Ingeniería ecológica

INGENIERÍA ECOLOGICA
Conceptos
Desechos industriales: Desechos resultantes de la minería y la explotación de canteras, la manufactura, la
producción de energías, así como la construcción y la demolición. Los desechos industriales pueden contener
residuos peligrosos y residuos similares a las basuras domésticas.
Fango residual: Los depósitos sólidos que quedan una vez que se han eliminado distintos tipos de aguas;
pueden ser húmedos o estar mezclados con un componente líquido como resultado de procesos naturales o
artificiales.
Vertedero: Lugar donde se depositan definitivamente los desechos, en forma controlada o no controlada,
conforme a las normas sanitarias, de protección del medio ambiente, y otras normas de seguridad nacionales.
Incluye desechos depositados permanentemente.
Residuos peligrosos: Residuos que por ser tóxicos, venenosos, explosivos, corrosivos, inflamables,
radiactivos, ecotóxicos e infecciosos, representan un peligro importante ya sea real o potencial, para la salud
humana y/ o el medio ambiente. Por lo que respecta a este cuestionario, los residuos peligrosos abarcan todo
material o producto que se consideran peligrosos conforme a las prácticas de cada país.
Residuos urbanos: Desechos parecidos a las basuras domésticas, producidos por distintas actividades. Por lo
general, el gobierno local o empresas privadas que actúan en nombre del municipio se ocupan de los residuos
urbanos. Los residuos urbanos pueden contener residuos peligrosos y desechos industriales.
Desecho: Sustancias u objetos que se eliminan o se desea eliminar, o deben eliminarse conforme a las
disposiciones de la legislación nacional.
Generación total de desechos: Desechos generados por actividades humanas.
Reciclado/ reutilización/ recuperación: La depuración o el reprocesamiento de los desechos que pueden
servir para el mismo propósito u otro propósito que el original. La preparación de fertilizantes orgánicos debe
incluirse en esta categoría. La incineración de desechos con recuperación de energía térmica se incluye en la
categoría Incineración.
Recuperación de energía: Si se incineran residuos importados, sírvase indicar la cantidad en la hoja de
información suplementaria.
Instalaciones de tratamiento de desechos: Instalaciones para el tratamiento de desechos peligrosos y no
peligrosos.
Tipos de Contaminantes
Las industrias actuales se ven obligadas de la protección de la salud de sus trabajadores; esto debido al alto
número de sustancias y compuestos químicos y tóxicos que se utilizan o que se producen en sus diversas
operaciones dentro del proceso; por lo cual es sumamente necesario el diseño de un sistema de protección
ambiental adecuado.
Uno de los principales aspectos a tomar en cuenta es no tener un sistema de protección combinado para todas
las áreas de una empresa; esto debido a que, por ejemplo, las áreas industriales poseen cargas superiores de
1
calor a las áreas de oficina o comerciales; esto define que un sistema combinado de protección actuaría de
manera deficiente; es por ello que es necesario contar con sistemas de protección independientes para cada
área.
La mayor parte de contaminantes los encontramos en:
• Calor
El calor es una de las formas de contaminación más comunes y puede ser una de las más dañinas dentro de las
operaciones industriales. La presencia de calor excesivo trae como resultado elevación de la temperatura
corporal, esto provoca malestar, reduce la productividad y puede causar tensión o choques térmicos; para el
control del calor se debe evaporar la transpiración de la piel o la exposición a una temperatura ambiente
fresca. La presencia de humedad demora la evaporación de la transpiración, por lo tanto también la liberación
del calor por este medio; es por esto que la humedad debe regularse para mantener la temperatura del medio
ambiente en un nivel saludable.
