriales) a menudo
contienen diversos tipos de contaminantes (arseniato de cobre y cromo, pentaclorofenol, creosota,
adhesivos, resinas, pintura y otros revestimientos de superficie). Otra fuente importante de PCDD
puede ser la combustión de desechos de madera cargada con sal, en calderas de energía en fábricas
de pasta y papel (Lavric, Konnov y De Ruyck 2004).
La combustión de madera contaminada, como la de los desechos de maderas urbanas y de
demolición debería ser estrictamente limitada a instalaciones con depuradores de gases de salida
eficientes (Nussbaumer 2003).
El contenido de humedad de la biomasa puede ser alto, por lo que deben usarse secadores antes de
la combustión. Los secadores de vapor son considerados seguros y de bajo impacto ambiental. Otro
método se basa en el secado con los gases de salida, los cuales subsiguientemente se dirigen a la
chimenea. En este caso, son posibles las emisiones de compuestos orgánicos tales como parafinas o
compuestos aromáticos. (Comisión Europea 2003).
4
Salidas del proceso
4.1.
Formación de PCDD y PCDF en procesos de combustión
La reacción dominante que da lugar a la formación de PCDD/PCDF en los procesos de combustión
es la síntesis de novo. La Sección III.C (i) aporta información general sobre los mecanismos de
formación de PCDD/PCDF. Abajo se exponen consideraciones específicas para la combustión de
biomasa.
Las PCDD se pueden formar en ausencia de compuestos orgánicos clorados, siendo la presencia de
carbón particulado y de una fuente de cloro, suficiente. Las investigaciones realizadas en un horno
de combustión de parrilla /reja estática demostraron que la cantidad total de PCDD/PCDF y de
bifenilos policlorados coplanares (PCB) formada era proporcional al contenido de cloro de las
muestras de combustión, cuando la temperatura de la cámara de combustión era menor de 700 ºC.
Por otro lado, cuando la temperatura de la cámara de combustión era superior al 800 ºC, sólo
existía una ligera formación de PCDD/PCDF y de PCB coplanar, independientemente del
contenido de cloro del combustible (Yasuhara, Katami y Shibamoto 2003).
Las mejores condiciones de combustión en instalaciones de mayor tamaño tienden a influir sobre la
concentración de PCDD/PCDF. Los ensayos han demostrado que, aún cuando se procesaban
materiales que contenían cantidades altas de cloro, las concentraciones permanecían más bajas que
las provenientes de pequeñas instalaciones que usaban madera natural. Cuando se adicionaban
materiales halogenados se observaba una relación muy clara entre la concentración de monóxido de
carbono (CO) y las concentraciones de PCDD/PCDF. La influencia dominante que tiene la calidad
de la combustión sobre las concentraciones de PCDD/PCDF en las emisiones, se podía apreciar a
través del aumento de la concentración de CO y de la disminución simultánea de la temperatura de
los gases de salida (Lavric, Konnov y De Ruyck 2004).
4.2.
4.2.1.
Emisiones de PCDD/PCDF
Combustión de madera o desechos de madera
La influencia en la calidad del combustible y de las condiciones de combustión en las emisiones de
PCDD/PCDF se ilustra en las Tablas 3 y 4. La Tabla 3 da una visión general de los valores de
emisión observados para diferentes tipos de combustibles de madera quemados en hornos
industriales.
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Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
291
Tabla 3. Concentraciones de PCDD/PCDF para diferentes tipos de madera como
combustibles
Tipo de madera
Trozos de madera / leña (natural)
Astillas de madera (natural)
Desechos de madera
Tablas libres de metales pesados /
cloro
Tablas con PVC o cloruro de amonio
(NH4Cl)
Tablas con pentaclorofenol
PCDD/PCDF min.
ng EQT-I/m³ (a 11%
O2)a
0,02
0,004
0,03
0,03
PCDD/PCDF max.
ng EQT-I/m³ (a 11% O2)
0,13
0,88
18,00
0,10
0,05
12,28
0,21
5,14
a. 1 ng (nanogramo) = 1 × 10-12 kilogramo (1 × 10-9 gramo). Para información sobre medición de toxicidad
véase la sección I.C, párrafo 3 de las presentes directrices.
Fuente: Nussbaumer 2004.
Ensayos realizados en una instalación que poseía un filtro cerámico y reducción catalítica selectiva,
demostró que se producía una significativa formación de PCDD en el filtro a la temperatura de 300
ºC, así como la destrucción de PCDD en el catalizador posterior (Tabla 4). Estos ensayos mostraron
que los desechos de madera pueden incrementar las emisiones de una misma instalación, en un
factor de 20 comparados con los provenientes de madera sin tratar (Nussbaumer 2004).
Tabla 4. Resultados de ensayos para instalaciones con filtros de cerámica y reducción
catalítica selectiva
PCDD/PCDF en el gas
sin tratar
PCDD/PCDF después del
filtro
PCDD/PCDF en el gas
limpio
Temperatura del filtro de
cerámica
Temperatura del
catalizador
Unidad ( a 11%
O2)
ng TE/Nm3
0,083
0,095
Desecho de
madera
17,76
ng TE/Nm3
0,836
2,947
78,25
ng TE/Nm3
0,052
0,189
8,18
°C
330
300
300
°C
240
230
230
Madera
Tablero
Una revisión completa de los resultados de los ensayos PCDD/PCDF provenientes de instalaciones
que queman madera se puede encontrar en Lavric, Konnov y De Ruyck 2004.
4.2.2.
Combustión de otras biomasas
Launhardt y Thoma ensayaron diversos biocombustibles herbáceos (paja, cereales de plantas
completos y deperdicios de otras hierbas para forraje) y madera de abeto para evaluar su
potencialidad para formación de PCDD/PCDF, fenoles policlorados, bencenos policlorados e
hidrocarburos aromáticos policíclicos durante la combustión. Las pruebas se llevaron a cabo en
hornos que podían utilizar varios combustibles distintos cargados automáticamente, de aplicaciones
domésticas, de 50kWth de potencia. Las condiciones relativamente uniformes de la combustión se
indicaron a través de los resultados de las emisiones de CO. Se analizaron gases de salida y
diferentes fracciones de cenizas. La concentración de PCDD estaba en el rango de 0,052-0,891 ng
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292
EQT-I/Nm3 a 13% de O2 (Tabla 5). Todas las emisiones procedentes de la madera estaban a un
nivel relativamente bajo. Se detectaron incrementos en las emisiones del orden de 10 a 25 veces
más altas de PCDD/PCDF, fenoles policlorados y bencenos policlorados cuando se usaron
combustibles herbáceos (Lavric, Konnov y De Ruyck 2004).
Tabla 5. Emisiones de PCDD/PCDF procedentes de diferentes tipos de biomasa
Tipo de combustible
Madera (abeto)
Paja (trigo)
Heno / hierbas para forraje
Triticale
Pellets de canola
PCDD/PCDF
ng EQT-I/m³
0,052
0,656
0,891
0,052
0,245
Fuente: LfU 2002.
Los datos de emisión de PCDD/PCDF para la combustión de biomasa líquida son escasos. Los
ensayos en un motor de aceite de canola para producción combinada de calor y energía (90 kWth)
mostraron que las concentraciones de PCDD/PCDF eran del orden de 4–7 pg EQT/m3. Las
concentraciones de PCB ascendieron a 40–81 ng/m3 (LfU 2002).
4.2.3.
Combustión de licor negro
La Tabla 6 muestra factores de emisión seleccionados de calderas de recuperación de licor negro
del proceso Kraft.
Tabla 6. Las emisiones de PCDD/PCDF procedentes de calderas de recuperación de licor
negro del proceso Kraft
Combustible
Sólidos de
licor negro
4.2.4.
Factor de emisión (EQTI)
0,10–0,15 ng/kg
0,029–0,065 ng/kg
0,07 ng/kg
Factor de emisión (EQTOMS)
0,10–0,16 ng/kg
0,028–0,072 ng/kg
Referencia
EPA 2000
EPA 2000
PNUMA 2003
Combustión de turba
En la Comisión Europea 2003, se informaron emisiones de PCDD procedentes de una caldera de
lecho fluidizado equipada con un filtro de tela que quemaba 50% de turba y 50% de corteza. Las
emisiones de PCDD/PCDF llegaron a 0,008 ng EQT/Nm3 (nivel de emisión de polvo: 10 mg/Nm3).
4.2.5.
Otras liberaciones de PCDD/PCDF procedentes de combustión de biomasa
Los PCDD /PCDF se descargan junto con los residuos sólidos de combustión, tales como cenizas
de fondo y cenizas volantes. En general las concentraciones de PCDD/PCDF aumentan con la
disminución del tamaño de partícula (LfU 2002). Por lo tanto, las concentraciones de
contaminantes en las cenizas volantes tienden a ser más altas que las de las cenizas de fondo.
Pohlandt y Marutzky analizaron el horno, la caldera y la ceniza volante. Las muestras se tomaron
en diferentes plantas, en una industria del trabajo de la madera y en un ahumadero, como así
también a partir de la combustión de madera impregnada con un preservante inorgánico,
consistente en boro, cromo y cobre, en un horno de laboratorio de dos etapas. Ellos encontraron
que las cenizas volantes exhibían los niveles más altos de PCDD/PCDF. Las concentraciones de
PCDD/PCDF en las cenizas que se originan de la madera impregnada eran más altas que aquellas
procedentes de la combustión de la madera impregnada diluida, pero estaba por debajo de aquella
determinada para la ceniza volante de las plantas que quemaban madera industrial. La
concentración de PCDD en la ceniza volante era más alta que la de ceniza de fondo. Esta
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
293
observación fue confirmada por Wunderli et al. y Yamamura et al. (Lavric, Konnov y De Ruyck
2004).
Particularmente en el caso de la combustión de desechos de madera las cenizas volantes captadas
deben ser dispuestas en forma ambientalmente racional.
Las cenizas volantes que provienen de unidades de combustión de paja deben disponerse
adecuadamente, en principio, debido a su alto contenido de cadmio. Las cenizas de fondo por lo
general se regresan a los campos o se usan como material para la construcción de caminos
(Comisión Europea 2003).
5.
Las mejores técnicas disponibles y las mejores prácticas ambientales
5.1. Medidas primarias y optimización de procesos para reducir las emisiones de
PCDD/PCDF
(Nussbaumer and Hasler 1998)
a. Prevención de incineración ilegal;
b. Limitación estricta para la combustión de madera contaminada, tal como
desechos de madera urbana y de demolición en instalaciones con depuradores de
gases de salida eficientes:
c. Tecnología de combustión optimizada: Mejora en la combustión total de gases, y
de las cenizas volantes y reducción contenido de polvo
•
Reducción de la relación de aire en exceso a < 1,5–2;
•
Buena calidad de mezclado de aire y gas (alta turbulencia)
•
Tiempo de residencia suficiente en la zona caliente;
•
Mínimo disturbio del lecho incandescente y distribución homogénea
del aire primario;
•
Incorporación opcional de sistema de reducción selectiva no catalítica
para reducción de NOx;
d. Medidas en la caldera:
i. Mínimo tiempo de residencia en el rango de temperatura entre 180ºC y
500ºC y mínima posibilidad de deposición de polvo;
e.
Operación optimizada de la planta:
1. Aplicación de tecnologías avanzadas de control de la combustión para
asegurar que, en la práctica, la misma resulte óptima;
2. Operación estacionaria, sin operación encendido / apagado y
prevención de cambios rápidos de calor y demanda;
3. Limpieza de la zona caliente de los gases de salida a intervalos
regulares.
5.2.
Medidas secundarias
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
294
1. Depuración de gas optimizada:
•
Enfriamiento rápido de los gases de combustión (< 200 °C), antes de
pasar por los filtros, para evitar la ventana de reformación de novo (o
la síntesis);
•
Separación de PCDD/PCDF en los separadores de polvo
(precipitadores electrostáticos, filtros de tela) en combinación con
inyección de sorbentes (de ser necesario);
2. Destrucción opcional de PCDD/PCDF por oxidación catalítica, es decir, en
combinación con reducción selectiva catalítica para reducción de NOx .
6.
Desempeño y niveles de emisión alcanzables
Para las plantas que queman biomasa, particularmente para instalaciones que queman madera,
generalmente se consideran alcanzables niveles por debajo de 0,1 ng EQT-I/m3.
7.
Desempeño de monitoreo e informe
Las emisiones de PCDD/PCDF se deberían monitorear de acuerdo a los métodos estandarizados
internacionales.
Para asegurar la combustión completa los hornos deberían estar equipados con instrumentos de
medida que determinen en forma continua las concentraciones másicas de las emisiones de
monóxido de carbono.
Para asegurar el desempeño del equipo de control de emisión, los hornos deberían estar equipados
con instrumentos de medida que permitan determinar en forma continua las concentraciones
másicas de emisiones de polvo cualitativa y cuantitativamente (de acuerdo a los requerimientos de
las diferentes plantas).
Además, los procedimientos de control de calidad deberían implementarse teniendo en
consideración la composición del combustible.
Referencias
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des Ausbrandes bei gleichzeitiger NOx-Minderung bei der Holzverbrennung im gewerblichen
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EPA (Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos de Norteamérica). 2000. Reevaluación de Exposición y Salud Humana a 2,3,7,8-Tetraclorodibenzo-p-dioxina (TCDD) y
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los EE.UU. Vol. 2: Fuentes de Compuestos del tipo de las Dioxinas en los EE.UU. Borrador de
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
Informe
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EPA,
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295
D.C.
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IEA Bioenergy. www.ieabioenergy-task32.com.
Lavric E.D., Konnov A.A. y De Ruyck J. 2004. “Niveles de Dioxinas en la Combustión de
Madera: Revisión.” Biomass and Bioenergy 26:115–145.
LfU (Bayerisches Landesamt für Umweltschutz). 2002. Energetische Nutzung nachwachsender
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Nussbaumer T. 2003. “Combustión y Co-combustión de Biomasa: Aspectos fundamentales,
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Yasuhara A., Katami T. y Shibamoto T. 2003. “Formación de PCDDs, PCDFs, y PCBs Coplanares
a partir de la Incineración de Maderas Varias en Presencia de Cloruros.” Environ. Sci. Technol.
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Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
VI.C.
296
Procesos de fabricación de productos químicos que
liberan productos químicos listados en el Anexo C
Resumen
Esta sección enfoca los procesos de manufactura de productos químicos industriales que
podrían generar, teóricamente, contaminantes orgánicos persistentes (particularmente aquéllos
listados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo). La mayoría de los procesos descritos
comparten etapas comunes, incluída la cloración de materias primas orgánicas o inorgánicas,
purificación de los productos, separación de las corrientes de productos (usualmente por
destilación), destrucción de subproductos de alto peso molecular y reciclado o comercialización
de cloruro de hidrógeno. La eficiente separación y destrucción de los subproductos orgánicos
clorados, que podrían incluir contaminantes orgánicos persistentes, resulta clave para las
mejores técnicas disponibles aplicables a estos procesos, como es el caso de la orientación
asociada a cualquier proceso de incineración incorporado. Para algunos productos también se
presentan procesos de manufactura modernizados, que reducen la formación de contaminantes
orgánicos persistentes.
1.
1.1.
Descripción del proceso
Introducción a los procesos químicos orgánicos
Esta sección se focaliza en los procesos de manufactura de productos químicos industriales que
podrían generar, teóricamente, contaminantes orgánicos persistentes (particularmente aquellos
listados en el Anexo C del Convenio de Estocolmo). Los procesos de cloración se usan en la
síntesis de cientos de sustancias químicas y especialidades industriales (Wiley Interscience 2000;
World Chlorine Council 2002). La química del cloro también se usa en procesos donde los
productos finales no contienen átomos de cloro. Sin embargo, en las condiciones de operación
modernas generalmente estos procesos no son la fuente principal de emisión de sustancias químicas
listadas en el Anexo C (UNEP 2003; EPA 2001).
Muchos de los principios generales desarrollados aquí – incluidos el uso más eficiente de materias
primas y la minimización de sub-productos y desechos – son los principios que sostienen a los
procesos más económicos y de mejor desempeño ambiental, en forma consistente con los
principios modernos de lo que se denomina la química y la ingeniería verde. Estos principios
también se pueden aplicar a un número mucho mayor de procesos de fabricación que se usan para
producir una amplia gama de sustancias químicas finas (especialidades de bajo volumen),
incluyendo pesticidas y productos farmacéuticos. La producción de tales sustancias químicas
depende de las propiedades únicas del cloro que lo hacen valioso como herramienta de síntesis.
Una lista de los procesos que conducen a estas sustancias químicas se incluye en el Anexo I de esta
sección (Wiley Interscience 2000). Está más allá del alcance de esta sección intentar definir las
mejores técnicas disponibles y las mejores prácticas ambientales para cada uno de estos procesos
en forma individual; en su lugar, se examinarán los aspectos comunes a todos ellos y la forma de
encarar prácticas comunes para reducir la formación, y en particular la liberación de sustancias
químicas listadas en el Anexo C del Convenio de Estocolmo.
La mayoría de los procesos incluyen un hidrocarburo saturado o insaturado, que se trata con cloro
elemental y, en la mayoría de los procesos, con un catalizador. Las reacciones pueden ser adiciones
electrofílicas a olefinas, cloración de compuestos aromáticos y ruptura homolítica de enlaces
carbono-hidrógeno con posterior formación del alifático clorado. En muchos casos, los átomos de
cloro están presentes en el producto final. En cambio, en algunos procesos (por ejemplo, la adición
de un alcohol o una amina a fosgeno para producir, por ejemplo, policarbonato y poliuretano) no
hay átomos de cloro presentes en el producto final. Además, la mayoría de los procesos incluyen la
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
297
generación de cloruro de hidrógeno (HCl) como producto secundario, vía deshidrohalogenación o
reacción por radicales libres de cloro con hidrógeno alifático (Figuras 1 y 2).
Los productos de estas reacciones varían en rendimiento total y pureza, y como virtualmente ocurre
con todos los procesos químicos industriales se requiere la purificación del producto antes de su
salida a la venta o para su ulterior uso interno. La purificación puede involucrar la separación de
una mezcla de productos comercializables – en muchos casos de una única reacción resulta un
espectro de productos útiles – o la separación de éstos, de los subproductos de alto peso molecular,
que se formarán inevitablemente. Para la mayoría de las sustancias orgánicas y para algunas
inorgánicas, esta etapa de purificación involucra la destilación.
Generalmente los sub-productos de alto peso molecular no son comercializables como tales. En
algunos casos deben ser oxidados térmicamente, obteniéndose HCl, monóxido de carbono (CO) y
dióxido de carbono (CO2) como productos de oxidación. El HCl se recupera y se reusa como parte
integral del proceso. En algunos casos se los considera como desechos a ser destruidos,
generalmente son quemados como desechos peligrosos, aunque es común la recuperación del HCl.
Figura 1. Vista general del proceso
1.2.
Cloruro de hidrógeno como producto secundario
El cloruro de hidrógeno (HCl) es manejado en una o más de las siguientes formas: Se puede
simplemente neutralizar y descargar como sal (cloruro de sodio), sin embargo, en algunos procesos
el HCl generado puede constituir una cantidad importante respecto de la cantidad de cloro usada
efectivamente, por lo cual su neutralización y descarga representan un gran costo por la pérdida de
una potencial materia prima.
