Incineración de Residuos Peligrosos y Llantas en Estados Unidos. Industria Cementera: Problemas Ambientales y en la Salud.

Incineración de residuos peligrosos y llantas
en Estados Unidos. Industria cementera:
Problemas ambientales y en la salud
Mike Ewall y Katy Nicholson,
Energy Justice Network
www.EnergyJustice.net
Procesamiento de cemento en EUA
Fuentes: Mapa, EarthJustice (http://www.earthjustice.org/news/cement_kilns/cement_kilns.html),
Lista de plantas, EPA Dec 31st, 1997 (http://www.epa.gov/ttn/atw/pcem/plantlis.pdf),
Lista original, US and Canadian Portland Cement Industry: Plant Information Summary, 2003 (For Purchase)
Plantas de cemento en México
Fuente: “Energy Use in the Cement Industry in North America, Emissions, Waste Generation and Pollution Control, 19902001,” 2003, p11. (http://www.cec.org/files/pdf/ECONOMY/Session1-2-Jacott-Reed-Winfield_en.pdf)
Fabricando cemento
• Todo el proceso es ambientalmente destructivo.
–
–
–
–
Extracción y minería de piedra caliza.
Transporte de materiales.
Combustión en hornos.
Cenizas tóxicas (polvo de hornos de cemento).
• Hornos de Cemento.
– Uso de energía muy intensivo, sobre todo los hornos
con sistema húmedo.
– Importantes fuentes de contaminación del aire, aún
cuando queman solo combustibles fósiles. Peor cuando
queman llantas y residuos peligrosos.
Proceso de producción de cemento
•
•
•
•
Extracción de materia prima: piedra caliza (70%) y otros
materiales como arcilla, óxido de aluminio, hierro, pizarra y
sílice.
Se pone la mezcla en hornos rotativos largos, donde se calienta a
altas temperaturas (aproximadamente 1.500o C), causando
reacciones químicas y físicas. Este proceso, en el que se usa calor
para descomponer los materiales, se llama “calcinacion.” Se
forma un nuevo material, llamado pre-cemento o “clinker,”
compuesto de bolitas del tamaño de una nuez.
Se muele el clinker, se lo combina con yeso y se lo empaca.
Cuando este producto – cemento – se mezcla con arena, piedra, u
otros materiales y agua, se produce concreto.
El proceso de calcinación, que convierte la piedra caliza en
clinker en el horno, es el paso fundamental decripto antes. Este
proceso requiere una cantidad sustancial de energía, brindada por
la quema de combustibles, que se inyectan en la parte opuesta del
horno, y representan un costo económico importante para la
producción de cemento.
Hornos con proceso seco y húmedo
• Proceso húmedo
–
–
–
–
Molienda de material con agua.
Los barros resultantes se introducen en el horno rotativos.
Proceso a temperaturas de 1450°C.
Usa más energía que el proceso seco.
• Proceso seco
– Molienda de material.
– El material resultante se mezcla y se introduce en una torre
de precalentamiento y en un horno rotativo.
• Para ambos – horno rotativo funcionando con llama
energía-intensiva.
• “Clinker” se enfria para su manipulación.
Fuente: Essroc Italcementi Group (http://www.essroc.com/default.aspx?pageid=183)
Horno de cemento con proceso seco
Fuente: Texas Environmental Profiles (http://www.texasep.org/html/wst/wst_4imn_incin.html)
Uso de energía en hornos de cemento
• Una tonelada de cemento requiere un promedio
de 4,4 millones de Btu.
• Equivalente a 400 libras de carbón.
• Tipos de combustible usados
–
–
–
–
–
–
Carbón
Petróleo
Coque de petróleo
Gas Natural
Combustible de residuos peligrosos
Combustible derivado de llantas
Fuente: American Lung Association (http://www.mindfully.org/Air/Cement-Kilns-Burning-Waste4.htm)
Los combustibles fósiles se encarecen
• Los precios del carbón escalan mientras aumenta
la demanda global (China) [Coal prices climbing
as global demand increases (U.S., China…),
partially due to rising oil and gas prices]
Los combustibles fósiles se encarecen
• El petróleo en su pico global [Oil production is
peaking globally, meaning supply can no longer
meet increasing demand, causing prices to rise]
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Cents per Gallon
Price of No. 2 & 4 Fuels
Global Oil Production
Los combustibles fósiles se encarecen
• La producción de gas natural llegó a su pico en
Norteamérica; llegará a su pico global en 2020.