• Sustancias Tóxicas
Existe un potencial muy grande de daños contra la salud y el ambiente cuando sustancias tóxicas son
transportadas ya sea por aire o agua, esto se debe a que muchas industrias producen, dentro de sus
operaciones, vapores y gases tóxicos o residuos contaminante sumamente pequeños, capaces estos, de ser
transportados por el aire o agua en el ambiente o bien dentro de la empresa. El control de concentraciones
máximas de cada sustancia a las que los trabajadores pueden estar expuestos sin mostrar efectos adversos en
su salud están definidos por el American Congress of Industrial Hygienist y se conocen como límites
permisibles de exposición (PEL, permisible exposure limits).
Formas de Contaminantes
• Sólidos
Polvo: originado en casi cualquier material que es dividido en pequeñas partículas; normalmente es el
resultado de algún proceso mecánico.
Gases: generalmente se forman como resultado de algún proceso industrial en el cual un material sólido pasa
al estado gaseoso.
Humo: causado por la combustión incompleta, esto consiste en partículas sólidas acarreadas por el aire por
productos de la combustión.
• Gases
Los gases son sustancias químicas en estado gaseoso; cada vez son más numerosos como contaminantes y
siempre son encontrados en el aire. Muchos de ellos son producto de procesos industriales.
• Líquidos
Los líquidos contaminantes pueden ser producto de algún proceso industrial o pueden ser utilizado dentro de
este; por lo general son utilizados en procesos de enfriamiento o limpieza de metales.
Por ejemplo, el uso de ácidos para la purificación del acero antes del galvanizado.
Fuentes de Contaminación en el Aire
2
• Procesos
A continuación se mencionan algunos de los procesos en los cuales se puede derivar una fuente de
contaminación dentro de una industria:
Limpieza con vapor. En cualquier medio la presencia de vapor requiere especial atención, ya que la
condensación de vapor agrega al medio ambiente cantidad significativas de humedad y calor que resultan
perjudiciales a los trabajadores.
Operaciones de Atomización. Las operaciones que implican la creación de rocío introducen al área de
trabajo partículas tóxicas y/o inflamables.
Soldadura. La soldadura añade al espacio de trabajo una cantidad de calor equivalente a la capacidad de
energía de la máquina soldadora y por lo general produce gases dañinos.
• Equipo y Maquinaria
Motores y Transformadores. Cuando estos están trabajando, producen calor debido a varias razones; una de
estas razones es la baja eficiencia de un motor, ya que el resto de energía (que no la absorbe como su
eficiencia) es transformada en calor que a su vez pueden ser contaminante para los trabajadores.
Motores de Combustión interna. Los motores de combustión interna son muy comunes en el ambiente
industrial en formas como montacargas, camiones, generadores y diferentes máquinas pequeñas para
mantenimiento. Es muy frecuente que los productos de la combustión de estos motores se descarguen dentro
del espacio acondicionado y representen un grave peligro para el personal. El calor generado,. Tanto por la
combustión del combustible como por el trabajo realizado, se libera dentro del espacio y se vuelve parte de la
carga de calor que debe eliminarse.
Otros ejemplos de maquinaria productoras de contaminantes son los Hornos y Secadores; para el uso de cada
uno de estos es necesario elaborar un análisis de la instalación para así evitar la menor cantidad de calor o
gases contaminantes posibles, para evitar un aire contaminado.
Contaminación del Agua
La contaminación de las aguas se produce al incorporar a ese medio elementos extraños, tales como
microorganismos, residuos industriales, productos químicos o aguas residuales, entre otros, que deterioran su
calidad.
La salud humana puede quedar seriamente afectada por efecto de la contaminación de las aguas. Existen
ciertos elementos químicos muy peligrosos para los seres vivos por ingestión, como el mercurio, arsénico o
plomo, que pueden llegar a la cadena alimentaria al ser absorbido por los vegetales mediante las aguas de
riego, o por medio de los acuíferos subterráneos; por ejemplo, el cadmio presente en algunos fertilizantes,
ingerido a ciertos niveles puede producir diarreas agudas y lesiones de hígado y riñones; los nitratos (sales del
ácido nítrico) presentes en el agua potable pueden producir enfermedades infantiles con riesgo de mortalidad.