El HCl se puede recuperar, hidratar y luego vender como el producto comercial ácido muriático
(ácido clorhídrico) o se puede usar para ajustar el pH en las celdas cloro-álcali. De esta forma algo
de HCl se recicla electrolíticamente a cloro. En los Estados Unidos de Norteamérica se han
analizado dibenzo-p-dioxinas policloradas (PCDD) y dibenzofuranos policlorados (PCDF) en el
ácido muriático y se encontró alrededor de 20 pg de EQT-I/L (0,004 g EQT-I/año para la
producción de Estados Unidos) (Carroll et al. 1997).11
11
Para información sobre medida de toxicidad véase la sección I.C., párrafo 3 de las presentes directrices
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
298
El HCl también se puede secar, oxidar catalíticamente y en la presencia de materia prima orgánica,
reaccionar como cloro elemental para generar más del producto deseado. El proceso por el cual se
realizan estas operaciones se denomina oxicloración y a menudo constituye un método valioso de
reciclado dentro del proceso para evitar la perdida del insumo valioso de cloro
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Figura 2. Procesos C1 y C2
(Wiley Interscience 2000)
HCl, O2, Cat
(Oxicloración)
CH2=CH2
Etileno
HCl, AlCl3
Cl2, FeCl3
50º C
CH2CH2Cl
Cloruro de etileno
CCl2=CCl2
Tetracloro etileno
CH2=CHCl
Cloruro de vinilo
CH2ClCH2Cl
1,2-Dicloroetano
(dicloruro de etileno)
Calor, exceso
de Cl2
CCl4
Tetracloruro de carbón
CH3CHCl2
1,1-Dicloroetano
HCl, FeCl3
50º C
Cl2
400º C
Cl2
1,1,1,2- y1,1,2,2
Tetracloroetano
y pentacloroetano
425º C
CH3CCl3
1,1,1-Tricloroetano
NaOH o Cal
HCl,
FeCl3
CH2=CCl2
Cloruro de viniliden
Cl2
CHCl3
Cloroformo
Cl2
CH2Cl2
Cloruro de metileno
Cl2
Metanol
Metano
HCl, Al2O3
Cl2
Calor o luz
CH3Cl
Cloruro de metilo
Cl2
CH2ClCHCl2
1,1,2-Tricloroetano
CHCl=CCl2
Tricloroetileno
CCl2=CCl2
Tetracloroetileno
Calor
S SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
1.3.
300
Cloración directa
La adición de radicales libres de cloro a los hidrocarburos alifáticos, generalmente metano, y la
adición electrofílica directa de un halógeno a un alqueno son reacciones bien conocidas en la
química orgánica básica. Cuando se usa en la industria, la primera es catalizada por luz y la última
es una operación que se lleva a cabo, normalmente a baja temperatura, catalizada con cloruro
férrico (FeCl3) (Sitio web: OxyVinyls). En la primera, es deseable un mecanismo por radicales
libres. En cambio en la última, mediante radicales libres se pueden formar reacciones colaterales
improductivas, que pueden ser inhibidas con bajas concentraciones de oxígeno.
En los procesos de cloración directa de hidrocarburos alifáticos, prácticamente existe poca o casi
nula posibilidad de formación de contaminantes orgánicos persistentes como sub-productos: Los
materiales aromáticos también se pueden clorar directamente mediante un catalizador ácido de
Lewis. La presencia de aromáticos clorados como productos del proceso, deja abierta la posibilidad
de generación de contaminantes orgánicos persistentes bajo las mismas condiciones.
1.4.
Oxicloración
En la oxicloración las sustancias orgánicas, tales como el etileno, reaccionan con HCl seco y con
aire u oxígeno puro, en una reacción de catálisis heterogénea (Figure 3). Un ejemplo de esto es la
reacción que involucra HCl, oxígeno y etileno para formar dicloruro de etileno y agua.
C2H4 + 2HCl + ½O2
C2H4Cl2 + H2O
Si bien hay muchos procesos de oxicloración comerciales diferentes, en todos, la reacción se lleva
a cabo en fase vapor sobre un catalizador Deacon modificado. A diferencia del proceso Deacon
(que usa aire u oxígeno para oxidar HCl a Cl2 y H2O, bajo acción del calor y un catalizador), la
oxicloración del etileno ocurre rápidamente a temperaturas muy por debajo de aquellas requeridas
para la oxidación del HCl per se. Generalmente el catalizador contiene cloruro cúprico (CuCl2)
como ingrediente primario activo, impregnado sobre un soporte poroso como la alúmina, y
también, puede contener otros numerosos aditivos.
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
301
Figura 3. Diagrama de flujo de la oxicloración.
Fuente: Vinnolit website.
La reacción de oxicloración genera calor y por lo tanto requiere enfriamiento para el control de la
temperatura, lo cual es esencial para la producción eficiente de dicloruro de etileno. Si bien hay una
temperatura mínima efectiva para las reacciones, las temperaturas excesivamente altas dentro del
reactor conducen a la generación de más sub-productos, principalmente a través del aumento de la
oxidación del etileno a óxidos de carbono y por el aumento del craqueo del dicloruro de etileno.
Este craqueo produce el monómero cloruro de vinilo y en consecuencia, las posteriores etapas de
oxicloración y de craqueo pueden llevar progresivamente a la formación de sub-productos de
mayor peso molecular con mayores niveles de sustitución de cloro. Las temperaturas excesivas (>
300 °C), a su vez pueden desactivar al catalizador por el aumento de la sublimación de CuCl2. Hay
un fuerte incentivo comercial para evitar aquellas condiciones de reacción (sobrecalentamiento)
que tienen potencialidad para conducir a la producción de sub-productos policlorados.
Hay dos tipos de sistemas de catalizadores usados en la oxicloración: el lecho fijo y el lecho
fluidizado. Ambos pueden considerarse como mejores técnicas disponibles (European Commission
2003b).
1.4.1.
Oxicloración de lecho fijo
Los reactores de lecho fijo se parecen a intercambiadores de calor multitubos, con el catalizador de
relleno dispuesto en tubos verticales sujetos en los extremos (parte inferior y superior) por una
carcaza externa (cuerpo) o camisa. Es importante que el relleno del catalizador dentro de los tubos
sea uniforme para asegurar una caída de presión, un caudal y un tiempo de residencia uniformes en
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
302
cada uno de los tubos. El calor de la reacción se remueve generando vapor en la camisa del
reactor, o haciendo pasar a través del mismo algún otro fluido que permita la transferencia de calor.
El control de temperatura en estas reacciones es importante. La tendencia a desarrollar puntos
calientes en un lecho fijo se puede minimizar, empaquetando los tubos del reactor con una mezcla
del catalizador activo y diluyente inerte, en proporciones que varían a lo largo de la longitud de los
tubos, de forma tal de que haya una baja actividad catalítica en la entrada, pero que la misma se
vaya incrementando regulamente hasta un máximo en la salida.
En forma alternativa, los tubos pueden estar empaquetados con un catalizador formulado para tener
un gradiente de actividad a lo largo de los tubos. En los lechos fijos de oxicloración se pueden usar
reactores múltiples en serie de forma tal de aportar un gradiente de actividad similar. El uso de
oxígeno puro en lugar de aire como alimentación permite bajar la temperatura y de esta forma
disminuir la formación de sub-productos clorados; sin embargo, este aspecto debe balancearse
contra el costo de la energía gastada en la producción del oxígeno puro. La incorporación del aire u
oxígeno por etapas y la graduación de la actividad del catalizador, permiten achatar el perfil de
temperatura y mejorar el control de la misma. (OxyVinyls website).
1.4.2.
Oxicloración en lecho fluido
Estos reactores generalmente son recipientes cilíndricos verticales, equipados con una rejilla de
soporte y un sistema de alimentación por rociadores, diseñado para permitir una buena fluidización
y distribución de la alimentación. Contienen serpentines de enfriamiento interno para la disipación
de calor, y usan ciclones internos o externos para minimizar el arrastre catalizador. La fluidización
del catalizador asegura el contacto íntimo entre la alimentación, los vapores del producto, el
catalizador y las superficies de transferencia de calor; dando como resultado una temperatura
uniforme dentro del reactor. El calor de la reacción se remueve generando vapor dentro de los
serpentines de enfriamiento, o haciendo pasar a través de ellos algún otro medio de transferencia
térmico a través de él.
Generalmente, un reactor de lecho fluidizado para oxicloración opera a temperaturas de operación
de entre 220 °–245 °C y a presiones manométricas de entre 150–500 kPa (22–73 psig). La
oxicloración en reactores de lecho fijo opera por lo general a temperaturas (230 °–300 °C) y
presiones manométricas de 150–1.400 kPa (22–203 psig) más altas. Los sub-productos clorados de
la oxicloración del etileno incluyen típicamente al 1,1,2-tricloroetano, al cloroformo, al tetracloruro
de carbono, al cloruro de etilo, al cloral, al 2-chloroethanol, a todos los congéneres del cloroetileno,
y a compuestos de mayor punto de ebullición (OxyVinyls website).
1.5
Aislamiento del producto principal
Otra faceta común de estos procesos es la necesidad de purificar los productos que se vayan a
vender o usar en procesos posteriores. Virtualmente, en todos los casos, los productos de la
reacción orgánica serán destilados. La destilación fraccionada separa las corrientes de los productos
deseados y de aquellos materiales de alto peso molecular no deseados, llamados colas pesadas o
alquitranes.
En la Unión Europea, la Directiva de Control y Prevención de la Contaminación Integrados
requiere el uso de las mejores técnicas disponibles para otorgar un permiso a una planta. Para
facilitar este proceso, se elaboraron documentos de referencia sobre las mejores técnicas
disponibles (BREFs) en el marco de la Directiva, a cargo del European IPPC Bureau. Algunas de
estas son importantes para la aplicación de las mejores técnicas disponibles en los procesos que
usan cloración: por ejemplo, el BREF relacionado con los procesos de producción de sustancias
químicas orgánicas en grandes volúmenes, elaborado bajo la Directiva IPPC, trata el tema de la
destilación (European Commission 2003b).
La destilación es una operación unitaria estándar de ingeniería. Se basa en la vaporización y en la
condensación secuencial de líquido en una columna, que por lo general contiene un relleno o platos
para maximizar el área superficial interna. El vapor que alcanza el tope de la columna está
enriquecido en el material de punto de ebullición más bajo presente en la mezcla de destilación.
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303
El diseño y operación de las unidades de destilación están muy entendidos, tanto en la teoría como
en la práctica de las separaciones. Para materiales no azeotrópicos con amplias diferencias entre los
puntos de ebullición –por ejemplo, el cloruro de vinilo y las PCDD/PCDF – se pueden llevar a
cabo separaciones virtualmente completas en una columna bien diseñada y operada (Sitio web
ChEResources ).
Los materiales deseados se aíslan y se transportan en estado líquido. Para los materiales con
puntos de ebullición por encima de la temperatura ambiente (por ejemplo, dicloruro de etileno) se
usan recipientes cerrados pero no presurizados. Para los materiales con punto de ebullición por
debajo de la temperatura ambiente (por ejemplo, cloruro de vinilo, cloro) se usan contenedores
presurizados.
Algunas de las separaciones de productos no se realizan por la destilación. En principio, se pueden
emplear para materiales específicos, técnicas similarmente útiles y rigurosas (por ejemplo, la
recristalización). En la medida en que estas prácticas puedan demostrar resultados similares, tales
como la aislación de sub-productos en una corriente separada, podrán en algunas circunstancias,
calificar como mejores técnicas disponibles.
1.6.
Destrucción de sub-productos
Los materiales no deseados, incluídas de colas pesadas, por lo general se destruyen en procesos
térmicos, con o sin oxígeno. La Figura 4, muestra un prototipo de un tren de destrucción de colas
pesadas con recuperación de HCl.
Cuando hay emisiones al aire, agua y con sólidos procedentes de estos procesos, las corrientes se
pueden analizar y tratar por contaminación con sustancias químicas listadas en el Anexo C. En
muchos países los sistemas de tratamiento están bien definidos por la regulación. Existe
información adicional, disponible en los BREF relacionados con procesos químicos orgánicos de
grandes volúmenes y sobre tratamiento de agua y gas de salida originados del sector químico.
Por lo general, las mejores técnicas disponibles para los efluentes gaseosos pueden involucrar la
recuperación y el reciclado de HCl, la combustión de trazas volátiles, la depuración de corrientes
de salida del incinerador mediante agua, soluciones alcalinas y alcalinas secas, adición de carbón
activado y filtros de mangas para la remoción de material particulado. Estas técnicas pueden usarse
solas o en combinación. El tratamiento de los efluentes líquidos puede involucrar la incorporación
y recuperación (condensación o absorción) de materiales volátiles del agua.
La purificación biológica posterior de las corrientes líquidas con remoción de sólidos se realiza en
un sistema de tratamiento de agua a tal fin. Se tendrán en cuenta las mejores técnicas disponibles
para la gestión de ambas corrientes, cuando se otorguen los permisos para las instalaciones que
queman colas pesadas,
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304
Figura 4. Destrucción de sub-producto
1.7.
Resumen: Aspectos en común de los procesos orgánicos
La Figura 5 resume en forma genérica muchos de los procesos descriptos, incluyendo la cloración
de las materias primas orgánicas e inorgánicas, la purificación de los productos, la separación de
las corrientes para reciclar (HCl, calderas de media), destrucción de sub-productos (calderas de alta
para orgánicos), y la separación de los productos para la comercialización (calderas de baja, HCl,
productos finales).
La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos destaca: “Cuatro mecanismos
principales se han postulado para la formación de dioxinas y furanos halogenadas en la
manufactura de compuestos orgánicos halogenados; (1) la halogenación directa de las dioxinas o
furanos...; (2) la reacción de un halógeno en posición orto con un fenato (3) la pérdida de halógeno
(Ej. cloro o bromo) a partir de fenatos halogenados para formar furanos halogenados...; y (4)
reacciones entre halógenos, sustituidos en posiciones orto y meta” (EPA 1997).
El mecanismo (1) asume la existencia de una estructura anillo de PCDD o PCDF preformada;
posiblemente no halogenada. Los mecanismos 2-4 describen reacciones de haluros aromáticos o
fenoles halogenados. Numerosos factores influyen en la cantidad de PCDD y PCDF, que pueden
formarse en un dado proceso de manufactura, incluyendo la temperatura, el pH, el catalizador, y las
cinéticas de las reacciones (EPA 1997). La influencia de estos factores puede modularse por la
química específica: por ejemplo, la presencia de materiales orgánicos alifáticos o aromáticos.
De la misma forma, Fiedler et al. (2000) señalan que, la probabilidad de generación de
PCDD/PCDF en un proceso químico para la fabricación de materiales que contienen cloro, en
general, decrece en el siguiente orden clorofenoles > clorobencenos > cloruros alifáticos > cloruros
inorgánicos. Esto puede ser modulado por otras condiciones de reacción.
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305
Figura 5. Diagrama de bloque de un proceso orgánico genérico
1.8.
Introducción a los procesos químicos inorgánicos
El cloro se usa en la generación de compuestos inorgánicos, quedando en el producto final (NaOCl,
ClO2, FeCl3, AlCl3, ZnCl2, etc.) o simplemente es utilizado en el proceso (TiO2, Si). Estos
compuestos inorgánicos se pueden usar como reactivo estequiométrico (NaOCl, ClO2) o como
catalizadores (FeCl3, AlCl3, ZnCl2, etc.). Hay dos procesos identificados en la manufactura
relacionada con la química inorgánica, que producen algunas de las sustancias químicas listadas en
el Anexo C: el proceso con cloruro para la fabricación de dióxido de titanio (TiO2) por algunos
fabricantes y la producción de cloruro de magnesio anhidro (MgCl2), un intermediario en la
fabricación de magnesio metálico. Otros procesos de carbo-cloración de metales por purificación
del mineral pueden involucrar condiciones similares.
1.9.
Dióxido de titanio
Hay dos procesos para la fabricación de dióxido de titanio (TiO2): el proceso de cloruro y el
proceso de sulfato. Estos procesos presentan un interesante caso de estudio: el primero produce
muchos menos desechos, pero en determinadas circunstancias, puede dar lugar a la generación de
contaminantes orgánicos persistentes. El último involucra muchos más desechos pertenecientes a
otras categorías.
El proceso de cloruro ha crecido en su uso en los últimos treinta años debido al carácter compacto
del mismo, a la posibilidad del reciclado de los materiales de proceso, a las mejores propiedades
del producto y a la considerablemente menor generación de desechos. El mineral de TiO2 según sea
rutilo o ilmenita – que contienen otros óxidos metálicos – se clora a alta temperatura para producir
TiCl4, un líquido estable, que se puede destilar. Los otros haluros metálicos se eliminan luego del
enfriamiento. El TiCl4 luego es purificado y oxidado con O2, liberando cloro, que se recicla en el
proceso. El proceso de oxidación se favorece termodinámicamente a temperaturas por encima de
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306
600 ºC. Una vista general del proceso de cloruro se muestra en la Figura 6, una descripción más
completa del proceso al sulfato se encuentra en el párrafo 3.1 abajo.
Figure 6. Proceso del cloruro para la manufactura de dióxido de titanio
1.10. Cloruro de magnesio anhidro
El cloruro de magnesio se puede producir por una reacción de óxido de magnesio (MgO) y coque
con cloro elemental a 700-800 ºC. Los detalles de este proceso y las emisiones se dan en la sección
VI. B (iii) de las presentes directrices (producción de magnesio).
2.
Fuentes potenciales de sustancias químicas listadas en el Anexo
C
La presencia o generación de materiales aromáticos es de central importancia en la formación de
las estructuras básicas de PCDD/PCDF. Esos materiales deben, en cierto punto, ser sujetos a
cloracion. PNUMA 2003 señala que para los procesos químicos, la generación de PCDD/PCDF se
puede ver favorecida cuando en los procesos se utilicen, solo o conjuntamente, cloro elemental,
elevada temperatura, condiciones alcalinas y una fuente de radicales libres.
2.1.
Proceso de oxicloración
La presencia de calor, cloro elemental, catalizador de cloruro de cobre y material orgánico,
contribuye a que el proceso de oxicloración sea una fuente potencial de sustancias químicas listadas
en el Anexo C. Los compuestos aromáticos pueden generarse en los procesos de alta temperatura y
pueden también ingresar con el material de alimentación, incluyendo HCl y aire. Las condiciones
en un reactor de oxicloración son, en alguna medida, similares a aquellas que se encuentran en un
incinerador corriente abajo de la zona de combustión, pero pueden o no contener cantidades de
carbón elemental tipo hollín o hidrocarburos aromáticos policíclicos, que contribuyan a la
formación de novo de PCDF (Lenoir et al. 2001; OxyVinyls website). Las sustancias químicas
listadas en el Anexo C que se crean en este proceso, virtualmente pueden ser removidas del
producto y aisladas en los materiales de alto punto de ebullición (colas pesadas) como resultado del
proceso de destilación.
Algunas sustancias químicas listadas en el Anexo C, quedarán adheridas a las partículas del
catalizador. En los casos de los sistemas de lecho fijo, éstas pueden formar parte del catalizador
agotado que se saca de servicio. Este material se puede tratar térmicamente para destruir las
sustancias orgánicas adsorbidas o disponerse en un relleno de seguridad. En los reactores, las
partículas del catalizador del lecho fluidizado sufren una contracción / desgaste de tamaño por
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307
erosión y pueden entrar a la corriente de vapor. Estas partículas eventualmente aparecen en los
desechos sólidos o en los biosólidos removidos al final del tratamiento de efluentes.