• Los precios se han triplicado en los ultimos años.
• México solía exportar gas a EUA y ahora importa de
EUA.
Precio del Gas Natural en pozo
¿Por qué se usan combustibles
alternativos?
•
•
•
•
•
Diversificar el uso de combustibles.
Incentivos tributarios.
Subsidios y préstamos del gobierno.
“Beneficios” ambientales.
Ganancias por la disposición de residuos.
Incineración de llantas en EUA
• 45% de las llantas desechadas en EUA se queman
Resumen del mercado de llantas desechadas en EUA 2003
(millones de llantas)
Combustible de llantas (TDF)
Hornos de cemento
Plantas de papel y pasta
Utilidades eléctricas
Incineración de llantas dedicada
Hornos industriales
Total TDF
Productos
Caucho molido
Cortado/Moldeado/Prensado
Ingeniería Civil
Misc./Agricultura
Fundidoras con arco electrico
Exportación
USO TOTAL
GENERACION TOTAL
53.0
26.0
23.7
10.0
17.0
129.7
28.2
6.5
56.4
3.0
0.5
9.0
233.3
290.2
• 41% de la quema
de llantas en EUA
se realiza en
hornos de
cemento.
• Los hornos de
cemento queman
el 18% de todas
las llantas de
EUA.
Incineración en hornos de cemento en México
• A principios de los 90s – se permitió a las empresas de cemento
quemar “combustibles alternativos” con autorizaciones de un año.
• 1996 – SEMARNAT firma un acuerdo con las empresas de cemento
para continuar permitiéndoles quemar residuos y para desarrollar
estándares.
• 2001 – se extiende el acuerdo con la industria del cemento.
• Dic. 2002 – se aprueban los estándares oficiales para quemar
“residuos alternativos”.
• Casi todos los hornos de cemento tienen hoy permiso para quemar
un 5%-30% de combustibles alternativos.
• Actualmente seis hornos de cemento en México queman llantas:
–
–
–
–
–
–
CEMEX Ensenada
CEMEX Hermosillo
CEMEX Monterrey
CEMEX Colima
Planta de Cementos Apasco en Apaxco
Planta de Cementos de Chihuahua en Samalayuca
Combustibles en la industria del cemento
mexicana
Fuente: “Energy Use in the Cement Industry in North America, Emissions, Waste Generation and Pollution Control,
1990-2001,” 2003, p12. (http://www.cec.org/files/pdf/ECONOMY/Session1-2-Jacott-Reed-Winfield_en.pdf)
Combustibles alternativos en la
industria de cemento mexicana
Aceites y solventes usados
Resinas
Fondos de columnas de destilación Textiles
Pinturas, tiners, barnices
Cuero
Hidrocarburos contaminados
Caucho
Grasas y ceras
Madera
Barros organicos y de refinería
Plásticos
Recortes de perforación
Papel
Solidos contaminados
Llantas
Suelos contaminados
Conversores catalíticos usados
Fuente: Table 31 (p46) in Jacott, M., et al. "Energy Use in the Cement Industry in North America: Emissions, Waste
Generation and Pollution Control, 1990-2001," May 2003. http://www.texascenter.org/publications/cement.pdf
Hechos sobre las dioxinas
• Las dioxinas y los furanos son los químicos mas
tóxicos conocidos por la ciencia.
• Las dioxinas provocan infertilidad, problemas de
aprendizaje, endometriosis, malformaciones
congénitas, desórdenes en la reproducción sexual,
daños en el sistema inmune, entre otros.
• 93% de las exposiciones a las dioxinas se produce
por comer carne y productos lácteos.
Vías de exposición a las dioxinas
Cómo se forman las dioxinas
• Las dioxinas se crean quemando hidrocarburos
(combustibles fósiles, llantas, residuos peligrosos)
con cloro (presente en carbon, llantas y algunos
residuos peligrosos) en presencia de oxígeno.
• Las emisiones de dioxinas aumentan cuando:
– Hay mas cloro en el combustible/corriente de residuos.
– Está presente algún metal catalizador.