Los principales agentes contaminantes de las aguas son las aguas residuales, petróleos, sustancias radiactivas,
minerales inorgánicos y compuestos químicos. Las aguas residuales contienen mayormente materias orgánicas
que precisan oxígeno, son por tanto un agente desoxigenador del agua cuando entran en descomposición, que
generan además olores desagradables.
Fuentes Contaminantes de las Aguas
3
Básicamente, la fuentes contaminantes de las aguas están identificadas en las actividades industriales, zonas
urbanas, agricultura y ganadería. Los vertidos industriales pueden causar un impacto más o menos importante
dependiendo de sus características, como el contenido en sustancias orgánicas e inorgánicas y las necesidades
bioquímicas de oxígeno.
Existe más de una opción para el control de estos residuos:
• Tratamiento dentro de la propia planta de producción
• Tratamiento completo dentro la planta y posterior descarga en el sistema de depuración urbana
• Depuración completa en la propia planta, y sin más intervención reutilización posterior o vertido en
cualquier corriente o masa de agua.
En las zonas urbanas la contaminación está protagonizada por las aguas residuales de hogares y actividades
comerciales. El tratamiento de los residuos urbanos siempre estuvo enfocado hacia la reducción de materias
que demandaban oxígeno, compuestos inorgánicos como fósforo y nitrógeno, ciertas bacterias dañinas y
sólidos en suspensión. Sin embargo, los procesos de depuración generan a su vez residuos sólidos que es
preciso eliminar, los cuales suponen entre un 25% y 50% de los costes de una planta depuradora.
El vertido a los ríos y lagos de aguas residuales con ausencia de depuración, implica la desoxigenación del
agua y su entrada en descomposición.
Básicamente existen tres fases de tratamiento de las aguas residuales urbanas: en una primera fase se eliminan
las arenillas, se procede a un filtrado, floculación (incorporación de los sólidos) y sedimentación. En una
segunda fase, mediante lodo biológicamente activo, se realiza una oxidación de la materia orgánica disuelta,
realizándose un filtrado a continuación. En la última fase se recurre a procesos físicos, químicos y biológicos,
tales como filtración granular, absorción mediante carbono activado, y eliminación del nitrógeno.
Las fuentes contaminantes con origen en la agricultura y ganadería, tienen su incidencia en las aguas
superficiales y subterráneas, y están compuestas de materias orgánicas e inorgánicas, en las que se incluyen
compuestos como el fósforo o nitrógeno, los cuales demandan gran cantidad de oxígeno. Estos compuestos
suelen proceder de la erosión de tierras de cultivo, que tienen depositados en parte residuos fertilizantes y de
naturaleza animal, estos últimos transportadores en ocasiones de organismos patógenos. Para la eliminación
de los residuos de granjas o criaderos industriales se suele proceder a su contención en tierra, pero presenta el
peligro de filtración y escorrentías; para el control de los líquidos se utilizan depósitos de sedimentación, así
como tratamientos biológicos en lagunas aeróbicas o anaeróbicas, entre otras medias.
Técnicas de Tratamiento
Técnicas de tratamiento del aire
• Minimización
Este es el método más económico y efectivo para la protección de las personas; esto es reducir la cantidad
contaminación generada desde su origen o establecer medio para evitar la liberación de medios contaminantes
dentro de un área específica. Este es un método preventivo.
• Protección
Al contrario que la minimización, la protección es un método reactivo, ya que se da hasta cuando aparece la
contaminación dentro de un área; esta puede ser por medio de uso de mascarillas simples, mascarillas con
filtro de aire o mascarillas con su propio generador de oxígeno; todas estas según sea el área de trabajo.