2.1.1.
Proceso de acetileno para el cloruro de vinilo
El uso del proceso para la producción de dicloruro de etileno, y el posterior craqueo a cloruro de
vinilo, en los últimos cincuenta años ha reemplazado ampliamente – pero no totalmente- al proceso
de obtención de esta sustancia vía la ruta del acetileno. En el proceso del acetileno, el óxido de
calcio y el carbón se calientan intensamente, en forma conjunta, para producir carburo de calcio
(CaC2). Cuando éste reacciona con el agua se produce acetileno. El cloruro de vinilo resulta como
consecuencia de la reacción de adición, mediada por catalizador, de HCl al acetileno. Debido al uso
decreciente de este proceso en los tiempos actuales -cuando es posible contar con procedimientos
analíticos bien definidos para la detección de contaminantes orgánicos persistente-, poco se sabe de
la generación y concentración de tales contaminantes en los materiales y desechos.
2.2.
Otros procesos de contacto en con cloro elemental
Existe alguna evidencia de que el cloro elemental en contacto con equipos de proceso de síntesis
orgánica (sellos, juntas, equipos de fibra de vidrio), que puedan contener compuestos aromáticos,
hidrocarburos aromáticos policíclicos o carbón elemental, puede dar lugar a sustancias químicas
listadas en el Anexo C, generalmente PCDF. En ciertos procesos, en los cuales los materiales de
alto punto de ebullición o los condensados se separan del cloro elemental elaborado y no se
reciclan al proceso, se pueden encontrar sustancias químicas del Anexo C en los efluentes sólidos o
líquidos.
2.3.
Dióxido de titanio, proceso de cloro
La presencia de coque, cloro, metales y temperatura elevada puede dar lugar a la formación de las
PCDD y los PCDF análogos a los generados en la oxicloración. De formarse PCDD/PCDF, se
espera que se encuentren distribuidas/os dentro de la(s) corriente(s) que contienen coque.
2.4.
Destrucción del sub-producto
Hay tres tipos de tratamientos de desechos: la combustión de los desechos peligrosos, la oxidación
térmica y la oxidación catalítica. Algunos detalles de cada uno se presentan el capítulo sobre
dicloruro de etileno y cloruro de vinilo - en European Commission 2003 b -. Cuando se queman las
colas pesadas, se generan algunas de las sustancias químicas listadas en el Anexo C, como en el
caso de toda combustión de desechos peligrosos. El European IPPC Bureau se encuentra en
proceso de elaborar un BREF sobre procesos de combustión de desechos; sin embargo, existen
requerimientos legales y las mejores tecnologías disponibles ya se encuentran en uso en los Estados
Unidos, la Unión Europea y Japón entre otros.
El proceso Catoxid® es un proceso catalítico en lecho fluidizado para la oxidación de sustancias
orgánicas. Este proceso genera una corriente de HCl y CO2 que se envía en su totalidad al reactor
de oxicloración para el reciclado interno (Randall 1994).
2.5.
Productos
Muchos de estos procesos se han analizado en la búsqueda de sustancias químicas listadas en el
Anexo C, especialmente PCDD/PCDF. Por lo general, los productos de la cadena de obtención de
cloruro de vinilo a través de cloro-álcali, tienen contaminaciones muy bajas. Sin embargo, para
éstos y otros productos la concentración de los contaminantes orgánicos persistentes puede ser
función de la eficiencia de la destilación u otros métodos de purificación.
3.
Procesos alternativos que evitan la formación de sustancias
químicas listadas en el Anexo C
En muchos casos existen procesos alternativos por medio de los cuales se pueden manufacturar los
productos químicos deseados. Para aquellos procesos donde se puedan generar sustancias listadas
en el Anexo C, pueden existir procesos alternativos que no involucren la generación de tales
compuestos químicos. Para ser consistentes con el Convenio, las orientaciones sobre alternativas en
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308
este documento, y las buenas prácticas comerciales, previo a la construcción de nuevas
instalaciones productivas o a la modificación sustancial de las mismas, se debería encarar una
revisión completa de los procesos y tecnologías alternativas.
3.1.
Dióxido de titanio, proceso del sulfato
Para el TiO2 hay un proceso comercial alternativo que utiliza el ácido sulfúrico en lugar del cloro.
En este proceso el mineral se seca, se muele y clasifica para asegurar una eficiente sulfatación por
agitación con ácido sulfúrico concentrado en un baño o por una reacción exotérmica de digestión
continua. Las condiciones controladas maximizan la conversión de TiO2 a sulfato de titanilo
soluble en agua, usando la mínima cantidad de ácido. La torta resultante seca, marrón verdosa, de
sulfatos metálicos se disuelve en agua o en ácido débil, y la solución se trata para asegurar que sólo
el hierro en estado ferroso esté presente. La temperatura de la solución se reduce para evitar la
hidrólisis prematura y se clarifica por decantación y floculación química. La solución clarificada es
luego enfriada para cristalizar el sulfato ferroso heptahidrato (conocido como coperas,
FeSO4.7H2O), que se separa del proceso y se vende como sub-producto.
El “lodo” insoluble se lava para recuperar el licor de sulfato de titanilo, se filtra para eliminar
impurezas insolubles finales, luego se evapora hasta una composición precisa. Se realiza una
hidrólisis para producir una suspensión (“pulpa”) que consiste predominantemente en racimos de
óxido de titanio hidratado coloidal.
La precipitación se controla cuidadosamente para alcanzar el tamaño de partícula necesario, por lo
general empleando la técnica de siembra o nucleación. La pulpa es luego separada del licor madre
y es lavada en forma extensiva para eliminar las trazas residuales de impurezas metálicas, de ser
necesario con agentes quelantes. La pulpa lavada se trata con sustancias químicas que permiten
ajustar la textura física y actuar como catalizadores en la etapa de calcinación. Este proceso puede
producir formas cristalinas tipo anatasa o rutilo, dependiendo de los aditivos usados antes de la
calcinación (Millennium Chemical Corporation website).
El proceso de cloruro, genera muchos menos residuos pero puede producir pequeñas cantidades de
sustancias listadas en el Anexo C. La generación de desechos en el proceso del sulfato, que
incluyen a los desechos de ácido sulfúrico y de otros desechos minerales, puede ser de 10 a 20
veces más alta, pero se desconoce si el proceso involucra sustancias químicas listadas en el Anexo
C. La eliminación de pequeñas cantidades de tales contaminantes químicos, por técnicas que
generan de grandes cantidades de otros, puede no ser la aproximación ambiental óptima. Las
mejores técnicas disponibles pueden ser específicas para la planta en cuestión, considerando caso
por caso.
4.
Medidas primarias y secundarias
4.1.
Medidas primarias de mayor impacto
4.1.1.
Destilación y reciclado interno de sub-productos
La destilación se usa, primordialmente para obtener un producto de pureza apropiada para el
procesamiento posterior. Como ejemplo, el cloruro de vinilo se manufactura vía oxicloración y se
purifica por destilación. Se usa una destilación rigurosa debido a la posibilidad de alteración del
proceso de polimerización siguiente por la presencia de impurezas. Los materiales insaturados que
podrían actuar como co-monómeros, compitiendo en la polimerización, y los materiales aromáticos
y saturados susceptibles de reacciones por radicales libres -distintas de las de polimerización-,
pueden impactar negativamente en la cinética de la reacción de polimerización.
La destilación y la alta pureza son importantes para una buena producción. Los sistemas de
destilación pueden estar diseñados para efectuar separaciones de compuestos de puntos de
ebullición muy cercanos o muy separados. Los puntos de ebullición de los productos químicos de
la cloración directa y los de las impurezas que compiten permiten su separación en la práctica. Los
puntos de ebullición de dichos productos, también son suficientemente diferentes de los de las
sustancias listadas en el Anexo C. Sin embargo, esa misma separación virtualmente completa, se
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
309
puede llevar a cabo. La European Commission 2003b destaca que el dicloruro de etileno purificado
no contiene cantidades significativas de PCDD/PCDF.
La destrucción de sub-productos clorados permite la recuperación y reuso del HCl (Vinnolit
website). Se descarta que esta etapa tenga un impacto mayor debido a que los pequeños cambios en
la generación de contaminantes orgánicos persistentes corriente arriba de la destilación no se
reflejan en la calidad de los productos deseados luego de la misma.
La destilación es un mecanismo para separar el producto deseado de los productos colaterales
inadvertidos que se usan en toda la industria de producción de compuestos químicos, desde los
“commodities” hasta los pesticidas. La adaptación del diseño y de la operación de los equipos de
destilación es, en principio, relativamente simple. Los productos secundarios residuales contenidos
en los productos comerciales se pueden minimizar por el diseño y operación de apropiados de estos
equipos de destilación. El poder lograr una separación más completa para aquellos compuestos con
puntos de ebullición que no están tan ampliamente separados, como por ejemplo, los del cloruro de
vinilo y los diversos productos secundarios de menor peso molecular, es en su mayor parte, una
cuestión de correcto diseño y costos de construcción y operación. Las diferencias en la
concentración de las sustancias químicas residuales listadas en el Anexo C en el producto
comercial, se pueden deber a diferencias en las regulaciones locales en los productos.
4.1.2.
Eliminación de electrodos de carbón procedentes de la producción cloro-álcali.
La tecnología más antigua para la fabricación del cloro y soda cáustica utiliza ánodos de grafito.
Los residuos hallados procedentes de las celdas construidas de esta forma, contenían cantidades
significativas de PCDD y especialmente PCDF (UNEP 2003). Este problema se eliminó en buena
parte del mundo luego de la invención de los ánodo revestidos en titanio por H.B. Beer en 1965 y
con la consiguiente sustitución por grafito en estos procesos (European Commission 2003a). Aún
cuando esta tecnología todavía se emplea, el uso de electrodos de grafito no es una mejor técnica
disponible.
4.1.3.
Eliminación del tratamiento alcalino del 1,2,4,5-tetraclorofenol y del 2,4,5triclorofenol
La fabricación de 2,4,5-triclorofenol se realiza mediante el tratamiento alcalino de 1,2,4,5tetraclorobenceno. Este fenol clorado, en la presencia de exceso de álcali podría generar cantidades
significativas de sub-producto tetraclorodibenzo-p-dioxinas (TCDD). Este proceso no se considera
una mejor técnica disponible.
4.1.3.
Eliminación de la ruta del fenol para el cloroanil
Este proceso se describe en UNEP 2003. El cloroanil (2,3,5,6-tetracloro-2,5-ciclohexadieno-1,4diona) es el precursor para la producción de tintes de dioxacina. Cuando se prepara por cloración
del fenol o la anilina vía cloro elemental se generan cantidades significativas de PCDD/PCDF
como sub-productos. Este proceso no es una mejor técnica disponible. La cloración de la
hidroquinona con HCl genera un producto mucho más limpio.
4.1.4.
Producción modificada de pentaclorofenol y pentaclorofenato de sodio
Los siguientes procesos también se describen en UNEP 2003. Tres son las rutas para la elaboración
de pentaclorofenol que se conocen comercialmente: cloración del fenol con Cl2 sobre un
catalizador, hidrólisis del hexaclorobenceno (HCB) con hidróxido de sodio y termólisis del HCB.
Hoy en día la ruta más común es la primera. El pentaclorofenato se puede producir vía hidrólisis de
HCB o, más comúnmente por tratamiento del pentaclorofenol con hidróxido de sodio.
Para ambos productos, cuidadosas condiciones de reacción (por ejemplo, temperatura, tasa de
alimentación de cloro y pureza del catalizador) permiten reducciones significativas de microcontaminantes de PCDD. En los Estados Unidos, la emisión de estos compuestos se redujo desde
cerca de 3-4 mg EQT-I/kg en los mediados a finales de los 80, hasta cerca de 1 mg EQT-I/kg en los
años posteriores a 1988 (EPA 2001).
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
310
Las instalaciones que utilizan productos fabricados con los procesos mencionados arriba deberían,
también analizar la necesidad de introducir medidas secundarias propias, especialmente en lo
referente a prácticas de disposición de desechos usando las mejores técnicas disponibles.
4.2.
4.2.1.
Medidas primarias de menor impacto
El uso de hidrógeno en la oxicloración
La pureza del insumo del proceso de oxicloración puede contribuir a la formación de subproductos; aunque el problema por lo general es sólo con los bajos niveles de acetileno que están
normalmente presentes en el HCl, procedente del proceso de craqueo del dicloruro de etileno. El
acetileno alimentado al reactor de oxicloración podría, en principio, convertirse en productos C2
altamente clorados y éstos pueden dar lugar a la obtención de compuestos aromáticos clorados vía
ciclotrimerización (Sitio web OxyVinyls, páginas de “Oxychlorination Technology” e
“Hydrogenation Technology”). La hidrogenación selectiva de este acetileno a etileno y etano en un
reactor antes de la reacción de oxicloración, es ampliamente usada como medida para evitar la
síntesis de productos secundarios, especialmente de compuestos alifáticos policlorados (ver Figura
2).
4.2.2.
Mantenimiento del catalizador y el control de uniformidad de temperatura.
Los reactores de lecho fluidizado tienden a tener mejor control de temperatura y un desempeño más
uniforme; si bien la erosión de las partículas del catalizador puede provocar su incorporación a
otras corrientes dentro de la instalación. Para los catalizadores de oxicloración de lecho fijo, el
empaquetamiento apropiado y el buen mantenimiento pueden disminuir los puntos calientes y
reducir incrustaciones del lecho catalítico, evitar la pérdida de productividad y la potencialidad de
generación de productos de alto peso molecular. Los lechos del catalizador se cambian en forma
regular para mantener la eficiencia.
4.2.3.
Reducción de hidrocarburos aromáticos en los insumos de los procesos de
oxicloración
Dos patentes especifican el pre-tratamiento del aire y el HCl usados en la oxicloración para
eliminar compuestos aromáticos, presumiblemente precursores de varios contaminantes orgánicos
persistentes (Cowfer, Johnston y Popiel 1998, 2001). Esta tecnología patentada es de propiedad
privada, y como tal no podría ser apropiada como requerimiento de implementación de mejores
técnicas disponibles, pero indican la existencia de otro tipo de aproximaciones primarias.
4.3.
Medidas secundarias
4.3.1.
Mejores técnicas disponibles para las prácticas de tratamiento de desechos
El propósito de la destilación u otras etapas de purificación es separar el producto deseado de los
sub-productos y concentrar los compuestos químicos que se listan en el Anexo C en la corriente de
dichos sub.-productos. Existen procesos que son capaces de tratar las corrientes de sub-productos,
muchos de los cuales se describen en la sección V.A de los presentes directrices. En este contexto,
las alternativas a la incineración descriptas en esta sección pueden ser también apropiadas para la
tarea de destrucción de las sustancias químicas listadas en el Anexo C.
5.
Resumen de las medidas
Modificar los procesos para reducir la generación de sustancias químicas listadas en el Anexo C.
Incorporar etapas que traten impurezas en las materias primas y usar un mantenimiento operacional
riguroso. Purificar los productos por destilación cuando las propiedades físicas los permitan.
Reciclar internamente los productos secundarios de alto peso molecular generados, como parte
integral del proceso.
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
6.
Medidas y estándares de desempeño
6.1.
Estándares de desempeño
311
Los estándares de desempeño se pueden establecer localmente en los permisos particulares de cada
planta y, como tales pueden variar. La emisión de PCDD/PCDF como sub-productos se menciona
en el “Estatuto del Consejo Europeo de Fabricantes de Vinilo” (Charter of the European Council of
Vinyl Manufacturers) y se refleja en el proceso OSPAR (Convenio de Oslo y Paris para la
Protección del Ambiente Marino del Atlántico Nor-Este) a través de la Decisión 98/4 y la adopción
de las mejores técnicas disponibles a través de PARCOM (Paris Commission) Recommendation
96/2. Dicho estándar de liberación al agua es de 1 µg EQT/ton de capacidad de oxicloración. El
límite de emisión al aire según el Estatuto antes citado es de 0,1 ng EQT/Nm3 (Sitio web ECVM
).1 Este límite corresponde al límite regulatorio de la Unión Europea para emisiones al aire de
PCDD/PCDF procedentes de incineradores.
Las emisiones al aire de los equipos de combustión en Japón están reguladas de acuerdo al tamaño,
y según sean nuevos o estén reacondicionados. Los incineradores grandes y los nuevos deben
cumplir con el límite de 0,1 ng EQT/Nm3. Las emisiones al agua de estos procesos están limitadas
a 10 pg EQT/L de efluente. Los límites en otras regiones o países serán típicamente congruentes
con las regulaciones de los quemadores de desechos peligrosos en las áreas locales.
6.2.
Medidas de desempeño
Estas medidas pueden incluir: análisis químico de las corrientes de emisiones y en algunas áreas,
el informe de la liberación de los contaminantes orgánicos persistentes y el registro de
transferencia, como es el caso del Inventario de Liberaciones Tóxicas en los Estados Unidos (EPA
2004; Sito web CCC).
1
1 ng (nanogramo) = 1 × 10-12 kilogramo (1 × 10-9 gramo); Nm3 = normal metro cúbico, volumen de gas seco medido
a 0 °C y a 101.3 kPa. Para información sobre medida de toxicidad ver la sección I.C, párrafo 3 de las presentes
directrices.
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312
Anexo I. Síntesis de “commodities”
Químicos
Cloro, soda cáustica
Proceso
NaCl + H2O → Cl2 + NaOH + H2
Uso del
proceso
Sub-productos
Más común
Ver European Commission 2003a,
2003b; Presentación del Grupo de
Expertos
Orgánicos
Cloruro de alilo
Cloración directa del propileno
> 300 °C
Pirólisis del 1,2-dicloropropano
Más común
HCl
Menos común
Olefinas
cloradas, HCl
Tinte de cloroanil
Ver UNEP 2003
Cloropreno (2-cloro1,3-butadieno)
C2H2 + CuCl/NH4Cl → vinilo
acetileno + HCl → cloropreno
Menos común
Fase vapor: butadieno + Cl2 → 1,4 y
3,4 dicloro; isomerizado (catalizador
de Cu) a 3,4 dicloro; HCl vía NaOH;
destilado para separar los de bajo
punto de ebullición de los mono-Cl;
3,4-di; 1,4-di; y pesados
Más común
NaCl;
productos
super-clorados
Fase vapor: benceno + cloro + HCl
Menos común
Fase líquida: Cl2/FeCl3 para dar una
mezcla; controlado por la cantidad de
agente clorante (monos); algún otro
proceso especializado para ciertos
isómeros; los materiales con alto
contenido de Cl pueden precipitar.