– Los gases se mantienen en un rango de bajas temperaturas
(200-450o C).
Contaminantes emitidos por los
hornos de cemento
• Dióxido de carbono (gas de efecto invernadero).
• Gases ácidos, óxidos de nitrógeno, dióxido de
azufre.
• 19 metales pesados, incluyendo plomo, mercurio,
cadmio y cromo VI.
• Productos de Combustión Incompleta (PICs),
incluyendo dioxinas, furanos e Hidrocarburos
Aromáticos Polícilicos (PAHs).
Fuente: http://www.texascenter.org/publications/kiln.htm
Las mediciones no son confiables
• Los cálculos de emisiones y el control
reglamentario en general se basan en pruebas
infrecuentes, realizadas en condiciones óptimas.
• Las pruebas no reflejan los períodos de encendido,
cierre y condiciones irregulares.
• Las pruebas frecuentemente prestan mucha
atención a las temperaturas, el flujo de aire y otras
condiciones de operación.
• Se pueden tomar múltiples muestras hasta que una
apruebe.
• Las mediciones son muy poco frecuentes.
Monitoreo continuo de emisiones
• Generalmente usado solo para óxidos de azufre
(SOx), óxidos de nitrogeno (NOx), oxígeno (O2) y
monóxido de carbono (CO).
• Actualmente existe tecnología para monitorear de
forma continua:
Amoniaco (NH4)
Dióxido de Carbono (CO2)
Ácido sulfhídrico (H2S)
Gases ácidos:
Ácido sulfúrico (H2SO4)
Ácido fluorhídrico (HF)
Ácido hidroclorídrico (HCl)
Productos de combustión incompleta
(PICs):
Dioxinas y furanos
Hidrocarburos aromáticos policíclicos
(PAHs)
Compuestos Orgánicos Volátiles (COVs)
Metales:
Antimonio (Sb)
Arsenico (As)
Bario (Ba)
Cadmio (Cd)
Cromo (Cr)
Plomo (Pb)
Manganeso (Mn)
Mercurio (Hg)
Plata (Ag)
Niquel (Ni)
Zinc (Zn)
…y más
Polvo de hornos de cemento (CKD) en EUA
• Grandes cantidades de material fino liberado y transportado
por el flujo de gas caliente dentro del horno de cemento.
• Captado con sistemas de control de la contaminación como
ciclones, precipitadores electrostáticos, o filtros de tela, y
luego enviado a rellenos in situ o en otros sitios.
• 4 millones de toneladas de CKD dispuestas anualmente.
• En 1990, se producía un promedio de 9 toneladas de CKD
por cada 100 toneladas de clinker.
• Los hornos de cemento con proceso seco generalmente
producen mas CKD.
• Una parte del CKD se “recicla” en el producto de cemento.
Source: Beneficial Use of Solid Waste in Maine (http://useit.umaine.edu/materials/ckd/general_information.htm)
Usos “Beneficiosos”
• No esta considerado como residuo peligroso por la
US EPA.
• Estabilización del suelo.
• Estabilización y solidificación de residuos.
• Reemplazo de cemento.
• Pavimento de asfalto.
• Relleno de minas.
• Mejorador de cosechas.
¿Qué hay en el polvo de los hornos de
cemento?
• Óxido de calcio.
• Metales tóxicos: Arsénico, cromo, cadmio,
antimonio, bario, berilio, plomo, plata, mercurio,
talio, selenio, niquel.
• Dioxinas, furanos.
Problemas del apilamiento de llantas
• Las llantas provocan problemas en la salud (mosquitos).
• Pueden prenderse fuego.
• Es costoso deshacerce de ellas.
• No hay muchas restricciones de importación para enviar las llantas a México.
• 40 millones de llantas obsoletas van anualmente a México.
Llantas almacenadas en las ciudades de frontera
México
Mexicali
Ciudad Juárez
Matamoros
Reynosa
Nuevo Laredo
Piedras Negras
Ciudad Acuna
Texas
El Paso
Llantas estimadas en pilas
5,000,000
3,000,000
800,000
500,000
100,000
50,000
50,000
75,000
Combustible derivado de llantas – US EPA
Información general
• En 2003: 130 millones de llantas de desecho usadas como combustible (45% de
la cantidad generada).