4
• Ventilación
Todo sistema de ventilación industrial está formado por 2 partes principales: el sistema de suministro de aire
(que envía el aire al área de trabajo) y el sistema de extracción (que es el encargado de eliminar el aire
contaminado y mantener un ambiente saludable). El buen funcionamiento de este sistema es el balance
adecuado de las 2 partes; ya que si existe un suministro de aire en exceso, el aire contaminado será forzado a
salir del área de trabajo hacia las áreas circunvecinas. Por el contrario si existiera poco suministro de aire,
entonces reducirá la presión en el área de trabajo y el aire exterior (que no está acondicionado) será aspirado
hacia adentro del área de trabajo, Es por ello que lo ideal es separar el sistema de ventilación que da servicio a
las instalaciones industriales del que sirve a las demás áreas.
Técnicas de tratamiento de las Aguas
A continuación se describe uno de los tratamiento utilizados dentro de la industria para el correcto tratamiento
de las aguas industriales, este es el Tratamiento Electroestático.
El tratamiento electrostático del agua es un procedimiento físico, que basa su eficacia en la aplicación de un
campo electrostático, de parámetros específicos, que mantiene al fluido recirculante en condiciones de
desequilibrio eléctrico. En estas condiciones los precipitados generados sedimentan como sustancias
inconsistentes y no coherentes con su matriz, que serían fácilmente eliminados mediante un adecuado sistema
de filtrado y un programa periódico y ponderado de drenaje.
PROCESOS ELECTROQUÍMICOS EN EL AGUA
• Variación de los potenciales electrocinéticos
• Ruptura de los equilibrios coloidales
• Alteración de la cinética de las reacciones químicas
Por este procedimiento se mantienen preventivamente las instalaciones limpias y libres de corrosiones,
incrustaciones, biofouling; desinfectadas a los efectos industriales requeridos; sin lodos orgánicos (plancton
vegetal y animal) ni organismos coloidales (virus, bacterias, algas, etc.).
Se evita la proliferación de legionellas, ya que se impide la formación de lechos susceptibles de ser
colonizados por la bacteria.
• Campos de Acción
Corrosión:
El campo electrostático actúa de cara a la corrosión:
• Evitando los ataques localizados, producidos por bajo depósito (aireación diferencial).
• Disminuyendo la velocidad estándar de la corrosión generalizada.
• Eliminando los precipitados de corrosión existentes mediante procesos de disgregación física y
dispersión.
Incrustaciones calcáreas:
El campo electrostático impide la consistencia de los sedimentos, por lo tanto y como consecuencia de los
arrastres del fluido no se producen reducciones en el seccionamiento de las conducciones de agua. Las
incrustaciones duras existentes son eliminadas mediante procesos de disgregación física y dispersión.
5
Biofouling:
Los lodos orgánicos están formados por el plancton vegetal y animal que bajo condiciones favorables
proliferan con rapidez, desarrollándose en conductos y depósitos, produciendo grandes masas de materia
orgánica que se denomina suciedad biológica (biofouling). El conjunto del biofouling lo forman las algas, los
hongos y las bacterias. Los circuitos abiertos recirculantes son propicios para la generación del biofouling, en
unos casos por la acción del aire y de la luz (algas); en otros, por la materia en suspensión y los precipitados
(hongos y lechos bacterianos).
Los efectos negativos del biofouling son según su importancia: pérdidas de termotransferencia, provocadores
o aceleradores de corrosión, y contaminación. El campo electrostático, actuando a través del agua tratada
electrostáticamente, destruye los depósitos biológicos existentes, y permite que sean retirados de las
conducciones mediante procedimientos de filtración y drenaje.
Desinfección:
La eficacia del campo electrostático en la desinfección general de las aguas radica en dos aspectos:
• La acción directa que sobre el contenido disperso coloidalmente en el fluido ejerce el campo
electrostático.
• La destrucción de las incrustaciones y de los lechos orgánicos de ensuciamiento biológico, que
necesitan los microorganismos en general para la colonización.