Purificados por destilación y
cristalización; separaciones difíciles
Cloruro de alilo + HOCl (agua
clorada) → glicerol clorhidrinas +
NaOH/(CaOH)2 → epiclorhidrina
Más común
Producto
mezclado
HCl
Bencenos clorados
Epiclorhidrina
Más común
Producto
hidrolizado;
polímeros
Arrastre con vapor, luego destilado
Isocianurato
desinfectantes
Fosgeno
También: propileno + O2 (Pd
catalizador) → acetato de alilo →
alcohol alílico + Cl2 → cloruro de
alilo
Acido isocianúrico + NaOH + Cl2
CO + Cl2 usados virtualmente, en
forma inmediata para producir
policarbonato y poliuretano
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Químicos
Fenoles clorados
Pentaclorofenol
(PCP)
Pentaclorofenato de
sodio
Cloruro de vinilideno
(ViCl2)
Cloruro de vinilo
(VCM)
Proceso
Uso del
proceso
313
Sub-productos
Fenoles menos clorados; fenol + Cl2;
diversos catalizadores ácidos de
Lewis; FeCl3 , ZnCl2
Fenol + Cl2; AlCl3 como principal
catalizador industrial; 100–180 °C
hexaclorobencene (HCB) + NaOH
Más común
HCl
Menos común
NaCl
PCP + NaOH
Más común
NaCl
HCB + NaOH
Menos común
NaCl
1,1,2-tricloroetane + NaOH o
Ca(OH)2 ; también puede ser un coproducto de cloración a alta
temperatura cloración de compuestos
C2
Acetileno + HCl → cloruro de vinilo;
Hg catalizador
Etileno + Cl2 → EDC (directo; Fe
catalizador); HCl + O2 + etileno →
EDC (oxicloruro; Cu catalizador)
Ver European Commission 2003a,
2003b; Presentación del Grupo de
Expertos
Más común
NaCl o CaCl2
Más común
Menos común
Más común
Productos C1
Cloruro de metilo
Otros metanos
clorados
CH4 + Cl2 vía calor o luz
Más común
CH3OH + HCl → CH3Cl
Más común
CH3Cl + Cl2 calor o luz → CH2Cl2,
CHCl3, CCl4
CS2 + Cl2 → S2Cl2 + CCl4
Más común
Menos común
CS2 + S2Cl2 → S + CCl4
Productos C2
Etanos clorados
1,1-di
VC + HCl/FeCl3
Más común
1,2-di (EDC)
Etileno + Cl2 → EDC (Fe cat)
(cloración directa)
Etileno + HCl + O2 (Cu cat)
→ EDC (oxicloración)
1,1-di + Cl2 (fotoquímico)
Más común
1,1,2-tri → 1,1,1-tri
Más común
Etano + Cl2
Menos común
VC + Cl2
Más común
EDC + Cl2
Más común
1,1,1-tri
1,1,2-tri
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Más común
HCl
HCl
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Químicos
1,1,1,2-tetra, 1,1,2,2tetra
Proceso
EDC + Cl2 (puede incluir oxicloro)
Uso del
proceso
314
Sub-productos
Más común
HCl
Más común
HCl
EDC + Cl2 → TCE + PCE
Más común
HCl
EDC + Cl2 → PCE +CCl4
Más común
HCl
2 CCl4 → PCE
Más común
EDC +Cl2 +O2 → PCE/TCE
Más común
Tetracloroetanos + calor → TCE
Más común
HCl
Pentacloroetano + calor → PCE
Menos común
HCl
Más común
Hipocloritos
Sub-producto; sal + ácido sulfúrico;
hidrógeno + cloro; recuperación de la
combustión de orgánicos clorados
C, Cl2, TiO2 mineral → TiCl4 + O2 →
TiO2
TiO2 mineral + H2SO4 → Ti (SO4)2
→ TiO2
Hierro u óxido de hierro + HCl →
FeCl3
Na: 2NaOH + Cl2 → NaOCl
ZnCl2
Ca: Ca(OH)2 + 2Cl2 → Ca(OCl)2
también vía NaOCl usado como
ayuda para la remoción de ácido
clorhídrico; recuperado, luego secado
Zn + HCl → ZnCl2
ClO2
Generado a partir de HClO2 o NaClO3
C2H2 + Cl2
C2H4 + Cl2
1,1,1,2,2-penta
TCE + Cl2 → penta
Etilenos clorados
Tricloroetileno (TCE)
y percloroetileno
(PCE)
Inorgánicos
HCl
TiO2
FeCl3
Más común
Cl2, reciclo
Menos común
Sulfatos
NaCl
CaCl2
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VI.G
317
Crematorios
Resumen
Desde la historia primitiva hasta el presente, la cremación ha sido una práctica cultural y
religiosamente importante, aceptada y utilizada por muchas culturas y países como forma de
enfrentar la muerte de los seres humanos. En muchos casos, la cremación es parte constitutiva
de las prácticas religiosas y fúnebres de un país o cultura particular; en otros, se trata de una
alternativa voluntaria al entierro tradicional. Estas directrices no intentan redefinir estas
prácticas o disminuir su significancia para la gente involucrada. Por el contrario, para aquellos
países en que se practica la cremación, y siguiendo las disposiciones del Convenio de
Estocolmo, estas directrices buscan proveer abordajes que minimicen o eliminen la liberación
de los productos químicos listados en el Anexo C del Convenio durante el desarrollo de dicho
proceso.
Es posible que se formen y liberen PCDD, PCDF, HCB y PCB durante la cremación, debido a
la presencia de materiales clorados, precursores y cloro tanto en los cadáveres como en algunos
plásticos que son quemados conjuntamente. Las medidas para minimizar la formación y
liberación de estos productos químicos incluirían evitar el material clorado, diseñar los
crematorios de forma de alcanzar temperaturas de horno de 850 °C, con un tiempo de residencia
de 2-segundos para los gases de combustión y suficiente aire para asegurar la misma. Los
crematorios nuevos de mayor tamaño deberían también ser acondicionados con equipamiento
de control de contaminación atmosférica con el objeto de minimizar la emisión de dióxido de
azufre, cloruro de hidrógeno, monóxido de carbono, compuestos orgánicos volátiles, material
particulado y contaminantes orgánicos persistentes. Puede lograrse un nivel de desempeño de <
0,1 ng EQT/Nm3 para los PCDD/PCDF.
1.
Descripción del proceso
La cremación es la eliminación de un cadáver por el proceso de quemado. Este proceso se puede
llevar a cabo sin control, bajo la modalidad de quema a cielo abierto en piras funerarias, o mediante
un modo controlado, dentro de un horno de cremación, instalado dentro de un crematorio. Para el
propósito de este documento sólo se tratarán las instalaciones de cremación, para prevenir la
liberación de contaminantes orgánicos persistentes, y no se considerará la quema a cielo abierto.
No obstante, se sabe que en ciertos países, son las pautas culturales y sociales las que determinan
los tipos de procesos disponibles para la eliminación de cadáveres. Por lo tanto es importante
considerar apropiadamente estos aspectos.
Los hornos de cremación normalmente consisten en dos cámaras principales de combustión (Figura
1). La primera, o primaria, contiene la solera sobre la cual se recibe el féretro. Está provisto de un
suministro de aire por tiro forzado, y de uno o dos quemadores de sostén principales (generalmente
del orden de 200-300 kW). Por lo general éstos están alimentados a gas, si bien en algunas
localidades podrían usar petróleo. Hay algunos diseños de crematorios que están en operación y
cuyo calentamiento es eléctrico. Las cámaras primarias tienen un tamaño típico entre 1,5 y 2,5 m3.
La combustión del féretro y el cadáver tienen lugar sobre la solera fija y los gases de combustión,
productos de la combustión incompleta y el material particulado incorporado que se producen en el
proceso, pasan luego a la cámara de combustión secundaria.
Dentro de la cámara secundaria, se puede agregar aire de combustión adicional, y un sistema de
postcombustión que asegure que la combustión sea completa. La cámara secundaria, también se
usa a veces, para precalentar el aire de combustión para la cámara primaria.
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318
Los gases de combustión son expulsados del horno de cremación por medio de un ventilador de tiro
inducido o un sistema eyector. Son pocos los países que requieren la instalación de equipos para el
control de la contaminación del aire a continuación del horno de cremación; pero cuando están
instalados, el sistema típico adoptado, es el sistema de inyección seca/filtración. En este caso se
inyecta un absorbente adecuado, tal como una mezcla de cal en polvo y carbón activado a la
corriente de gas enfriada y luego un filtro de mangas de alta eficiencia elimina el polvo inyectado y
el material particulado. En Reino Unido, por ejemplo, es normal que los gases de salida se
descarguen directamente a la atmósfera vía una chimenea sin pasar a través de ningún equipo de
control de la contaminación.
Figura 1. Esquema de un proceso de cremación típico
Muchas instalaciones alrededor del mundo están equipadas con hornos de cremación con diseños
más antiguos, éstos incorporan cámaras secundarias menores, con tiempos de residencia de gases
cortos y ocasionalmente sin post quemadores instalados. Los crematorios más viejos, por lo general
dependen de controles manuales, con un operador que decide la duración del quemado y la
distribución del aire.
Es absolutamente esencial recordar que cualquier debate en relación con el diseño y la operación
del crematorio debe tener en cuenta que el proceso concierne a la disposición de restos humanos.
Por esta razón, el debate debe ser decoroso, como corresponde, tratando de entender las relaciones
a veces conflictivas entre los requerimientos éticos y culturales y los deseos ambientales.
2.
Fuentes de sustancias químicas listadas en el Anexo C del
Convenio de Estocolmo
La formación y emisión de dibenzo-p-dioxinas policloradas (PCDD), dibenzofuranos policlorados
(PCDF), bifenilos policlorados (PCB) y hexaclorobenceno (HCB) procedentes de los crematorios
es posible debido a la presencia de estos compuestos, de precursores y de cloro en los cadáveres y
en algunos plásticos que se co-combustionan (por ejemplo, ornamentos del féretro, que en algunos
países ya han sido descartados). Sin embargo, aunque se han llevado a cabo mediciones de
emisiones de PCDD/PCDF procedentes de los crematorios, hay muy pocos datos de emisiones de
PCB y HCB. Los niveles de emisión de éstos compuestos de estas fuentes son en consecuencia,
mucho más inciertos que los de PCDD/PCDF de tales fuentes.
2.1.
Información general sobre emisiones de crematorios
Es factible la formación y emisión de PCDD/PCDF, PCB y HCB procedentes de crematorios por la
presencia de estos compuestos, de precursores y cloro en los cadáveres y en algunos plásticos que
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319
se co-combustionan. Las emisiones consisten en óxidos de nitrógeno (NOx), monóxido de carbón
(CO), dióxido de azufre (SO2), material particulado, compuestos metálicos, compuestos orgánicos
y PCDD/PCDF.
Como se considerara anteriormente, algunas plantas de cremación pueden tener equipos de control
de la contaminación instalados, por ejemplo inyección de cal y carbón activado y filtro de tela. Sin
embargo, la mayoría cuenta con controles de polución que oscilan entre mínimos (ésto es, una
cámara de combustión y chimenea) hasta sistemas razonablemente mejorados, con cámaras de
combustión secundarias y postquemadores.
2.2.
Emisiones de PCDD/PCDF al aire
Los PCDD /PCDF se forman por combustión incompleta o por síntesis de novo cuando los
compuestos orgánicos y de cloro están presentes en el material de alimentación o en la matriz de
los gases de salida.
Aunque se acepta que los PCDD/PCDF, PCB y HCB se destruirán a altas temperaturas (por encima
de 850 °C) en presencia de oxígeno, la síntesis de PCDD/PCDF mediante el proceso de novo aún
es factible si los gases de combustión se enfrían durante un período extenso, cuando pasan por la
ventana de temperatura de reformación (entre 200º y 400º C). Esta ventana puede estar presente en
los sistemas de abatimiento de gases, en los equipos de recuperación de energía y en las zonas más
frías del horno, por ejemplo, la zona de alimentación. Se debe cuidar que los diseños de los
sistemas de enfriamiento, hagan posible la minimización del tiempo de residencia en la ventana de
reformación para prevenir la síntesis de novo.
En muchos países el equipamiento del crematorio a menudo se instala en viejos edificios que no
fueron construidos originalmente para este fin. Es por eso, que frecuentemente tienen largos
recorridos por conductos horizontales, que se encuentran a temperaturas dentro de la ventana de
reformación. Tales sistemas, también presentan deposición de material particulado que a menudo
contiene precursores adsorbidos que favorecen las reacciones de reformación.
En el Reino Unido, por ejemplo, se exige que los crematorios alcancen concentraciones de emisión
de PCDD/PCDF de menos de 0,1 ng EQT/m3 estandarizados a 11% oxígeno, gas seco y a
temperatura y presión estándar (0º C, 101.3 kPa).2 Sin embargo, no se exige demostración de
cumplimiento, a excepción de los requerimientos técnicos correspondientes a la combustión:
tiempo de residencia mínimo, temperatura y oxígeno en la cámara secundaria.
Durante un debate para la revisión del documento de orientación regulatoria, se llevó a cabo un
relevamiento de emisiones de crematorios típicos. Estos ensayos indicaron que las concentraciones
de PCDD/PCDF estaban en un rango entre 0,01 y 0,12 ng EQT-I/m3 y que las concentraciones de
PCB eran bajas, si bien los límites de detección jugaron un rol significativo en la estimación de las
liberaciones.
2.3.
Liberaciones a otros medios
Debido a la naturaleza del proceso las cenizas revisten connotaciones éticas y, frecuentemente, no
están sujetas a ningún control. Sin embargo, a menudo quedan deposiciones dentro de las cámaras
del crematorio y conductos que se limpian en mantenimiento de rutina. En el Reino Unido, dicho
material se entierra en profundidad en los terrenos del crematorio (al igual que los metales de la
solera y las cenizas que se recuperan). La Federation of British Cremation Authorities and the
Cremation Society of Great Britain realizó un breve estudio que investigó niveles de PCDD/PCDF
en las cenizas (Edwards 2001). Los niveles en las cenizas eran los suficientemente bajos para ser
considerados insignificantes en términos de riesgo de exposición potencial.
2
1 ng (nanogramo) = 1 × 10-12 kilogramo (1 × 10-9 gramo). Para información sobre mediciones de toxicidad véase la
sección I.C, párrafo 3 del presente documento.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
3.
320
Procesos recomendados
3.1.
Consideraciones generales
Los crematorios deberían diseñarse para alcanzar los requerimientos de temperatura de horno, 850º
C, un tiempo de residencia de 2 segundos para la combustión de los gases y suficiente aire en
exceso para asegurar la combustión. El uso de diseños que no puedan alcanzar estos criterios
debería desalentarse, a menos que se demuestre que son capaces de operar sin emisiones
significativas de contaminantes orgánicos persistentes.
Las instalaciones mayores, tales como las que podrían estar reguladas bajo la Directiva de Control
y Prevención Integrados de la Contaminación (“Integrated Pollution Prevention and Control
Directive”) en la Unión Europea, también tienen requerimientos sustanciales de control de la
contaminación para alcanzar los requerimientos de emisión para otras especies de sustancias. Estos
pueden incluir, por ejemplo, la reducción selectiva no catalítica para el control de NOx, inyección
de cal para el control de los gases ácidos (SO2 y HCl), inyección de carbón para mercurio y control
de PCDD/PCDF y el uso de filtros de tela para el control del material particulado.
3.2.
Mejores técnicas disponibles
Las mejores técnicas disponibles son aquellas que consideran la tecnología y la gestión. El control
de contaminantes orgánicos persistentes podría comprender los siguientes ítems:
•
Requerimiento de temperatura mínima, tiempo de residencia y de oxígeno para el horno de
cremación, y demostración de que pueden alcanzarse tales requerimientos;
•
Equipo adecuado de control de la contaminación del aire (para el control de contaminantes
orgánicos persistentes se necesitaría incluir el manejo de la temperatura para el control del
tiempo de residencia en la ventana de reformación, inyección de carbón y filtración de tela o
equivalente);
•
La cámara de combustión y las cabinas de contención deberían fabricarse lo más herméticas
posible y operar bajo presión reducida para disminuir la liberación de gases del horno;
•
Las temperaturas de los gases deberían monitorearse para permitir que los sistemas de control
cumplan los criterios de temperatura mínimos (por uso de quemadores de combustible de
apoyo) y que cuenten con enclaves para detener la carga cuando la temperatura cae por debajo
de un mínimo;
•
Los niveles de oxígeno y monóxido de los gases de salida deberían monitorearse y vincularse
con los sistemas de control, para asegurar un adecuado control del suministro de aire y encarar
cualquier problema de combustión;
•
Carga y manipuleo mecanizados de los féretros para minimizar las exposiciones de los
operadores;
•
Las instalaciones de almacenamiento de féretros deben ser refrigeradas, estar bajo llave, a
prueba de roedores y pájaros y con control de olores;
•
Los féretros y su ornamentación funeraria deberían realizarse de materiales combustibles.
Eliminar el uso, y/o la inclusión de artículos que contienen PVC, metales y otros compuestos
clorados;
•
Control efectivo de la operación, inspección y mantenimiento preventivo de componentes cuya
falla pueda causar impactos en el ambiente por liberación de contaminantes orgánicos
persistentes;
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
321
•
Idoneidad del operador, comprobada y con capacitación adecuada;
•
Aplicación de valores límite para la emisión y monitoreo de emisiones para demostrar el
cumplimiento de la misma, en lo que respecta a lo contaminantes orgánicos persistentes.
No han sido consideradas aquí, las mejores técnicas disponibles para otros contaminantes y,
además, debería reconocerse que pueden existir otros factores que también influyan en la definición
de mejor técnica disponible para una instalación (por ejemplo, consideraciones sobre el uso de agua
y energía).
3.3.
Las mejores prácticas ambientales
En relación con las mejores prácticas ambientales, en primera instancia, los países deberían
desarrollar instalaciones capaces de alcanzar los criterios de temperatura mínima del horno, y los
criterios en cuanto al tiempo de residencia y el nivel de oxígeno. Debe tenerse en cuenta que el
equipo para la contaminación del aire puede estar sujeto a regulaciones locales sobre emisiones y
calidad del aire para contaminantes distintos de los orgánicos persistentes.
Cuando se instalen equipos de control de la contaminación del aire o de recuperación de calor, el
riesgo de la formación de novo de PCDD/PCDF deberá tenerse en cuenta en el diseño de los
mismos; y prevenirse dicha formación por minimización del tiempo de residencia del material en la
ventana de temperaura de reformación. Cuando se las encarga, las plantas deberán demostrar que
sus emisiones están libres de contaminantes orgánicos persistentes por medio de la realización de
mediciones.
4.
4.1.
Medidas primarias y secundarias
Medidas primarias
Las medidas primarias se consideran como técnicas de prevención de la contaminación para reducir
o eliminar la generación y liberación de contaminantes orgánicos persistentes. Las posibles
medidas incluyen:
4.1.1.
Diseño del horno de cremación
El mismo debería preparado para mantener una temperatura mínima de 850ºC durante la carga, la
combustión, y la recuperación de cenizas del féretro y cadáver con un tiempo de residencia mínimo
de 2 segundos y oxígeno suficiente para asegurar la destrucción de todos los contaminantes
residuales.
Para cumplir con estos criterios, se necesitará una cámara de combustión secundaria con
postquemadores, y/o inyección de aire. Se deberá poner particular cuidado para que se asegure el
adecuado dimensionamiento de la segunda cámara y del volumen calificante (el volumen corriente
abajo de la última inyección de combustible o aire de combustión y con una temperatura de gas
mínima de 850º C en la totalidad del mismo).