• Usadas trituradas o enteras.
Supuestas ventajas
• Las llantas producen la misma cantidad de energía que el petróleo y un 25% más
energía que el carbón.
• Las cenizas residuales del CDL puede contener menos metales pesados que
algunos carbones.
• Resulta en menos emisiones de NOx en comparación con muchos carbones de
EUA, particularmente los carbones altos en azufre.
EPA
• La Agencia apoya el uso responsable de llantas en los hornos de cemento
Portland y en otros establecimientos industriales.
Llantas México – EUA
• Muchos millones de llantas de desecho están en la
frontera de México-EUA.
• “Frontera 2012 tiene la intención de reutilizar las
llantas generadas por la limpieza para propósitos
productivos, tales como el reciclaje o la
reutilización”
• Frontera 2012 es un programa de diez años
conducido por la Agencia de Protección Ambiental
de EUA y la Secretaría de Medio Ambiente y
Recursos Naturales de México (SEMARNAT).
Llantas Mexico – EUA
• Texas, California y Colorado son de los
estados de EUA que tienen los mayores
sitios de almacenamiento de llantas
Composición química de las llantas
Tipos de materiales típicamente usados para fabricar llantas:
Caucho sintético
Caucho natural
Azufre y compuestos de azufre
Sílice
Resina fenólica
Aceites: aromáticos, nafténicos, parafínicos.
Telas: Poliester, Nylon, Etc.
Ceras de Petróleo
Pigmentos: óxido de zinc, dióxido de titanio, etc.
Carbón negro
Ácidos grasos
Materiales inertes
Fibras de acero
Fuente: U.S. Rubber Manufacturers Association / Scrap Tire Management Council
Composición química de las llantas
Descrip cion
% P or p eso
recib id o
0.62
Hu m ed ad
Cen iz as
4.78
Carb on o
83.87
Hid rog en o
7.09
Nitrog en o
0.24
Az u f re
1.23
O xig en o
2.17
T otal
100
An alisis d e M in erales E lem en tales
(O xid e fo r m)
Z in c
1.52
Calcio
0.378
Hierro
0.321
Cloro
0.149
Crom o
F lu or
0.0097
0.001
Cad m io
0.0006
P lom o
0.0065
Representative Analysis of TDF Produced By WRI
(Source: TDF Produced From Scrap Tires with 96+% Wire Removed)
Source: U.S. Rubber Manufacturers Association / Scrap Tire Management Council
Composición química de las cenizas de las llantas
CO M P UE S T O
M UE S T RA 1 M UE S T RA 2
P R O M E D IO
C arb on o T otal - - %
0.071
0.258
0.164
A lu m in io
0.128
0.283
0.206
A rsen ico
0.002 - - - -
C ad m io
0.001
0.001
0.001
C rom o
0.978
0.068
0.523
C ob re
0.255
0.32
0.288
H ierro
95.713
96.721
96.217
P lom o
0.001
0.001
0.001
M ag n esio
0.058
0.059
0.058
M an g an eso
0.058
0.307
0.416
N iq u el
0.241
0.093
0.167
P otasio
0.01
0.015
0.012
S ilicon a
0.34
0.246
0.293
S od io
0.851
0.701
0.776
Z in c
0.052
0.16
0.106
E staño
0.007
0.006
0.006
A z u f re
0.766
0.762
0.764
0.001
Resultados preliminares de analisis de escoria (cenizas de fondo)
Fuente: U.S. Rubber Manufacturers Association / Scrap Tire Management Council
Composición química de cenizas de llantas
Con ten id os
P orcen taje p or p eso
Z in c
51.48%
P lom o
0.22%
Hierro
6.33%
Ch rom o
0.03%
Cob re
0.55%
Niq u el
0.03%
Arsen ico
0.02%
Alu m in io
0.76%
M ag n esio
0.50%
S od io
0.01%
P otasio
0.01%
Dioxid o d e m ag n esio
0.36%
E stan io
0.03%
S ilicon a
6.85%
Cad m io
0.05%
Carb on o
32.20%
T otal
99.43%
Nota: Estos resultados son de incinerar un 100% de combustibles de llantas.
Sources: Radian Corporation, Results From Sampling and Analysis of Wastes From
the Gummi Mayer Tire Incinerator, May 1985.