Legionella:
El tratamiento electrostático permite desincrustar aquellos puntos de las instalaciones donde no se puede
acceder manualmente para efectuar la correspondiente limpieza.
Por ello, constituye una medida preventiva muy eficaz para limitar el contagio por Legionella, ya que se evita
la existencia de lechos susceptibles de ser colonizados por esta bacteria patógena.
Al evitar la proliferación de otros microorganismos, se está impidiendo el desarrollo de Legionella como
parásito en el interior de los mismos
Reciclaje
Cuando un material resultante de un proceso de fabricación, consumo, limpieza o transformación es
abandonado, se convierte en un residuo. Los propios seres vivos se convierten en residuos cuando mueren, sin
embargo las cadenas tróficas siempre han tenido la suficiente capacidad de procesarlos, integrándolos de
nuevo al ciclo vital.
Son los seres humanos los que han alterado la suficiencia de la naturaleza para mantener el equilibrio,
concentrándose en núcleos urbanos e industriales, los cuales se ven agravados con los crecientes índices
demográficos; los residuos generados se concentran a su vez en espacios reducidos que, junto con periodos de
tiempo insuficientes para ser procesados, son absorbidos por el suelo, aire y aguas, superando la capacidad de
la Tierra de reintegrarlos.
Cada persona producimos diariamente como media unos 20 kg. de residuos, suma de los desechos domésticos
y el consumo de bienes industriales, muchos de ellos desechables tras su uso y fabricados con materiales no
biodegradables. En muchos países, los vertederos controlados absorben gran parte de estas materias, además
de ser estéticamente rechazables dando mal aspecto y degradando el paisaje.
6
Otra parte importante de materias se vierten incontroladamente, siendo las más peligrosas por los productos
tóxicos que pueden transportar, mediante filtraciones que se producen hacia acuíferos subterráneos.
Finalmente, sólo una pequeña parte es reciclada, o incinerada para ser aprovechada en la obtención de energía
eléctrica.
El reciclado es la única solución viable al problema de la acumulación de los residuos. La posterior
reutilización de los materiales reciclados es además la mejor forma de evitar la extracción de materias primas,
la cual, a su vez, reducirá las necesidades energéticas para la propia extracción y transformación en productos
manufacturados.
La deforestación y erosión del suelo con el posterior proceso de desertización, que se produce al talar árboles
para la obtención de la pasta de papel, es un ejemplo de la necesidad de reciclaje de esta materia; por
extensión se podría citar el vidrio, metales o plásticos.
La operación de reciclado consiste en la extracción selectiva de materiales de los desperdicios u otros
materiales de desecho, con el fin de obtener materias susceptibles, previo tratamiento, de nuevos usos.
Actualmente se realizan técnicas de reciclado de basuras en las que los residuos sólidos se separan en
materiales de valor comercializable (vidrio, plástico, caucho, papel, estaño, etc.), que son reintroducidos en el
ciclo de consumo.
La recuperación de los materiales reciclables se realiza de maneras muy diversas, dependiendo del tipo de
materia fuente y los productos a extraer. Algunos residuos son convertidos en pulpas después de mezclados
con agua, y haber sido liberados de los materiales pesados o metálicos, que suele realizarse mediante
dispositivos magnéticos, decantación o centrifugación. Por su parte, los residuos más ligeros como fibras o
papel son separados para su reingreso en plantas procesadoras de estos productos.
Los desechos orgánicos y aguas residuales también son reciclables. De ellos se pueden extraer combustibles
biológicos como el biogás, después de un proceso de fermentación en una atmósfera anaeróbica denominada
digestión.
En estas plantas se recicla la mayor parte los residuos, pero hay otra parte que ya no admite ningún otro tipo
de manipulación aprovechable, y que deberá ser incinerada o depositada en un vertedero controlado.