4.1.2
Preparación previa a la cremación
La presencia de PVC, metales y otros contaminantes (en particular compuestos clorados) en el
material del ataúd y en los ornamentos deben evitarse para reducir la generación de contaminantes
orgánicos persistentes durante la combustión incompleta o por la síntesis de novo. La elección
correcta de los materiales puede constituir un control efectivo de las emisiones de contaminantes.
4.1.3.
Combustibles
El uso de combustibles provenientes de desechos u otros combustibles contaminados
potencialmente con contaminantes orgánicos persistentes debería minimizarse y no usarse durante
las etapas de encendido o perturbaciones del proceso, cuando las temperaturas se encuentran por
debajo de los 850º C y hay condiciones de inestabilidad presentes. Las grandes instalaciones
deberían apuntar a la autosustentabilidad de la combustión en el horno para minimizar el uso de
combustible.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
4.1.4.
322
Control de efectividad de la combustión
Hay tres principios vitales para el control de una buena combustión en los hornos crematorios:
•
El mantenimiento de la temperatura por encima de los 850 ºC, en la entrada y en la salida de la
segunda cámara;
•
El mantenimiento de la concentración de oxígeno (y en consecuencia del exceso de aire) dentro
de la cámara secundaria por encima de 6 % en volumen;
•
La retención de los gases de combustión dentro de la segunda cámara al menos durante 2
segundos.
4.1.5
Control de efectividad del proceso
Se deberán utilizar sistemas de control del proceso para mantener la estabilidad y operar en niveles
de parámetros que contribuyan a minimizar la generación de contaminantes orgánicos persistentes,
tal como el mantenimiento de la temperatura del horno por encima de 850 ºC. Variables tales como
la temperatura, el tiempo de residencia, los niveles de CO, los compuestos orgánicos volátiles y
otros componentes del gas, deberían monitorearse en forma continua y mantenerse para asegurar
las condiciones operativas óptimas.
4.1.6.
Idoneidad del operador
La gestión del establecimiento es la clave para asegurar una operación segura y ambientalmente
buena. Todo el personal que opere en el mismo, deberá ser ampliamente entendido en sus
obligaciones de trabajo, en particular en lo referente a la operación de rutina, mantenimiento,
condiciones de salida de régimen del proceso y legislación ambiental local. La competencia de los
operadores se conseguirá por medio de un entrenamiento adecuado y a un nivel apropiado para el
tipo de instalación.
4.2.
Medidas secundarias
Las medidas secundarias son técnicas de control de la contaminación. Estos métodos no eliminan la
generación de contaminantes pero sirven como medio para mantener y prevenir emisiones.
4.2.1.
Captación de humos y gases
Las emisiones al aire deberían ser controladas en todas las etapas del proceso, incluyendo durante
el manipuleo de los materiales, la combustión y los puntos de transferencia de material, para el
control de las emisiones de contaminantes orgánicos persistentes. Los hornos sellados son
esenciales para contener emisiones fugitivas, y a la vez permitir la recuperación de calor y la
captación de los gases de salida para su abatimiento y/o descarga. Para minimizar las descargas
fugitivas son esenciales los diseños apropiados de campanas y conductos.
4.2.2.
Equipo de control de contaminación del aire
Las grandes instalaciones deberían emplear una gama de equipos para el control de la
contaminación del aire que aporten control para todas las emisiones significativas a la atmósfera. El
cuidado en la selección, el diseño y el uso del equipamiento para el control de la contaminación
para otros contaminantes, en general, también permitirá reducir las emisiones de los contaminantes
orgánicos persistentes. El diseño tiene que tener en cuenta la posibilidad de formación de novo de
los contaminantes orgánicos persistentes y minimizar esa posibilidad. El material particulado
debería eliminarse para reducir las emisiones de PCDD/PCDF a la atmósfera (no obstante, luego
serán descargadas al relleno). Los filtros de mangas son efectivos, pero esencialmente son equipos
que trabajan a baja temperatura (de hasta 200 ºC).
Las operaciones para el control de la contaminación del aire deberían monitorearse constantemente
por dispositivos que permitan detectar fallas. Otros desarrollos incluyen métodos de limpieza en
línea y uso de revestimientos catalíticos para destruir PCDD/PCDF.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
323
Se deberían considerar los tratamientos con carbón activado para la remoción de los contaminantes
orgánicos persistentes de los gases de salida. El carbón activado posee una gran superficie sobre la
que se pueden adsorber los PCDD/PCDF. Los gases de salida se pueden tratar con carbón activado,
usando reactores de lecho fijo o móvil o por medio de inyección del carbón pulverizado en la
corriente gaseosa y posterior remoción como polvo de filtro, usando sistemas de retención de alta
eficiencia tales como filtros de mangas.
5.
Resumen de medidas
Tabla 1. Medidas para los procesos recomendados para los crematorios
Medida
Descripción
Consideraciones
Otros comentarios
Procesos
recomendados
Instalaciones
grandes,
nuevas en
países
desarrollados
Mínimo 850º C, 2 segundos
de tiempo e residencia en el
volumen con aire suficiente
para asegurar la destrucción
de los contaminantes
orgánicos persistentes.
Conectado con un equipo
de control de la
contaminación del aire para
minimizar las emisiones de
SO2, HCl, CO, compuestos
orgánicos volátiles,
material particulado y
contaminantes orgánicos
persistentes
Mínimo 850º C, 2 segundos
de tiempo de residencia en
el volumen con aire
suficiente para asegurar la
destrucción de
contaminantes orgánicos
persistentes
Estas se consideran las
mejores técnicas
disponibles. En caso de
que hubiera sistemas de
gestión en el lugar, se
deberá demostrar que la
instalación cumple con los
valores límites de emisión
y realizar un monitoreo
regular para asegurar el
cumplimiento
Pequeñas
instalaciones
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Para plantas pequeñas
estas condiciones deberían
ser mínimas para encarar
el tema de los
contaminantes orgánicos
persistentes. Podría
adoptarse usando un tipo
de mecanismo de
aprobación e inspección
para la gestión de la
instalación (en lugar de
ensayos costosos de
emisión)
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
324
Tabla 2 Resumen de medidas primarias y secundarias para los crematorios
Medida
Primary measures
Descripción
Consideraciones
Diseño del
horno
Preparación
previa
Combustible
Control de
efectividad de
combustión
Control de
efectividad de
proceso
La presencia de
plásticos, metales y
compuestos de cloro
en los materiales del
féretro y los
ornamentos se
deberían evitar para
reducir la generación
de contaminantes
orgánicos persistentes
durante la combustión
incompleta o mediante
la síntesis de novo
Combustibles limpios
de sostén
Condiciones técnicas
de combustión que
deben cumplir
requerimiento mínimos
de temperatura,
oxígeno y tiempo de
residencia
Se deberán usar
sistemas de control de
proceso para mantener
la estabilidad del
mismo y operar a
niveles de parámetros
que contribuyan a la
minimización de las
emisiones de los
contaminantes
orgánicos persistentes
Eliminación de
plásticos clorados
Otros comentarios
El mejor lugar para
maximizar la
destrucción de los
contaminantes
orgánicos persistentes
y minimizar su
formación
Tecnología bastante
simple, pero que ha
sido implementada
exitosamente en Reino
Unido
La buena combustión
resulta de un mínimo
de 850° C, 6% O2 y 2
segundos de tiempo de
residencia
Requiere buenos
principios de diseño y
técnicas de control
directas para dar
cumplimiento a los
requerimientos
Las emisiones de
PCDD/PCDF se
pueden minimizar por
medio del control de
otras variables tales
como la temperatura,
el tiempo de
residencia, los
componentes gaseosos
El uso de la
temperatura es un
parámetro de control
bastante básico.
El monitoreo de
oxígeno, CO y
compuestos orgánicos
volátiles es más
complejo pero más
directo. Sin embargo,
el aspecto fundamental
es el mantenimiento de
un sistema de control
capaz de usar datos en
tiempo real para
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Medida
Entrenamiento
del operador
Descripción
Consideraciones
En entrenamiento
intensivo del operador
lo puede proveer el
fabricante del horno de
cremación o las
organizaciones de
comercialización de
los mismos
325
Otros comentarios
encarar la regulación
del suministro de aire
de combustión,
quemadores auxiliares
y otros dispositivos
de control
Ej. Esquema de
Entrenamiento de
Técnicos de
Crematorios que opera
en el Reino Unido
Medidas secundarias
Captación de
humos y gases
Equipo para el
control de la
contaminación
del aire
Los procesos a ser
considerados incluyen
hornos sellados de
forma que se
contengan las
emisiones fugitivas
permitiendo, a la vez,
la recuperación de
calor y la captura de
los gases de salida
El uso de filtros de tela
El abatimiento del
es el método más
material particulado
efectivo de
ayudará a reducir la
abatimiento de
emisión potencial de
material particulado y
contaminantes
orgánicos persistentes es consistente con el
uso de sorbentes
El tratamiento con
secos/semi-secos para
carbón activado
el control de los gases
debería ser
ácidos y de metales.
considerado ya que
este material tiene una Sin embargo, se
requerirá una
gran área superficial
sobre la cual se pueden reducción de la
temperatura.
adsorber los
La inyección de carbón
PCDD/PCDF de los
activado en polvo
gases de salida
dentro de la corriente
gaseosa seguida por
una remoción como
polvo de filtro
La efectividad de la
contención de los
gases del horno en
todas las condiciones
del proceso de
cremación evita las
liberaciones fugitivas
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El uso de los
dispositivos de control
de la contaminación
del aire da lugar a
corrientes de desechos
adicionales y requiere
consumibles. Posible
necesidad de reducir la
temperatura de los
gases de salida (para
evitar el uso de medios
de filtración más
sofisticados), en
consecuencia, se debe
poner cuidado en
minimizar el tiempo de
residencia en la
ventana de
reformación.
Mejor es evitar la
formación de
contaminantes
orgánicos persistentes
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Medida
Descripción
Consideraciones
326
Otros comentarios
en el horno. No
obstante esta
aproximación permite
algún respaldo
respecto a alteraciones
del proceso y se
considera una mejor
técnica disponible en
Europa para los
procesos de
incineración
6.
Niveles de desempeño alcanzables
Los niveles de desempeño alcanzables para las emisiones de contaminantes orgánicos persistentes
que proceden de la cremación se observan en la Tabla 3.
Tabla 3. Niveles de emisión alcanzables para la cremación
Tipo
Tiempo tope
sugerido
Nivel de emisión
de PCDD/PCDFa
Nivel de emisión
de PCBb
Nuevo
A la entrada en
vigor
< 0,1 ng/Nm3
(EQT)
? ng/Nm3 (EQT) ?
Existente
A partir de 10
años de la
entrada en vigor
< 0,1 ng/Nm3
(EQT)
? ng/Nm3 (EQT) ?
Nivel de
emisión de
HCBb
a. Para la planta de combustión estos límites se expresan en concentraciones másicas a 11% oxígeno, has
seco y temperatura y presión estándares (0º C, 101.3 kPa).
b. Hay poca información consistente disponible sobre emisiones de PCB, procedentes de crematorios, y por
lo tanto, acerca de los límites de emisión que pueden ser alcanzados por estas especies. Situación similar
ocurre en el caso del PCB.
Referencia
Edwards P. 2001. “Revisión de Emisiones de Crematorios en el Reino Unido.” Informe de
Tecnología AEA. Resurgam 44:81–128 y Pharos International 67:3.
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
327
VI.H. Vehículos a motor, particularmente los que queman nafta con
plomo
Resumen
Los principales combustibles utilizados en el transporte por vehículos a motor son las
naftas/gasolinas y el aceite Diesel. El gas licuado de petróleo, los aceites de base vegetal y otros
biocombustibles, y las mezclas alcohol-gasolina/nafta están ganando importancia.
Se han encontrado PCDD y PCDF en las emisiones provenientes de vehículos a motor que
queman naftas/gasolinas y aceite Diesel. Las concentraciones más elevadas identificadas en
emisiones de vehículos que funcionan a nafta/gasolina con plomo se deben a la presencia de
limpiadoresclorados o bromados en el combustible.
Como alternativas de las naftas/gasolinas con plomo pueden considerarse a los siguientes
combustibles: naftas/gasolinas sin plomo (mejor cuando se cuenta con un catalizador); aceite
Diesel (mejor cuando se cuenta con filtro de partículas); gas líquido de petróleo; gas natural
comprimido; gas propano/butano gas; biocombustibles; y mezclas alcohol-gasolina/nafta.
Las mejores técnicas disponibles incluyen la prohibición de limpiadores halogenados y el
acondicionamiento de los vehículos a motor con un catalizador de oxidación o un filtro de
partículas.
No hay datos medidos disponibles para biocombustibles, mezclas alcohol-gasolina/nafta o gas
licuado de petróleo, como así tampoco para motores de dos tiempos.
1.
1.1.
Introducción
Descripción del proceso
Para los vehículos de motor, la descripción del proceso es relativamente sencilla. Los motores a
gasolina, obtienen su potencia de la explosión de una mezcla de aire y gasolina, mientras que los
motores Diesel queman el combustible. La mezcla de aire-combustible, cuando se produce la
ignición, se expande rápidamente en un cilindro, forzando un pistón desde el tope del mismo hasta
el fondo. Después de su liberación, el gas de escape se diluye aproximadamente unas mil veces en
los primeros segundos y se enfría muy rápidamente (DEH 2004).
1.2.
Combustibles, tipos de motores y emisiones
La mayoría de los combustibles que se usan en transporte son, gasolina, Diesel y gas licuado de
petróleo. La mayoría de los motores de combustión interna alimentados a gasolina que se usan hoy
en día en automóviles, camiones livianos, motocicletas y otros vehículos, son motores de 4
tiempos. Como muchos procesos de combustión, los motores de combustión interna generan
dibenzo-p-dioxinas policloradas (PCDD) y dibenzofuranos policlorados (PCDF) como subproductos no deseados (UNEP 2003).
La mayoría de los motores pequeños de combustión interna alimentados a gasolina usados hoy en
día en botes, esquíes autopropulsados, velomotores, motocicletas, triciclos motorizados, pequeños
ciclomotores, cortadoras de cesped, motosierras y otros vehículos y artefactos son motores de 2
tiempos. Estos motores siguen el mismo ciclo termodinámico de combustión que los motores de 4
tiempos; sólo que éste consiste de sólo dos tiempos, admisión y escape combinados como un
tiempo y la combinación de la compresión, ignición y combustión como otro tiempo. La diferencia
más destacable en relación con los de 4 tiempos, es el hecho de que todos los tiempos ocurren
durante una sola revolución del cigüeñal. La lubricación se lleva a cabo por adición de aceite al
combustible. Por lo tanto, se pueden liberar cantidades más altas de contaminantes y la eficiencia
puede ser menor en comparación con los motores de 4 tiempos. Sin embargo, la simplicidad y el
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328
bajo costo de producción de los motores de 2 tiempos lo convierten en un motor ideal para
aplicaciones de menor escala.
Los motores Diesel se usan en camiones pesados y livianos, automotores de pasajeros, equipo de
construcción pesado, botes, generadores, bombas y equipos agrícolas, incluyendo tractores y otros
equipos de grandes. Por lo general usan Diesel (combustible liviano) y un ciclo de 4 tiempos. Para
el encendido se usa la compresión en lugar de la chispa. El aire se ingresa al cilindro y se
comprime. Se agrega combustible Diesel a alta presión y se produce la combustión. Esto da como
resultado un uso más eficiente del combustible y menores emisiones específicas. Sin embargo, las
emisiones de partículas en forma de hollín están asociadas con la operación de los motores Diesel,
debido a la combustión incompleta, especialmente durante el encendido, calentamiento y cambio
de velocidades. Es bien conocido que las emisiones de material particulado de los motores Diesel
contienen altas concentraciones de hidrocarburos aromáticos policíclicos.
Desde que los PCDD/PCDF se detectaron por primera vez en un aceite usado de motor
(Ballschmiter et al. 1986), se ha acumulado evidencia de la formación y emisión de PCDD/PCDF a
partir de los procesos de combustión en los motores alimentados a gasolina y Diesel. La
combustión incompleta y la presencia de una fuente de cloro en la forma de aditivos en el aceite o
el combustible conduce a la formación de PCDD/PCDF, sustancias químicas listadas en el Anexo
C del Convenio de Estocolmo (Marklund et al. 1987, 1990; Schwind et al. 1991; Hutzinger et al.
1992; Gullett y Ryan 1997). Mientras que las liberaciones de PCDD/PCDF al aire constituyen el
único vector relevante en los motores a gasolina, los de Diesel generan, además, cantidades
considerables de depósitos (hollín). Sin embargo, no existen datos disponibles de concentraciones
de PCDD/PCDF medidas en hollín procedente de los motores Diesel (UNEP 2003).
2.
2.1.
Formación y liberación de PCDD/PCDF
Estudios de emisiones de PCDD/PCDF
Varios estudios de Europa y uno de Estados Unidos de América evaluaron las emisiones de
PCDD/PCDF procedentes de vehículos por medición de la presencia de PCDD/PCDF en un túnel
de aire. Esta aproximación tiene la ventaja que permite un muestreo al azar de numerosos
automotores, incluyendo el rango de edades y los niveles de mantenimiento. La desventaja de esta
aproximación es que se apoya en mediciones indirectas que pueden introducir incertidumbres
desconocidas y hacer más difícil la interpretación de los hallazgos. Surgió preocupación a partir de
los estudios en túneles, pues las partículas resuspendidas y los PCDD/PCDF adsorbidos que se han
ido acumulando en el tiempo pueden producir sobreestimación en las emisiones. Encontramos que
esta aproximación no es apropiada, y por lo tanto no se consideraron en detalle los resultados de
estos estudios. Para lectura adicional se hace referencia a las publicaciones al final de esta sección
(“Tunnel and ambient air studies”).
El primer estudio en caño de escape lo realizó Marklund et al. (1987) en automotores de Suecia,
Desde entonces se hicieron estudios en motores en marcha (automotores de pasajeros o camiones)
o paradas de motor/dinamómetros de chasis. Se ensayaron distintos combustibles en condiciones
variadas (simulando diferentes situaciones de tráfico y varios cambios de marchas). El resultado de
estos estudios que informa emisiones basadas en el consumo de combustible se resume en la Tabla
1.