Source: U.S. Rubber Manufacturers Association / Scrap Tire Management Council
Cloro en llantas
•
•
•
•
Aceites extendedores aromáticos.
“Baño de sal" proceso de vulcanización.
Membranas de caucho butilo halogenado
Estudio de California: las llantas tienen un nivel
de cloro 2-5 veces más alto que el carbón del
oeste.
• Investigación de EPA: los niveles de cloro en
llantas son un 2% más altos que el promedio
nacional para carbón betuminoso.
Emisiones de dioxinas por la quema de llantas
Datos de
4 Hornos de cemento - California
5 Hornos de cemento - Canada
Horno de cemento Victorville, CA
Horno de cemento Cupertino, CA
Horno de cemento Davenport, CA
Horno de cemento Davenport, CA
Cementera Lucerne Valley, CA
Planta de papel Chester, PA
Horno industrial U Iowa, Iowa City,
IA
Horno industrial U Iowa, Iowa City,
IA
Fuentes disponibles en www.energyjustice.net/tires
Contenido de llantas
(% llantas comparado
con 100% de carbón)
Dioxinas/Furanos
<20% Aumentaron entre 53% y 100%
Aumentaron 37% y 247% en dos mediciones
Disminución 54% y 55% en otras dos pruebas
Dioxinas aumentaron 139-184%
24.60% Furanos aumentaron 129%
Aumentaron 30%
Dioxinas aumentaron 398% y 1.425% en dos
pruebas
Furanos aumentaron 58% y 2.230% en dos
30% pruebas
20% Aumentaron 25%
20% Dioxinas y algunos dibenzofuranos aumentaron
4-8% Aumentaron 4.140%
4% Disminuyeron 44%
8% Disminuyeron 83%
Emisiones de combustible derivado de llantas
• Los datos sobre las emisiones de la quema
de llantas varían.
• Algunos estudios comparan una mezcla de
de llantas y carbón con 100% carbón; otros
comparan con otras mezcla de combustibles
• La composición química del carbón puede
variar segun el tipo de carbón y la región.
• Los datos son de hornos de cemento,
plantas de papel u otros hornos industriales
• Las condiciones de operación pueden variar.
Emisiones del combustible derivado de llantas
Tendencia comunes en comparación con el mezcla de
CDL/carbón con 100% carbón
AUMENTO
Cromo
Cobre
Plomo
Niquel
Zinc
Dioxinas/Furanos
PCBs
PAHs
SO2
CO
Benceno
POSIBLES AUMENTOS DESCENSO
Arsénico
Fluor
Bario
NOx
Berilio
Cadmio
Magnesio
Manganeso
Cloro
HCl
Alternativas a la quema de llantas
•
•
•
•
•
•
•
Reducción en la fuente.
Reducción del uso de tóxicos.
Reutilización (Recauchutaje).
Reciclaje.
Devulcanización.
Asfalto de concreto con caucho.
Monofills.
Combustible de residuos peligrosos - EUA
• 14 hornos de cemento y 3 hornos de agregado ligero
actualmente queman residuos peligrosos en EUA.
• De las 6 millones toneladas de residuos peligrosos que se
manejan en sitios ajenos (comercialmente) cada año en
EUA
–
–
1,8 millones de toneladas se queman
Cerca de 750.000 toneladas (cerca del 12,5%) se quemaron en hornos de cemento en 1999
• Esto es menos que los 37 hornos en 1994, cuando 90% de
los residuos peligrosos liquidos se quemaban en hornos
Composición química de los residuos peligrosos
• Residuos de operaciones industriales / comerciales relacionadas
con pinturas, sólidos de pinturas, solventes gastados.
• Fluidos de limpieza de metales.
• Solventes de la industria electrónica (estos materiales incluyen
solventes clorados/fluorocarbonos); trazas que contienen metales
se integran al cemento.
• Solventes de limpieza.
• Residuos de refinerías de petróleo.
• Los barros del fondo de tambores pueden contener metales
mezclados con líquidos de los líquidos allí presentes.
Hornos de cemento y residuos peligrosos
• Los hornos de cemento no estan diseñados para
incinerar residuos peligrosos.
• Las reglamentaciones de contaminación del aire
estan llenas de huecos.