Existen residuos químicos tóxicos, radiactivos y otras substancias biológicas que, además de muy peligrosos,
no admiten reciclaje. Los que más temor causan en la opinión mundial son los desechos radiactivos, ya que
mantienen su actividad durante un periodo de tiempo muy prolongado (cientos de años); no pueden ser
eliminados, y la única forma de mantener los organismos vivos fuera de su ámbito de radiación, es
depositándolos en contenedores especiales y enterrarlos en lugares protegidos, o almacenarlos en silos de
hormigón. Cualquiera de los métodos precisa que esté perfectamente identificado el lugar, además de control
de que no se producen fugas al exterior.
Regulaciones Ambientales
En Guatemala existe un documento encargado de regir todo lo relacionado con el medio ambiente, esto
documento lleva por nombre Ley de Protección y Mejoramiento del Medio Ambiente según el decreto
número 68−86, aprobado por el congreso de la república.
El congreso considera que la protección y mejoramiento del medio ambiente y los recursos naturales y
culturales es fundamental para el logro de un desarrollo social y económico del país, de manera sostenida, es
por ello que se creo mencionado reglamento.
En este documento se presentan todas las leyes ambientales, además de las sanciones, entre estas están:
7
• Leyes del sistema atmosférico
• Leyes del sistema hídrico
• Leyes de los sistemas lítico y edáfico
• Leyes de la prevención y control de la contaminación por ruido audial.
• Leyes de la prevención y control de la contaminación visual, etc.
Normas ISO 14000
Hoy en día existe una serie más o menos abundante de malentendidos relativos a las normas ISO 14000. El
motivo principal de ellos surge de una interpretación errónea de lo que las normas pretenden alcanzar.
Muchos expertos en el campo ambiental creen que estas normas prescriben un desempeño ambiental en el
ámbito mundial. Otro quieren que las normas dicten metas ambientales para la prevención de la
contaminación, tecnología y otros resultados ambientales deseables. Las normas ISO 14000 no hacen nada de
esto. Más bien, establecen herramientas y sistemas para la administración de numerosas obligaciones
ambientales y la realización de evaluaciones del producto sin prescribir que metas debe alcanzar la
organización. La serie ISO 14000, como un todo, busca proporcionar una guía para el desarrollo de un
enfoque comprensivo para la administración del medio ambiente y la estandarización de algunas herramientas
de análisis ambiental clave, tales como la clasificación y el avalúo del ciclo de vida.
Algunos afirman que lo que la ISO 14000 les ofrece no tiene un alcance suficiente, que se necesitan metas
ambientales específicas para mitigar la contaminación y otros problemas ambientales. De hecho, las normas
ISO 14000 pueden tener un efecto importante en el estado ambiental del planeta en general. Conforme las
organizaciones del mundo empiecen a seguir las guías ISO 14000, en especial la norma para el sistema de
administración ambiental (EMS), el resultado elevará el nivel de administración y el desempeño ambiental
general. (Ver gráfica en el apéndice)
La importancia de las normas ISO 14000
Se espera que miles de organizaciones a nivel mundial dediquen tiempo y dinero a poner en práctica ISO
14000 en los próximos años. Y decenas de mi-llares de organizaciones quedarán registradas en la norma a lo
largo de la siguiente década. Los escépticos podrían preguntarse, ¿por qué dedicar tiem-po y dinero a normas
voluntarias? o qué ventajas tiene para mí?. Los motivos para que las organizaciones pongan en práctica ISO
14000 son nume-rosos y variados.
Las normas ISO 14000 serán un factor del desarrollo y del comercio inter-nacional por numerosos motivos,
tres de los cuales son clave. En primer lugar, las normas facilitan el comercio y eliminan barreras comerciales,
segundo, la creación de las normas mejorará el desempeño ambiental a nivel mundial; y tercero, estas normas
establecen un consenso mundial de que existe una nece-sidad de administración ambiental y una terminología
común para los siste-mas de administración ambiental.
8