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329
Tabla 1. Emisiones de PCDD/PCDF procedentes de vehículos de motores
Combustible
Tipo de vehículo
Gasolina con plomo, Automotores de pasajeros,
viejos: antes del
4 tiempos
silenciador /en caño de
escape
Automotores de pasajeros,
nuevos: antes del
silenciador /en caño de
escape
Automotores de pasajeros
Diesel
Camión
Vehículos de carga
pesados
Automotores de pasajeros
Camión
Sin información
Camión
Automotores de pasajeros
Gasolina sin plomo, Automotores de pasajeros,
viejos y nuevos: antes del
4 tiempos
silenciador /en caño de
escape
Automotores de pasajeros
Camión
Automotores de pasajeros
Gasolina sin plomo Automotores de pasajeros
con catalizador, 4
tiempos
Emisión (pg
EQT/L)
Referencia
60/10
Marklund et al. 1990
21/23
Marklund et al. 1990
0,55–1,66
291
29,3–47,7
Schwind et al. 1991
Geueke et al. 1999
Gullett y Ryan 1997
2–141
4–88
0,5; 0,6; 2,0
1,20–103
1,47–121
3,5
Schwind et al. 1991
Schwind et al. 1991
Kim et al. 2003
MoE Japan 2003
MoE Japan 2003
Marklund et al. 1990
5–22
0,42; 0,99
0,34–16,42
2–3
Schwind et al. 1991
MoE Japan 2003
MoE Japan 2003
Schwind et al. 1991
En 1994, Hagenmaier y colegas analizaron las emisiones de un autobús alimentado a Diesel
(Hagenmaier 1994; Hagenmaier et al. 1995). Las concentraciones de PCDD/PCDF estuvieron
alrededor de 1 pg/L para congéneres individuales 2,3,7,8-sustituidos, resultando un EQT-I de
0,01 ng EQT-I/L. De esta forma, los resultados de 1994 fueron mucho menores que los obtenidos
en 1990 (Hagenmaier et al. 1990). Mientras que en 1990 se pudieron cuantificar mezclas
halogenadas de dibenzo-p-dioxinas (PXDD) y dibenzofuranos (PXDF) (X = Br, Cl), las emisiones
de 1994 no contenían cantidades detectables de PXDD/PXDF. En forma similar, las
concentraciones de PCDD/PCDF estuvieron por debajo de los límites de cuantificación en una
extracción tomada de un vehículo de motor a gasolina (Hagenmaier et al. 1995). Estos resultados
indican que, con la prohibición del uso de limpiadores halogenados (en Alemania: ver BImSchV
1992), se eliminó la fuente principal de PCDD/PCDF (y PXDD/PXDF). Los resultados también
mostraron que había contaminación cruzada, ya que se usaban los mismos contenedores para el
transporte de Diesel, gasolinas con plomo y gasolinas sin plomo.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
2.2.
330
Resumen de hallazgos
Los resultados de los estudios de Europa, Japón (véase también Miyabara et al. 1999), Korea y los
Estados Unidos documentados en la literatura, ponen en evidencia que:
•
Las emisiones de PCDD/PCDF procedentes de vehículos que consumen combustibles sin
plomo son menores que las de los vehículos que utilizan gasolina con plomo;
•
Las emisiones más altas de los vehículos que utilizan combustibles con plomo, se deben a la
presencia de limpiadores bromados que se adicionan a los combustibles;
•
Los automotores equipados con catalizadores – que usan gasolina sin plomo – tienen emisiones
más bajas;
•
Los filtros de material particulado para Diesel son eficientes para reducir emisiones de
PCDD/PCDF procedentes de vehículos que consumen combustible Diesel;
•
Los vehículos a Diesel tienen emisiones menores que los que usan gasolina con plomo y
ligeramente superiores a la de los vehículos a gasolina sin plomo, y que están equipados con
convertidores catalíticos;
•
El uso de aceite de motor con bajo contenido de cloro (en los experimentos Diesel) no dio
como resultado emisiones menores de PCDD/PCDF.
No se conoce claramente la influencia de la edad de los vehículos. Si bien Marklund et al. (1990)
descubrieron emisiones más altas en vehículos más viejos, el estudio de Alemania (Schwind et al.
1991; Hutzinger et al. 1992) no halló tal dependencia.
No hay datos medidos disponibles para los siguientes tipos de motores:
•
De 2 tiempos;
•
Que utilizan gas licuado de petróleo;
•
Que utilizan mezclas de alcohol-nafta;
•
Que utilizan biocombustibles (semillas de colza, etc.)
3.
Mejores técnicas disponibles y mejores prácticas ambientales
Las mejores técnicas disponibles para reducir las emisiones de PCDD/PCDF procedentes de
vehículos a motor pueden incluir:
•
Prohibición de uso de limpiadores halogenados;
•
Prohibición de uso de gasolina con plomo;
•
Instalación de filtros de material particulado para Diesel y/o convertidores catalíticos;
•
Alternativas a los motores a gasolina (electricidad, luz solar y baterías de combustible).
Las mejores prácticas ambientales pueden incluir:
•
Separación de los contenedores de transporte, de acuerdo al combustible (por ejemplo, que no
se transporte gasolina con plomo que contenga limpiadores halogenados en contenedores que
también se usen para el transporte de Diesel y de gasolina sin plomo);
•
Promoción de vehículos con bajo consumo de combustible;
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Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
331
•
Educación que indique las condiciones de manejo que formen y liberen menor contaminación;
•
Buen mantenimiento del vehículo.
4.
Regulaciones adoptadas para la reducción de emisiones de
PCDD/PCDF
En Japón, la Ley de Medidas Especiales sobre Dioxinas (“Special Measures Law on Dioxins”, en
vigor desde 1999) regula las concentraciones de las emisiones de PCDD/PCDF procedentes de
fuentes específicas, en las cuales no se incluyen emisiones de gases de vehículos a motor. En
relación con el combustible de estos vehículos, en los 80 se alcanzó el 100% gasolina libre de
plomo y las ventas de gasolina con plomo estuvieron prohibidas por la ley sobre plomo, benceno y
azufre. En el área metropolitana de Tokio, los vehículos Diesel tienen que estar equipados con
filtros de material particulado para Diesel.
En Alemania la 19th BImSchV prohíbe el uso de limpiadores halogenados como una medida para
reducir las emisiones de PCDD/PCDF procedentes de vehículos a motor alimentados a gasolina
con plomo.
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Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
332
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Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
333
VI.I. Destrucción de carcasas de animales
Resumen
La formación y emisión de PCDD, PCDF, PCB y HCB en incineradores de carcasas
(cadáveres, piezas o restos de) animales se debe a la presencia de estos materiales clorados,
precursores y cloro en las carcasas o en algunos plásticos que pueden coincinerarse con las
mismas. Las medidas que pueden tomarse para disminuir la formación y liberación de
contaminantes orgánicos persistentes incluyen evitar la co-incineración con otros desechos
como asimismo requirir temperaturas de horno de 850 °C, con tiempos de residencia de 2segundos para los gases de combustión y suficiente exceso de aire para asegurar la misma. Las
instalaciones más grandes (> 50 kg/h) deberían estar acondicionadas con equipamiento de
control de contaminación atmosférica para minimizar las emisiones de dióxido de azufre,
cloruro de hidrógeno, monóxido de carbono, compuestos orgánicos volátiles, material
particulado y contaminantes orgánicos persistentes. Puede lograrse un nivel de desempeño de <
0.1 ng EQT/Nm3 para los PCDD/PCDF.
No se considera que otros métodos de disposición final como enterramiento, rellenamiento
sanitario o compostado contribuyan significativamente a las emisiones de los productos
químicos listados en el Anexo C, si bien deben tenerse en cuenta los aspectos ambientales, de
salud pública, de molestia y de salud animal involucrados. La hidrólisis alcalina o digestión
constituye una técnica para la destrucción de cadáveres animales.
1. Descripción del proceso
La destrucción de las carcasas de animales generalmente se alcanza por incineración,
transformación o recuperación para la producción de derivados, desintegración (“rendering”) o una
combinación de estas dos actividades.
Las técnicas de incineración pueden incluir la pirólisis, la gasificación u otras formas de
tratamiento térmico, y pueden involucrar la combustión de las carcasas completas o de partes de
ellas. La desintegración (“rendering”) cubre una gama de actividades para el procesamiento de las
carcasas y la recuperación de materiales.
La legislación reciente en Europa (Directiva CE 1774/2002/EC sobre subproductos de animales)
limita el uso de materiales derivados de la desintegración, como alimentos para humanos o
animales, por razones de salud pública y sanidad animal. En años recientes la producción de
subproductos de animales ha ido aumentado, por lo cambios en lo que el mercado define como un
producto cárnico apreciable (o sea, la proporción del animal considerada como sub-producto está
en aumento).
Los procesos de desintegración incluyen el tratamiento de cueros, pieles, plumas, órganos, huesos,
recortes, fluidos, y grasas. Por lo general este proceso incluye la trituración y molido de los subproductos seguidos por un tratamiento térmico (Figura 1). Tales procesos incluyen: hidrólisis a alta
temperatura y presión; proceso de hidrólisis a alta presión con biogas; procesamiento de biogas de
alta presión; y la producción de biodiesel y gasificación. La separación de la grasa fundida (sebo)
de los materiales sólidos se alcanza por centrifugación o prensado. La fracción sólida usualmente
se muele para la elaboración de harina de carne y hueso.
Esta harina de carne y hueso se usaba tradicionalmente como suplemento alimentario para animales
pero se han prohibido tales usos en la Unión Europea (UE), y ahora se quema en instalaciones de
incineración apropiadas o se entierra. Una de las opciones corrientes es el uso de esta harina como
combustible alternativo en los hornos de cemento (véase sección V.B de las presentes directrices).
El sebo se usa en una amplia gama de industrias (incluyendo la alimentaria), particularmente en la
industria oleo-química, que refina el sebo en una amplia variedad de productos. En la UE, el sebo
obtenido de animales viejos y otras materiales de riesgos específicos se tratan en forma separada y
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
334
no se usan en la producción de alimentos, sino que se gestionan como desechos. No obstante, estos
se pueden aprovechar como combustibles (dentro de la UE la combustión está regulada por
legislación específica – la Directiva de la Incineración de Desechos, Directiva CE 2000/76/CE).
Figura 1. Esquema del proceso de desintegración continua tradicional para la destrucción de
carcasas
Fuente: EPA 1995.
La incineración de las carcasas de animales se realiza en una variedad de tipos de hornos. Los
incineradores de pequeñas carcasas pueden tener una cámara de combustión simple sin ninguna
agitación activa de la carcasa. Las instalaciones más grandes pueden emplear hornos rotatorios para
favorecer la agitación y la rotura de la carcasa. En forma similar, un horno de solera móvil puede
aportar similar agitación. En general, la combustión de una carcasa completa es difícil. La
combustión en los hornos se puede controlar mejor si se emplea un proceso de alimentación más
regular o uniforme, tal como la maceración, el molido u otras técnicas.
2. Fuentes de sustancias químicas listadas en el Anexo C del Convenio de
Estocolmo
2.1.
Emisiones de contaminantes orgánicos persistentes que se producen de la
destrucción de carcasas de animales
La formación y emisión de dibenzo-p-dioxinas policloradas (PCDD), dibenzofuranos policlorados
(PCDF), bifenilos policlorados (PCB) y hexaclorobenceno (HCB) procedentes de incineradores de
carcasas de animales se debe a la presencia de precursores o cloro en las carcasas o en algunos
plásticos que pueden ser co-incinerados con la carcasa. Sin embargo, aunque se han llevado a cabo
las medidas de emisiones de PCDD y PCDF procedentes de la planta de incineración, hay pocos
datos de emisiones de PCB y HCB. En forma consecuente, los niveles de emisiones de PCB y HCB
son mucho más inciertos que los de las PCDD y PCDF para tales plantas.
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
335
En general, se considera que los procesos de rendering son fuentes poco probables de
contaminantes orgánicos persistentes. Sin embargo, existe la posibilidad de concentración de
dichos compuestos en los residuos de las carcasas y su liberación en las actividades que se
desarrollan corriente abajo (por ejemplo, en la combustión del material).
2.2.
2.2.1.
Información general sobre emisiones procedentes de la destrucción de las
carcasas
Incineración
Las emisiones consisten en óxidos de nitrógeno (NOx), monóxido de carbono (CO), dióxido de
azufre (SO2), material particulado, compuestos metálicos, compuestos orgánicos y PCDD/PCDF.
Las plantas de incineración más grandes pueden tener equipamiento de control de la contaminación
del aire más sofisticado (por ejemplo, filtro de tela, inyección de cal y de carbón activado). Las
unidades más pequeñas incluyen incineradores para sub-productos de mataderos y para dispositivos
veterinarios; incineradores en granja para eliminar existencias en desuso y para la cremación de
animales domésticos. Estos, pueden contar con medidas para el control de la contaminación que
van desde mínimas (o sea, cámara de combustión y chimenea), hasta sistemas razonablemente
sofisticados con cámaras de combustión secundaria, post-quemadores y filtración.
La quema incontrolada o a cielo abierto de carcasas de animales es bastante común. No obstante,
menos común es la quema de más de unas pocas de carcasas de una vez. El gobierno de Reino
Unido empleó la quema masiva en 2001, como parte de las medidas de control para el brote de la
enfermedad de la fiebre aftosa (“foot and mouth”), pero es poco probable que esas medidas se
consideren apropiadas en el futuro (Tabla 1).
Tabla 1. Brote de la enfermedad de la fiebre aftosa UK 2001: Disposición de carcasas
Método de disposición
Quema (en granja)
Enterramiento (en granja)
Enterramiento masivo
Relleno comercial
Desintegración
("Rendering")
Fuente: Anderson 2002.
Estadísticas provisorias
> 950 sitios
900 sitios
61.000 t en 4 sitios
95.000 t en 29 sitios
131.000 t en 7 plantas
La emisión a la atmósfera de PCDD/PCDF procedente de la quema en pira de eliminación de la
aftosa en el año 2001, se estimó en cerca de 0,7 g, en comparación con la emisión total para Reino
Unido de 314 g (Sitio web NAEI).
Otras rutas de emisión incluyen las cenizas y los residuos provenientes del control de la
contaminación del aire, son principalmente las liberaciones a tierra. Es poco probable que las
liberaciones al agua se consideren significativas.
2.2.2.
Emisiones procedentes de desintegración (“rendering”)
Los procesos de "rendering" incluyen el tratamiento de cueros, pieles, plumas, órganos, huesos,
recortes, fluidos, y grasas. Este proceso involucra la trituración y molido de los sub-productos
seguidos por un tratamiento térmico. La separación de la grasa fundida (sebo) de los materiales
sólidos se alcanza por centrifugación o prensado. La fracción sólida usualmente se muele para la
elaboración de harina de carne y hueso.
Generalmente, las emisiones que surgen de los procesos de combustión asociados con la
desintegración (por ejemplo, los hornos para generación de vapor para el tratamiento de térmico),
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336
no contienen contaminantes orgánicos persistente, pero puede haber emisiones de compuestos
orgánicos volátiles y olorosos de estas actividades.
La harina de carne y hueso que se quema puede dar lugar a emisiones de contaminantes orgánicos
persistentes. En la UE, la harina de carne y hueso se quema ahora en incineradores apropiados o en
instalaciones de co-incineración o se entierra.
2.2.3.
Emisiones de contaminantes orgánicos persistentes al aire
Para información general sobre mecanismos formación de PCDD y PCDF véase la sección III.C
(i).
Como ejemplo, los incineradores nuevos de carcasas de animales en el Reino Unido, deben
generalmente alcanzar emisiones de PCDD/PCDF con concentraciones menores de 0,1 ng EQT/m3
estandarizadas a 11% oxígeno, gas seco, presión y temperatura estándares (0 °C, 101,3 kPa).3 Los
incineradores nuevos, de baja capacidad (en promedio < 50 kg/h), no tienen límites de emisión pero
están sujetos a requerimientos de operación pero sí a operar bajo un cierto esquema de aprobación.
Para alcanzar este tipo de aprobación, la regulación requiere que el fabricante del incinerador
demuestre que las máquinas operan a temperaturas que exceden los 850 ºC durante un tiempo de
residencia de 2 segundos. También se observa que es problable que los requerimientos se cumplan
cuando los incineradores incluyen cámara de combustión secundaria con post-quemadores.
DEFRA (AEA Technology 2002) realizó un relevamiento de emisiones en incineradores existentes
de baja capacidad, con anterioridad a la introducción de las nuevas reglas y se indicaron
concentraciones promedio de PCDD/PCDF en el rango de 0,05–0,40 ng EQT/m3.
Se debe señalar que en muchos países se prohíbe la incineración de baja capacidad, en las granjas.
2.2.4.
Liberaciones a otros medios
El agua de proceso, de superficie y de enfriamiento puede estar contaminada con fluidos
corporales, sólidos suspendido, grasas y aceites. Las carcasas, ceniza y otros sub-productos se
disponen en la tierra. Los productos de desecho que se disponen apropiadamente en los rellenos, en
principio no generarían grandes riesgos de exposición para la comunidad; la ruta principal de esta
exposición estaría constituida por las emisiones al aire.
3. Procesos recomendados
3.1.
Consideraciones generales sobre opciones de disposición
Algunos países han adoptado la política de no enterrar animales y sub-productos. En algunos países
se han utilizado instalaciones centralizadas de alta capacidad para la eliminación de las carcasas;
algunos países han prohibido la incineración de carcasas de animales, en las granjas. Otros países
cuentan con una variedad de instalaciones grandes, pequeñas (por ejemplo, incineradores de granja)
y rellenos.
La disposición en relleno no eliminará los compuestos orgánicos persistentes que puedan estar
presentes en las carcasas, pero los alejará de una potencial exposición humana.
La aproximación encarada por un país tiene que reflejar la naturaleza específica y las circunstancias
específicas de producción de los alimentos, las actividades en mataderos y de "rendering" en el
país (incluyendo infraestructura, y las prácticas y restricciones culturales). Por ejemplo, las
centrales de incineración en gran escala requieren de infraestructura de transporte sofisticada para
minimizar el riesgo del movimiento del material potencialmente infectado y una estructura de
precios capaz de sostener la instalación.
En la destrucción de carcasas de animales, la principal fuente de emisiones de sustancias químicas
listadas en el Anexo C, es la incineración de las mismas y de los sub-productos (incluyendo a los
sub-productos que provienen de los procesos de "rendering"). Las instalaciones de combustión para
3
1 ng (nanogramo) = 1 × 10-12 kilogramo (1 × 10-9 gramo). Para información sobre medidas de toxicidad, véase la
sección I.C., párrafo 3 de la presentes directrices
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carcasas y residuos de "rendering" deberían, por lo tanto estar diseñadas para alcanzar el
requerimiento de temperatura de horno de 850 ºC, un tiempo de residencia de 2 segundos para la
combustión de los gases y un exceso de aire suficiente para asegurar la combustión. Los diseños
que no puedan alcanzar estos criterios no deberían ser usados a menos que se demuestre que son
capaces de operar sin emisión significativa de contaminantes orgánicos persistentes.
Las instalaciones mayores, del tipo de las que podrían estar reguladas en la Directiva del Control y
Prevención de la Contaminación Integrados, en la UE, o la legislación de prevención de la
contaminación equivalente en otros países, pueden también tener importantes requerimientos de
control de la contaminación del aire para alcanzar los requerimientos de emisión para otras
especies. Estos pueden incluir, (por ejemplo) reducción no catalítica selectiva para el control de
NOx, inyección de cal para el control de gases ácidos (SO2 y HCl), inyección de carbón para el
control de mercurio y de los PCDD/PCDF, y filtros de tela para el control del material particulado.
Es poco probable que las unidades de incineración más chicas impacten significativamente en la
calidad de aire local o nacional. En estas instancias, será conveniente adoptar requerimientos de
temperatura de horno y tiempo de residencia para controlar la emisión de contaminantes orgánicos
persistentes.
3.2.