– Los hornos de cemento tienen flujos de aire masivo 5-6
veces más altos que los incineradores de residuos
peligrosos, pero los límites de emisiones permiten
concentraciones similares.
– Las cenizas y los residuos de lavados de gases de los
incineradores de residuos peligrosos son considerados
residuos peligrosos, pero el polvo de los hornos de
cemento no lo es.
Hornos de cemento y residuos peligrosos
Planta
Total emisiones Factor de diferencia
anuales
TXI* = 23,995 tpa
12 veces mayores que 3 IRP combinados.
AEI* =
744 tpa
32.25 veces menores que TXI
LAI* =
645 tpa
37.30 veces menores que TXI
CWM* = 598 tpa
40.12 veces menores que TXI
Los datos del incinerador de residuos peligrosos son de toneladas anuales en 1995; los de TXI son
del borrador del permiso de aire 1997.
TPA = toneladas por año
* TXI es Texas Industries Inc. Midlothian Cement Kiln Complex. Datos del borrador de permiso
del aire TNRCC
* AEI es American EnviroTech's un incinerador comercial de residuos peligrosos en Channelview,
Harris County, Texas autorizado por TNRCC pero nunca instalado. Los datos son del
permiso de TNRCC.
* LAI es un incinerador comercial de residuos peligrosos de la empresa Laidlaw (ex Rollins
Environmental Services) ubicado en Deer Park, Harris County, Texas. Ahora llamado SafetyKleen. Datos del permiso de TNRCC.
* CWM es un incinerador comercial de residuos peligrosos de Chemical Waste Management en
Port Arthur, Jefferson County, Texas. Datos del permiso de TNRCC.
Emisiones de dioxinas afectadas por las temperaturas
Fuente: The Inventory of Sources and Environmental Releases of Dioxin-Like compounds in the United States: The Year 2000
Update (External Review draft, March 2005; EPA/600/p-03/002A
Quema de residuos peligrosos = emisiones de dioxinas
21 veces más altas
Fuente: The Inventory of Sources and Environmental Releases of Dioxin-Like compounds in the United States: The Year 2000
Update (External Review draft, March 2005; EPA/600/p-03/002A
Quema de residuos peligrosos = niveles de dioxinas en
polvo de hornos de cemento 11.667 veces más altos
Fuente: The Inventory of Sources and Environmental Releases of Dioxin-Like compounds in the United States: The Year
2000 Update (External Review draft, March 2005; EPA/600/p-03/002A
La historia sucia de Cementos Keystone
1976
Comenzo a quemar residuos peligrosos.
Principios de 90's Solicitó aumentar la cantidad de residuos quemados. Oposición de un
grupo ciudadano y un grupo de padres y maestros de escuela.
1992
Se reveló que los datos de computadora habían sido alterados para ocultar
violaciones de los permisos.
La solicitud de permiso fue suspendida.
1995
Solicitó quemar 55 tipos de residuos adicionales y aumentar la proporción.
Oposición de un grupo ciudadano y un grupo de padres y maestros de escuela.
El estado pidió una evaluación de riesgos de salud.
7/1997 Volvió a solicitar quemar más residuos, pero...
12/1997 El tanque de combustible de residuos peligrosos se recalentó, evacuación de
1-milla.
Los ciudadanos reclaman mejores controles de seguridad, monitoreo y registro.
8/1999 Retiró la solicitud.
Relaciones públicas / Asociaciones de
comercio
• Cement Kiln Recycling
Coalition (www.ckrc.com)
• Association for
Responsible Thermal
Treatment (ARTT)
Para mayor información…
• Energy Justice Network: www.energyjustice.net/tires/
• GAIA: www.no-burn.org
• American Lung Association report:
www.mindfully.org/Air/Cement-Kilns-Burning-Waste.htm
• Downwinders at Risk www.downwindersatrisk.org
• Montanans Against Toxic Burning www.notoxicburning.org
• Texas Center for Policy Studies www.texascenter.org/tires/
• Alberni Environmental Coalition www.portaec.net/local/tireburning/
• Friends of Hudson www.friendsofhudson.com
• National Citizens Alliance www.cementkiln.com
• Listas de E-mail: To subscribe to email networks for activists fighting tire
burning or cement kilns, contact Mike Ewall at