Mejores técnicas disponibles
Se considera que las mejores técnicas disponibles incluyen la tecnología, la gestión y los
parámetros de operación; y el control de contaminantes orgánicos persistentes debería comprender
las siguientes medidas:
•
Que el horno de combustión alcance la temperatura mínima, los requerimientos acerca del
tiempo de residencia y de oxígeno, y que se demuestre el cumplimiento de los mismos;
•
Equipamiento adecuado para el control de la contaminación del aire, incluyendo el manejo de
la temperatura para el control del tiempo de residencia en la ventana de reformación, inyección
de carbón activado y filtros de tela o equivalente;
•
Diseño de un sistema de alimentación de desechos que minimice el efecto de las nuevas cargas
de desechos (la alimentación debería estar macerada y que el pasaje al horno sea a través de un
sistema sellado);
•
Las cabinas y las cámaras de combustión deberían ser tan herméticas como sea posible y operar
a presión reducida para minimizar las liberaciones de los gases del horno;
•
Deberían monitorearse las temperaturas de los gases para asegurar que los sistemas de control
mantengan los criterios de temperatura mínimos (a través del uso de quemadores de
combustible de apoyo) e instalar enclaves que interrumpan la alimentación cuando la
temperatura cae por debajo del mínimo;
•
Los niveles de oxígeno y monóxido de carbono en el gas de salida deberían monitorearse y
relacionarse al sistema de control para asegurar un adecuado suministro de aire, y afrontar
cualquier tipo de problema de combustión;
•
Los combustibles de apoyo no deberían estar constituidos por desechos a menos que se
demuestre que no emiten mayor cantidad de contaminantes persistentes que el gasoil u otro
combustible limpio;
•
Las áreas designadas de soporte deberían contar con un drenaje apropiado para la carga, la
descarga, el lavado del contenedor para facilitar la limpieza y la desinfección. Se deberá
considerar la necesidad de incinerar las aguas residuales originadas en el lavado para el control
de los patógenos;
•
Carga y manipuleo mecanizado de materiales de desecho para minimizar la exposición de los
operadores;
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•
Las instalaciones de pequeños incineradores (donde la operación esté permitida) deberían
localizarse sobre una plataforma de concreto y ubicarse al menos a 100 metros de cualquier
pozo, manantial o curso de agua superficial. Similarmente, tales instalaciones deberían
localizarse a más de 6 metros de todo edificio y de estructuras potencialmente inflamables;
•
Las instalaciones de almacenamiento de desechos deberían estar refrigeradas, cerradas con
llave, ser a prueba de pájaros y roedores y tener controles de olores;
•
Minimizar el uso de bolsas plásticas que contengan desechos, considerar el uso de
cubas/canastas que eviten el contacto con restos de animales;
•
Las cenizas deberán transportarse en medios sellados, cubas / canastas cubiertas y contenedores
cerrados para evitar las liberaciones de polvo fugitivas (particularmente de los residuos
provenientes del sistema de control de la contaminación del aire). Las cenizas deberán ser
dispuestas en un relleno adecuado;
•
Gestión de los desechos que ingresan y registro;
•
Control de operación efectiva, inspección y mantenimiento preventivo de aquellos
componentes cuya falla pudiera impactar en el ambiente por liberación de contaminantes
orgánicos persistentes;
•
Deberán establecerse las competencias del operador y asegurarse esto mediante un
entrenamiento adecuado;
•
Deberán aplicarse valores límites de emisión y monitorearse tales emisiones para demostrar el
cumplimiento:
•
Disponer de las cenizas y residuos en un relleno.
Las mejores técnicas disponibles para otros contaminantes no se han considerado y debería
reconocerse que existen otros factores de impacto a tener en cuenta en la definición de lo que
constituye las mejores técnicas disponibles para una instalación (por ejemplo el uso del agua, las
consideraciones en el uso de la energía).
3.3.
Las mejores prácticas ambientales
Para las mejores prácticas ambientales, los países deberían en primer instancia apuntar al desarrollo
de instalaciones para la quema de carcasas y sub-productos de animales, que cumplan con los
requerimientos de temperatura mínima para el horno, los criterios de tiempo de residencia y
criterios de oxígeno. Debe hacerse notar que el equipamiento para el control de la contaminación,
deberá a su vez cumplir requerimientos de emisiones locales y las regulaciones sobre calidad de
aire para otros contaminantes además de los orgánicos persistentes.
Cuando se instalen equipos de control de la contaminación del aire y de recuperación de calor,
éstos estarán diseñados para evitar el riesgo de formación de PCDD/PCDF por la síntesis de novo,
a través de la minimización del tiempo de residencia del material en la ventana de temperatura de
reformación. Las emisiones de tales plantas deberían demostrar que están libres de contaminantes
orgánicos persistentes por medio de mediciones por encargo.
Las instalaciones para la co-incineración de materiales de desecho (por ejemplo sebos o harinas de
carne o hueso, en los hornos de cemento) deberían auditarse para asegurar que la mínima
temperatura del horno, los criterios de tiempo de residencia y de oxígeno se alcancen, y se deberá
utilizar un monitoreo de las emisiones para verificar el cumplimiento de los límites. Las emisiones
que surgen de la co-incineración de los desechos de animales no deberían ser más contaminantes
que aquellas que surgen de la operación de procesos sin quema de desechos.
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Para instalaciones de incineración muy pequeñas (< 50 kg/h) las emisiones de los contaminantes
orgánicos persistentes pueden controlarse usando incineradores que demostraron (tal vez, por
ejemplo, por medio de un tipo de esquema de aprobación) ser capaces de operar de acuerdo con
criterios sobre temperatura de horno y de tiempo de residencia mínimos. Además, la operatoria
debe ser libre de humo, y los procedimientos de carga y operación deberían estar enclavados para
asegurar que el material no pueda ser quemado antes de que la cámara secundaria alcance la
temperatura mínima. En estos casos es improbable que se justifique el gasto en medidas de
emisión.
El uso de un relleno apropiadamente diseñado y gestionado es una alternativa a la incineración.
4. Medidas primarias y secundarias
4.1.
Medidas primarias
Las medidas primarias se consideran técnicas de prevención de la contaminación que pueden
reducir o eliminar la generación y liberación de contaminantes orgánicos persistentes. Las posibles
medidas incluyen:
4.1.1.
Diseño del horno
El horno debería proveer las condiciones para mantener una temperatura de 850ºC durante la carga,
la combustión y la descarga de las carcasas, con un tiempo de residencia de los gases de 2 segundos
y oxígeno suficiente para asegurar la destrucción de todo residual de contaminantes orgánicos
persistentes.
Es probable que se requiera de una cámara secundaria con postquemadores y/o inyección de aire
para cumplir con estos criterios. Deberá ponerse particular cuidado en asegurar el
dimensionamiento adecuado de la cámara secundaria y en la volumen calificante (el volumen
corriente abajo de la última inyección de combustible o aire de combustión y con una mínima
temperatura del gas de 850ºC en todo el volumen).
En forma ideal, el horno debería estar diseñado para permitir una operación continua (o sea, con
una alimentación automática continua al horno y remoción automática de cenizas), ya que esto
minimizará las perturbaciones de proceso, que podrían dar lugar a la emisión de contaminantes
orgánicos persistentes. La operación continua requiere maceración de los materiales sólidos para
asegurar una alimentación consistente. Se reconoce que para unidades más pequeñas que
manipulan carcasas enteras, la operación continua puede no ser apropiada. El diseño del horno
tiene que facilitar una buena combustión de todo el material (bajo contenido de carbón en las
cenizas).
Cuando se proponga la co-incineración, se adoptarán los mismos criterios de temperatura del horno
y tiempo de residencia.
4.1.2.
Material de alimentación
Debería evitarse la presencia de plásticos y otros contaminantes (particularmente compuestos de
cloro) en el material de alimentación, para reducir la generación de contaminantes orgánicos
persistentes durante la combustión incompleta o por medio de la síntesis de novo. Se sabe que el
uso de bolsas plásticas y material similar es necesario para la higiene animal y del operador. Sin
embargo, su uso debería minimizarse por medio de dispositivos de alimentación mecánicos y
automáticos.
Se debería reconocer que las carcasas y los sub-productos deben ser clasificadas de acuerdo a la
fuente (por ejemplo, material de riesgo específico).
Los métodos a ser considerados son:
•
Uso de cargadores mecanizados para evitar el contacto con las carcasas;
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
340
•
Uso de técnicas de maceración y molienda para permitir una carga y operación automática y
continua.
•
Minimización de la contaminación por el embalaje, incluidos los plásticos no halogenados.
4.1.3.
Combustibles
Se recomienda el uso de combustibles limpios para el encendido, para los quemadores auxiliares y
los postquemadores. Las instalaciones más grandes deberían apuntar a la autosustentabilidad de la
combustión en el horno para minimizar el uso de combustible. El uso de derivados de desechos y
otros combustibles potencialmente contaminados con contaminantes orgánicos persistentes debería
minimizarse y no deberían emplearse durante el encendido o las perturbaciones del proceso
cuando las temperaturas estén por debajo de 850ºC, y puedan estar presentes condiciones de
inestabilidad.
4.1.4.
Control de la efectividad del proceso
Los sistemas para el control de proceso deberían utilizarse para mantener la estabilidad del proceso
y operar en niveles de parámetros que contribuyan a la minimización de la generación de los
contaminantes orgánicos persistentes, tales como mantener la temperatura del horno por encima de
850 ºC para destruir tales contaminantes. En forma ideal, las emisiones de los contaminantes
orgánicos persistentes deberían monitorearse en forma continua para asegurar la reducción de las
liberaciones. Variables tales como la temperatura, el tiempo de residencia y los niveles de CO, de
compuestos orgánicos volátiles y de otros componentes del gas deberían monitorearse
continuamente y mantenerse de forma de asegurar las condiciones de operación óptimas.
4.1.5.
Competencia del operador
La gestión de la instalación es la clave para una operación segura y ambientalmente buena. Todo el
personal que opera la instalación deberá ser completamente idóneo en la realización de sus tareas,
en particular de la operación de rutina, mantenimiento, control de enfermedades, condiciones que
generan perturbaciones del proceso y legislación ambiental local. La competencia de los
operadores se asegurará por el entrenamiento adecuado al nivel apropiado para el tipo de
instalación.
4.2.
Medidas secundarias
Las medidas secundarias son las técnicas de control de la contaminación. Estos métodos no
eliminan la generación de contaminantes, pero sirven como medio de contención y prevención de
las emisiones.
4.2.1.
Captura de gases y humos / vapores
Las emisiones al aire deberían controlarse en todas las etapas del proceso, incluyendo el manipuleo
del material, la combustión y los puntos de transferencia del material para el control de la emisión
de los contaminantes orgánicos persistentes. Los hornos sellados son esenciales para la contención
de emisiones fugitivas, esto a la vez permite la recuperación del calor y la retención de los gases de
salida para el abatimiento y la descarga. El diseño apropiado de las campanas y conductos es
esencial para minimizar las descargas fugitivas. Se pueden usar cubas o canastas selladas o
sistemas de alimentación cerrados, lo que puede reducir significativamente las emisiones fugitivas
al aire por contención de las mismas durante la carga.
4.2.2.
Equipamiento de control de la contaminación del aire
Las grandes instalaciones deberían hacer uso de la variedad de equipos de control de la
contaminación del aire para controlar las emisiones significativas a la atmósfera. El cuidado en la
selección, el diseño y el uso de equipamiento de control de la contaminación del aire para otros
contaminantes también, en general reducirá las emisiones de los contaminantes orgánicos
persistentes. El diseño tiene que tener en cuenta el potencial de formación vía síntesis de novo de
los contaminantes orgánicos persistentes y minimizar el mismo. El material particulado debería
eliminarse para reducir las emisiones de PCDD/PCDF a la atmósfera (si bien, estas se descargarán
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
341
luego en el relleno). Los filtros de tela son técnicas efectivas pero esencialmente, son dispositivos
para baja temperatura (hasta 200 ºC).
Para procesos en pequeñas instalaciones, el uso de postquemadores es probablemente un método de
abatimiento suficiente para el control de emisiones de contaminantes orgánicos persistentes, y los
sistemas de remoción de particulado se consideran innecesarios.
Las operaciones de control de la contaminación del aire deberían ser constantemente monitoreadas
por dispositivos para detectar fallas. Otros desarrollos más recientes incluyen métodos de
depuración en línea y el uso de revestimientos catalíticos para destruir PCDD/PCDF.
Para la remoción de contaminantes orgánicos persistentes de los gases de salida debería tenerse en
cuenta el tratamiento con carbón activado. Este posee una gran área superficial sobre la cual se
adsorben los PCDD/PCDF. Los gases de salida se pueden tratar con carbón activado usando
reactores de lecho fijo o móvil, o por inyección de carbón particulado dentro de la corriente de gas,
seguido de remoción con un filtro de polvo usando sistemas de remoción de polvo de alta eficiencia
como los filtros de tela.
5. Resumen de medidas
Tabla 2. Medidas para los procedimientos recomendados para los nuevos incineradores de
carcasas de animales
Medidas
Descripción
Procedimientos Grandes (> 50
recomendados kg/h)
incineradores
y coincineradores
Pequeños
(< 50 kg/h)
incineradores
Consideraciones
Otros comentarios
Mínimo 850º C, 2
segundos de tiempo de
residencia en un
volumen calificante con
suficiente aire para
asegurar la destrucción
de los contaminantes
orgánicos persistentes.
Con equipo de control
de contaminación de
aire para minimizar las
emisiones de SO2, HCl,
CO, compuestos
orgánicos volátiles,
material particulado y
contaminantes orgánicos
persistentes
Mínimo 850º C, 2
segundos de tiempo de
residencia para el
volumen calificante que
corresponda con
suficiente aire para
asegurar la destrucción
de los contaminantes
orgánicos persistentes
Estas son consideradas las
mejores técnicas disponibles.
En el caso de que también
hubiera en el lugar sistemas
de gestión, se deberá
demostrar que la instalación
alcanza los valores límites y
se realiza el monitoreo
regular para asegurar el
cumplimiento.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Para plantas más pequeñas
estas condiciones deberían ser
criterios mínimos para
encarar el tema de los
contaminantes orgánicos
persistentes.
Se podrían adoptar estas
medidas, usando un tipo de
mecanismo de aprobación e
inspección de gestión de la
instalación
(más que ensayos de emisión
costosos)
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
342
Tabla 3. Resumen de medidas primarias y secundarias para la destrucción de carcasas de
animales
Medidas
Medidas primarias
Diseño del
horno
Control de la
alimentación
Combustible
Control de
efectividad de
proceso
Descripción
La presencia de plásticos
y compuestos de cloro
en la alimentación
debería minimizarse a un
nivel consistente con la
buena higiene para
reducir la generación de
contaminantes orgánicos
persistentes durante la
combustión incompleta
o por síntesis de novo
Combustibles limpios
como auxiliares
Los sistemas de control
de proceso deberían ser
utilizados para mantener
la estabilidad del mismo
y operar a niveles de
parámetros que
contribuyan a la
minimización de la
emisión de
contaminantes orgánicos
persistentes
Medidas secundarias
Captación de
Contención efectiva de
humos/vapores gases del horno en todas
y gases
las condiciones del
proceso de incineración
para evitar liberaciones
fugitivas
Equipos de
control de la
El abatimiento de
material particulado
Consideraciones
Eliminación de
plásticos, maximizar la
mecanización del
manipuleo
Las emisiones de
PCDD /PCDF pueden
ser minimizadas por el
control de otras
variables tales como
temperatura, tiempo de
residencia,
componentes gaseosos
Otros comentarios
La mejor disposición para
maximizar la destrucción de
contaminantes orgánicos
persistentes y minimizar su
formación
Tecnología bastante baja
El uso de la temperatura es
un parámetro de control
básico. El monitoreo de
oxígeno, CO y compuestos
orgánicos es más complejo
pero más directo. Sin
embargo, el principal
aspecto es el mantenimiento
de un sistema de control
capaz de usar datos en
tiempos reales que tenga en
cuenta un regulador de
suministro de aire,
quemadores auxiliares y
otros dispositivos de
control.
Se deben considerar:
hornos sellados para la
contención de
emisiones fugitivas a la
vez que se permite la
recuperación de calor y
retención de gases de
salida
El filtro de tela es el
sistema de reducción
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El uso de dispositivos de
control de la contaminación
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Medidas
contaminación
del aire
Descripción
ayudará a reducir las
emisiones potenciales de
contaminantes orgánicos
persistentes
Deberá tenerse en cuenta
el tratamiento con
carbón activado ya que
este material posee una
gran área superficial
sobre la cual se pueden
adsorber los
PCDD/PCDF de los
gases de salida.
Consideraciones
de material particulado
más efectivo y es
consistente con el uso
de sorbentes
secos/semi-secos para
el control de los gases
ácidos y de los metales.
Sin embargo, se
requerirá una reducción
de temperatura.
La inyección de carbón
activado pulverizado en
la corriente gaseosa
seguida de remoción
como polvo de filtro.
343
Otros comentarios
del aire da lugar a corrientes
de desechos adicionales y
requiere de consumibles. Es
probable que exista
necesidad de reducir la
temperatura de los gases de
salida (para evitar el uso de
medios de filtración más
sofisticados),
consecuentemente se
necesita cuidado para
minimizar el tiempo de
residencia en la ventana de
re-formación.
Lo más recomendable es
evitar la formación de
contaminantes orgánicos
persistentes en el horno.
Sin embargo, esta
aproximación permite algún
respaldo para las
condiciones de alteración
del proceso y es considerada
una mejor técnica
disponible en Europa para
los procesos de
incineración.
La mayoría de los equipos
de control de la
contaminación del aire son
costosos tanto para la
adquisición como para la
operación, y los repuestos
son caros.
6. Niveles de desempeño alcanzables
Los niveles a lograr para las emisiones de los contaminantes orgánicos persistentes generados de la
destrucción de carcasas de animales se muestran en la Tabla 4. Para mayor información consultar la
Comisión Europea 2003.
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SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
344
Tabla 4. Niveles de emisión alcanzables para carcasas de animales y sub-productos de
incineración
Tipo
Fecha tope
sugerida
Nivel de Emisióna
PCDD/PCDF
Nuevo
Entrada en
vigor
< 0,1 ng/Nm3 (EQT)
Existente
Dentro de los
10 años de
entrada en
vigor
< 0,1 ng/Nm3 (EQT)
Nivel de
Emisióna
PCB
< 0,1 ng/Nm3
(EQT)
Nivel de
Emisión
HCB
?
< 0,1 ng/Nm3
(EQT)
?
a. Para plantas de combustión estos límites de emisión se expresan como concentraciones másicas al 11% de
oxígeno, gas seco y temperatura y presión normalizadas (0º C, 101.3 kPa).
Referencias
Anderson I. 2002. Foot and Mouth Disease 2001: Lessons to be Learnt Inquiry Report. Oficina de
Papelería, Londres.
Comisión Europea. 2003. Reference Document on Best Available Techniques in the
Slaughterhouses and Animal By-products Industries. Documento de Referencia sobre MTD
(BREF). Oficina Europea del IPPC, Sevilla, España. eippcb.jrc.es.
EPA (Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos de Norteamérica). 1995. Meat
Rendering Plants. Documentación sobre Factores de Emisión para el Informe de Base AP-42,
Sección 9.5.3. EPA, Oficina de Planificación y Estándares de Calidad de Aire, Grupo de Factores
de Emisión e Inventario, Washington, D.C.
NAEI (Inventario Nacional de Emisiones Atmosféricas). Emission Factors Database. DEFRA
(Departmento de Ambiente, Alimentos y Asuntos Rurales). www.naei.org.uk/emissions/index.php.
Tecnología AEA. 2002. Atmospheric Emissions from Small Carcass Incinerators. Informe del
Departamento de Ambiente, Alimentos y Asuntos Rurales.
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Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
345
VI.J. Teñido y acabado de productos textiles y de cuero
Resumen
Se ha hallado contaminación con PCDD y PCDF tanto en productos textiles como de cuero. La
ocurrencia de PCDD/PCDF en estas industrias se debe a: uso de productos químicos clorados,
especialmente pentaclorofenol y cloronitrofeno, para proteger la materia prima (por ejemplo,
algodón, lana u otras fibras, cuero) y utilización de colorantes contaminados con dioxinas (por
ejemplo, dioxacinas o ftalocianinas). Pueden formarse cantidades más pequeñas de
PCDD/PCDF durante el acabado, como así también durante la incineración de los lodos
generados en el proceso.
Existen alternativas a los pigmentos de tintura arriba mencionados, ya que éstos no deben ser
utilizados.
Las posibles alternativas al pentaclorofenol y al cloronitrofeno incluyen: 2-(tiocianometiltio)
benzotiazol (TCMTB); o-fenilfenol (oFF) 4-cloro-3-metilfenol (CMK) y 2-n-octil-4-isotiazolin3-ona (OIT).
En lo atinente a las mejores técnicas disponibles, la medida primaria más eficiente para prevenir
la contaminación de productos textiles y de cuero con PCDD/PCDF sería la de no emplear
biocidas y colorantes contaminados con dioxinas en las cadenas de producción. Asimismo, de
estar utilizando algunos de los productos químicos mencionados más arriba, debería darse
preferencia a los lotes que contienen bajas concentraciones (por ejemplo, productos químicos
destilados o purificados de otra manera).
Para prevenir o minimizar la formación y liberación de PCDD/PCDF en la incineración de
lodos deberían aplicarse las mejores técnicas disponibles según lo que se describe en la sección
VI.D del presente documento (calderas industriales).
1.
Industria textil
1.1.
Introducción
La industria textil presenta una de las más complejas cadenas de manufactura. Es un sector
fragmentado y heterogéneo dominado por pequeñas y medianas empresas; por ejemplo, en la
Unión Europea, en el año 2000 114.000 compañías emplearon alrededor de 2,2 millones de
personas (European Comisión 2003a). La demanda está ampliamente dirigida hacia tres usos
finales principales: vestimenta, equipamiento de hogares, y uso industrial.
La cadena de producción de vestimenta y textiles se compone de un amplio número de subsectores
que cubren el ciclo de producción completo desde la producción de materias primas (fibras
artificiales) a productos semi-elaborados (hilandería, tejidos y telas tejidas con sus procesos de
acabado) y productos finales o para el consumidor (alfombras, textiles para el hogar, ropa y textiles
de uso industrial).
1.2.
Descripción del proceso
Los tejidos y las telas no pueden ser procesados a producto final hasta tanto hayan pasado por
varias etapas de proceso húmedo con uso intensivo de agua (también conocidos como acabado)
tales como la preparación de la tela, su tinción, estampado y acabado propiamente dicho.
Normalmente las fibras naturales requieren más etapas de procesado que las artificiales. Se generan
generan volúmenes relativamente grandes de aguas de desecho que contienen un amplio rango de
contaminantes que se han de tratar antes de su evacuación. Se utilizan cantidades considerables de
energía para el calentamiento y para el enfriamiento de los baños químicos y para la tinción de las
telas y de los hilados.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
346
Para preparar la tela se realizan las siguientes operaciones: desaprestado, desengrasado, blanqueado
y gaseado y mercerización. Las operaciones de tinción se usan en diversas etapas de la producción,
agregan color y solidez a los tejidos y aumentan el valor del producto. Los colorantes utilizados en
la industria textil son sobre todo sintéticos. El acabado comprende tratamientos químicos o
mecánicos (EPA 1997).
Los problemas ambientales principales de la industria textil son las cantidades de agua descargadas
y la carga de sustancias químicas que llevan. Otros aspectos importantes son el consumo de
energía, las emisiones al aire, los desechos sólidos y los olores.
Si bien hay una multitud de pasos en la cadena de producción, y de hecho preocupaciones
ambientales, la generación de dibenzo-p-dioxinas policloradas (PCDD) y dibenzofuranos
policlorados (PCDF) no podría asociarse a las etapas productivas individuales.
En su lugar, más atención debe darse al hecho de que los PCDD /PCDF entran en el proceso de
producción textil a través de la aplicación de pesticidas y colorantes contaminados con PCDD
/PCDF y que la contaminación de PCDD /PCDF se lleva a cabo a través de varias etapas de la
cadena de producción. Según sean las etapas individuales, los solventes aplicados y el ambiente
físico, los PCDD /PCDF quedan en el producto textil o son descargados como desechos.
1.3.
Fuentes de Sustancias Químicas listadas en el Anexo C del Convenio de
Estocolmo
En la cadena de producción textil, los procesos de acabado no son normalmente fuentes de
formación de PCDD /PCDF (Horstmann et al. 1993). Más bien, el uso de tinturas y pigmentos
conteniendo PCDD /PCDF y el uso en algunos países de fungicidas contaminados con PCDD
/PCDF para tratar materias primas sin terminar tales como algodón resulta ser las fuentes de los
PCDD /PCDF detectados.
La nueva formación de PCDD /PCDF puede ocurrir en la cadena de producción textil donde los
efluentes se tratan y los lodos se remueven e incineran. Tales plantas son consideradas,
típicamente, modernas.
Por lo tanto, las medidas que constituyen las mejores técnicas disponibles y las mejores prácticas
ambientales deberán focalizarse en:
•
La contaminación por PCDD /PCDF a través de la introducción de sustancias químicas
contaminadas con dioxinas en la cadena de producción textil.
•
La nueva formación de PCDD /PCDF en las operaciones de eliminación térmica de los
desechos específicos de la producción.
1.3.1.
Contaminación por PCDD/PCDF a través de sustancias químicas contaminadas
con dioxinas
•
Los productos químicos que se sabe que están contaminadas con PCDD /PCDF se usan para
los dos propósitos e incluyen los compuestos químicos listados abajo (European Comisión
2003a):
•
Defoliantes o
(cloronitrofeno)
•
Colorantes: dioxazina a base de cloroanil y colorantes a base de ftalocianina.
funguicidas:
Pentaclorofenol
y
2,4,6-triclorofenil-4’-nitrofenil
eter15
Los resultados del análisis de textiles y fibras de diversos orígenes arrojaron fuertes indicios de que
el pentaclorofenol ha sido, y tal vez aún es, usado como biocida en las materias primas,
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
347
especialmente en el algodón. Los perfiles de PCDD/PCDF revelaron claramente que el
pentaclorofenol era la mayor fuente de PCDD /PCDF en los textiles.
Aunque no se encontró información publicada en relación con la aplicación del cloronitrofeno en la
industria textil, este uso no puede ser excluido ya que esta sustancia ha reemplazado al
pentaclorofenol en muchas aplicaciones (Masunaga, Takasuga y Nakanishi 2001; UNEP 2003).
1.3.2.
Formación de PCDD/PCDF en operaciones de disposición térmica
Hay varios pasos en la cadena de producción textil donde las aguas de desecho y los efluentes
generan lodos que son incinerados: por ejemplo, efluentes evaporados en los procesos de
desengrasado de lana, aguas de desecho que contienen pastas de los pigmentos usados en el
estampado o látex proveniente de alfombras. Al igual que en cualquier proceso de incineración, los
PCDD /PCDF se pueden formar ya que estos lodos tienen contenidos de cloro relativamente altos,
como así también cloro ligado orgánicamente proveniente de ectoparasiticidas tales como γhexaclorociclohexano (γ-HCH, lindano), dieldrin o DDT que han sido aplicados a la materia prima
natural (especialmente lana) (European Commission 2003a; UNEP 2003).
Respecto a la probabilidad del uso de lindano, dieldrin y DDT, todos los países más desarrollados
han prohibido el uso de pesticidas organoclorados para el tratamiento de las ovejas pero existe
evidencia de que la lana de los países de la ex Unión Soviética y de Sudamérica contiene lindano
en concentraciones detectables (European Commission 2003a).
Finalmente, los retardantes de llama polibromados, tales como los éteres difenilo polibromados y
las parafinas cloradas (C10-13 cloroparafinas) se usaron en la industria textil. Todos los retardantes
de llama halogenados están involucrados en la formación de PCDD/PCDF cuando se incineran
(European Commission 2003a).
Si la remoción de suciedad y el proceso de recuperación de grasa se combinan con la evaporación
del efluente y la incineración del lodo, con reciclado completo del agua y de la energía, se obtienen
otros beneficios ambientales en términos de ahorro de agua y reducción de cantidad de desecho
sólido a ser eliminado. La temperatura del incinerador debería estar alrededor de 1.200 ºC para
destruir los PCDD/PCDF. Las cenizas volantes deberían ser eliminadas en un filtro de mangas. En
las emisiones gaseosas de tales plantas con procesos integrados de remoción de suciedad, y de
recuperación de grasa, se detectaron 0,02 ng EQT/Nm3 (European Commission 2003a, p. 278).4 Sin
embargo, esta tecnología es compleja y hay referencias de que supone un alto costo de inversión y
de operación.
También puede estar presente un incinerador cuando se deshidratan los lodos de flotación y luego
se regeran térmicamente en un horno rotatorio. El efluente gaseoso se quema en un postquemador
(alrededor de 850º C) y se libera al aire ambiente a temperatura de 120º C. En los gases de salida
provenientes de la regeneración de coque de lignito dentro de la planta de lodos se hallaron
concentraciones de PCDD/PCDF de 0,004 ng EQT-I/Nm³ (a 11% O2) (European Commission
2003a, págs. 415–417).
Las mejores técnicas disponibles para los lodos provenientes de los tratamientos de efluentes del
desengrasado de lana, incluyen:
•
Uso de lodos en la fabricación de ladrillos (mezclado con arcilla) o adopción de cualquier otra
ruta apropiada de reciclado;
•
Incineración de lodo con recuperación de calor, garantizando que se han tomado medidas para
controlar y evitar las emisiones de PCDD/PCDF que se produzcan por el cloro ligado
orgánicamente en los pesticidas potencialmente contenidos en los lodos.
4
1 ng (nanogramo) = 1 × 10-12 kilogramo (1 × 10-9 gramos); Nm3 = normal metro cúbico volumen de gas seco medido
a 0 °C y 101.3 kPa. Para información sobre medidas de toxicidad ver sección I.C, párrafo 3 de las presentes
directrices.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
348
Para mayor información, deberá consultarse la guía relativa a las mejores técnicas disponibles y las
mejores practicas ambientales para la instalación de calderas de recuperación industriales (sección
VI.D de las presentes directrices).
2.
Refinado de cuero
2.1.Descripción del proceso
La industria del curtido consiste en convertir la piel y el cuero crudo en cuero, que puede ser usado
en la manufactura de una amplia variedad de productos. El proceso completo comprende una
secuencia de reacciones químicas complejas y procesos mecánicos. Entre estos, el curtido es la
etapa fundamental que da al cuero su estabilidad y carácter esencial. Las curtiembres muy a
menudo son pequeñas empresas. (Comisión Europea, 2003b).
La industria de la curtiembre es potencialmente una industria de contaminación intensiva con
descargas importantes de agua y usos de ciertos químicos tales como biocidas, surfactantes y
solventes orgánicos.
El proceso de producción en una curtiembre puede estar divido en cuatro etapas:
•
Almacenamiento de pieles y cueros y operaciones de ribera
•
Operaciones de curtiembre;
•
Operaciones de post-curtido;
•
Operaciones de acabado.
2.2.
Fuentes de productos químicos listados en el Anexo C del Convenio de
Estocolmo
Hasta ahora, no hay informes sobre la contaminación por PCDD/PCDF en o en los alrededores de
las plantas de cuero. Sin embargo, se ha informado, sobre la contaminación de productos de cuero
comerciales y, basado en los perfiles de PCDD /PCDF, se puede asumir que los principales
procesos identificados en la industria textil son también responsables de la presencia de PCDD
/PCDF en los productos de cuero y en las emisiones (UNEP 2003).
La fuente primaria de contaminación parace ser el pentaclorofenol. Esta suposición se ve subrayada
por el hecho de que desde su prohibición en Alemania en 19895 las concentraciones de PCDD
/PCDF en artículos de cuero han declinado (European Commission 1996).
3.
Concentraciones de PCDD /PCDF en los productos químicos
usados en las cadenas de producción textil y del cuero.
La Tabla 1 resume el rango de concentraciones de PCDD /PCDF informadas en la literatura para
biocidas y productos químicos usados en la producción de colorantes. Debe señalarse que parte de
la información es bastante antigua y no podría ser aplicada a la situación actual. No obstante, se
considera útil incluirla aquí ya que, por las evaluaciones históricas, se sabe de la existencia de
algunos lotes producidos en el pasado, que fueron tratados con estos químicos, y que aún podrían
encontrarse en uso en algunas partes del mundo.
5
Que establece una concentración máxima de 5 mg pentaclorofenol por kg en el producto final.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
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Tabla 1. Concentraciones de PCDD /PCDF en biocidas y pigmentos de tinturas / colorantes.
Producto
Química
País o uso
Concentración
(ng EQT-I/kg)
Biocidas
PCP
China, Europa, USA
800.000–4.445.000
PCP-Na
China, Europa, USA
500–3.374.000
CNP
Japón
400/300.000
Pigmentos para tinturas/materiales de partida/tinturas
Cloranil
Material de partida para la
100–3.065.000
producción de tintes a partir de
dioxacina
Carbazol
Tinte pigmento
211.000
Violeta
Blue 106
Tintura Dioxazina
19.502–56.428
4.
Observación
Procesos de producción
diferentes
Procesos de producción
diferentes
Antigua / nueva
tecnología
Procesos de producción
diferentes
Mejores técnicas disponibles y mejores prácticas ambientales
Las buenas prácticas de gestión generales incluyen educación y entrenamiento del personal,
mantenimiento del equipo (y su documentación), almacenamiento de las sustancias químicas,
manipuleo, dosificación y despacho, y mayor conocimiento sobre ingresos y egresos en los
procesos productivos.
El conocimiento acerca de las materias primas textiles es esencial para la gestión de la transferencia
de contaminación. Las fibras de lana virgen pueden estar contaminadas con pesticidas, a veces
organoclorados incluyendo pentaclorofenol y cloronitrofeno. El lavado efectivo y el desengrasado
de la lana, por ejemplo con percloroetileno, eliminarán definitivamente toda grasa y pesticida, éstos
se encuentran normalmente en la fase solvente.
Las fuentes primarias de contaminación por PCDD /PCDF en textiles y artículos de cuero son
sustancias químicas aplicadas en la producción respectiva o en las cadenas de acabado, tales como
fungicidas y colorantes que se sabe que están contaminados con PCDD /PCDF.
La medida primaria más eficientes para prevenir la contaminación de textiles y artículos de cuero
con PCDD /PCDF sería no usar estos productos químicos en las cadenas productivas. Si cualquiera
de los químicos mencionados arriba está en uso, se debería dar preferencia a lotes con baja
concentración (por ejemplo, sustancias químicas destiladas o purificadas por otros medios).
Para prevenir o minimizar la formación y liberación de PCDD /PCDF, se deberá aplicar la guía
correspondiente a las mejores técnicas disponibles para calderas industriales (sección VI.D de las
presentes directrices).
5.
Alternativas
Dado que la aparición de PCDD/PCDF en la industria textil y del cuero está ligada principalmente
al uso de sustancias químicas contaminadas con dioxinas tales como el pentaclorofenol y ciertos
pigmentos químicos, la alternativa sería la sustitución de estas sustancias químicas por otras libres
de dioxinas. Por ejemplo, en Alemania luego de la eliminación del pentaclorofenol como
preservante, se han usado las siguientes sustancias químicas:
•
2-(tiocianometiltio) benzotiazol (TCMTB; CAS Registro No. 21564-17-0);
•
o-fenilfenol (oPP; CAS Registro No. 90-43-7);
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
•
4-cloro-3-metilfenol (CMK; CAS Registro No. 59-50-7);
•
2-n-octil-4-isotiazolin-3-ona (OIT; CAS Registro No. 26530-26-1).
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Las sustancias químicas mencionadas arriba están evaluadas como menos peligrosas para el
ambiente que el pentaclorofenol, pero de por sí no son totalmente inocuas.
6.
Monitoreo
No hay un indicador simple para identificar las fibras, lanas o textiles contaminadas con dioxina.
Varios análisis han confirmado que no hay correlación entre el pentaclorofenol y las
concentraciones de PCDD /PCDF en los textiles aunque los perfiles dieron fuerte indicio que el
pentaclorofenol sería la fuente. Estos hallazgos tienen sentido ya que el pentaclorofenol es soluble
en agua y se eliminará del proceso de acabado y procesos de lavado finales, mientras que los
PCDD/PCDF se adsorben a la fibra y permanecen en el textil. Para productos de cuero, en la
mayoría de los casos se encontró correlación cualitativa entre el pentaclorofenol y los PCDD
/PCDF.
Referencias
Comisión Europea. 1996. “Decisión de la Comisión del 26 de febrero de 1996 Concerniente a la
Prohibición de Pentaclorofenol (PCF).” Official Journal No. L 068, 19/03/1996 P. 0032-0040.
96/211/EC: Notificado por Dinamarca.
Comisión Europea. 2003a. Reference Document on Best Available Techniques for the Textiles
Industry. Documento de Referencia sobre MTD (BREF). Oficina Europea del IPPC Bureau,
Sevilla, España. eippcb.jrc.es.
Comisión European. 2003b. Reference Document on Best Available Techniques for the Tanning of
Hides and Skins. Documento de Referencia sobre MTD (BREF). Oficina Europea del IPPC,
Sevilla, España. eippcb.jrc.es.
EPA (Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos de Norteamérica). 1997. Textile
Industry. Sector Proyecto Notebook EPN3 10-R-97-009. EPA, Oficina de Cumplimiento del Sector
Proyecto Notebook, Washington, D.C.
Horstmann M., McLachlan M.S., Reissinger M. y Morgenroth M. 1993. “Investigación sobre la
Formación de PCDD/F durante la Producción y Acabado de Textiles.” Organohalogen Compd.
11:417–420.
Masunaga S., Takasuga T. y Nakanishi J. 2001. “Dioxinas e Impurezas tipo Dioxinas de PCB en
algunas Formulaciones Agroquímicas Japonesas.” Chemosphere 44:873–885.
PNUMA (Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente). 2003. Standardized Toolkit
for Identification and Quantification of Dioxin and Furan Releases. PNUMA, Ginebra.
www.pops.int/documents/guidance/Toolkit_2003.pdf.
Directrices sobre MTD y Orientación Provisoria sobre MPA
Borrador – Diciembre 2004
SECCION VI. Orientación/directrices por categoría de fuente: Parte III del Anexo C
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VI.K. Plantas de fragmentación/desmenuzadoras para el
tratamiento de vehículos al final de su vida útil
Resumen
Estas plantas de fragmentación están listadas en el Anexo C del Convenio de Estocolmo como
fuentes con posibilidad de formar y liberar los productos químicos enumerados en dicho Anexo.
Hasta el momento, no hay evidencia suficiente de