Las industrias pasteras y sus emisiones.

9° Foro de Ciencias - Feria del Libro
Buenos Aires - 30 de abril 2008
Las industrias pasteras y
sus emisiones.
Miguel Zanuttini
ITC – FIQ – UNL
CONICET
Emisiones líquidas y gaseosas en la
Industria Celulósica
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El mercado de las fibras celulósicas
Proceso Kraft
Emisiones del proceso Kraft y blanqueo ECF
Monitoreo Ambiental
Definición de limites de emisión
Caso de la Planta de Valdivia (Chile).
Comentarios Finales
El mercado de las fibras celulósicas
• La demanda de productos
celulósicos está en permanente
crecimiento y su industria está
fuertemente ligada al medio
ambiente.
•
En principio los
productos celulósicos
resultan compatibles con
las tendencias ecológicas
mundiales:
Ventajas ambientales de los productos
celulósicos
• Usa recursos renovables
• El producto puede ser de larga
vida útil si se desea almacenar
información.
• Es mecánicamente altamente
eficiente como material de
embalaje.
• Por otro lado, es reciclable varias
veces
• Biodegradable.
Consumo de fibras papeleras en el mundo
Millones de toneladas
Fibras Kraft
Fibras Kraft
Blanqueada
deBlanqueada
fibra corta
de fibra corta
Fibras
Fibras
Recuperadas
Recuperadas
Fibra Kraft
Fibra Kraft
Blanqueada
deBlanqueada
fibra larga
de fibra larga
Año
Año
Impacto de la actividad industrial
Es inevitable que la actividad industrial
impacte de alguna manera en el medio
ambiente.
Una operación industrial adecuada minimizará
el efecto.
Hasta cierto nivel, el medio ambiente podrá
absorber una perturbación.
Actitud de la empresa
Deben cumplirse las legislaciones y atenderse las
demandas de vecinos pero:
- La responsabilidad social
- Imagen de la empresa
puede hacer conveniente que la empresa se plantee
pautas más exigentes que la propia legislación.
Responsabilidad social de la empresa: Normas ISO
26000; SA 8000 2001;NBR 16000
Producción industrial con cero de descarga:
• Cero de descarga o
• Cero de contaminates
Es teóricamente posible pero puede exigir:
Un excesivo consumo de químicos y/o de energía
puede llevarnos a un desfavorable balance ecológico
Pulpado Kraft
•Más importante en volumen de producción
•Escalas de producción de 500 a 3000 tn/día
Una de las razones del crecimiento
de esta actividad en América del Sur
es el rápido crecimiento del
eucalipto
La fibra de eucalipto es excelente
para papeles de escritura
Reactivos del proceso Kraft
- Álcali
(hidróxido de sodio)
- Sulfuro de sodio
Puede usarse además
- Antraquinona
Proceso Kraft
Ventajas:
• Recuperación eficiente de químicos
• Aprovechamiento de la Biomasa disuelta
(50 % de la madera).
•Proceso autosuficiente en
energía.
En Botnia Fray Bentos:
Generación de 130 MW
Excedente: 30 MW
Turbinas, BotniaFray Bentos
Proceso Kraft
Desventajas:
• Emisión de NOx , SO2 , SO3 y partículas
• Olores
• Emisión importante de dióxido de carbono:
3,0 ton por ton de pulpa producida.
¿Compensa la captación de dióxido de carbono de las
árboles usados?
• Necesidad de un combustible externo para el horno
de cal
Proceso y ciclo térmico
•
•
•
•
•
Descortezado
Astillado
Cocción: 150 – 170 oC, 1 - 2 horas.
Enfriamiento y Soplado.
Lavado donde se separan:
Fibras
Blanqueo
Licor negro
Recuperación
Ciclo de recuperación y emisiones gaseosas
Madera
Concentrados
Pulpado
Gases
Olorosos
Lavado
Diluídos
Pulpa
Licor
Blanco
Licor
Negro
Evaporación
Combustión
Caldera de
recuperación
Licor
Verde
Caustificación
Cal (CaO)
Apagado
de la cal
CO3Ca
Calcinación
Combustible
Etapas del ciclo de recuperación
1) Expansión del licor:
Gases que deben ser condensados
2) Evaporación del licor hasta 65 %- 85 % de
concentración
Evaporación en construcción (Veracel, Brasil 2004)
Evaporación (Veracel, Brasil 2005)
Evaporación (Veracel, Brasil 2005)
Etapas del ciclo de recuperación (continuación)
3) Combustión del licor negro en la caldera de
recuperación
Quemador
Caldera en
Construcción
Chimenea en
construcción
(Botnia diciembre
2005)
Planta Botnia 2007
Etapas del ciclo de recuperación (continuación 2)
4) Caustificación (regeneración del álcali):
Se usa Cal para recuperar el NaOH
5) Calcinación
El carbonato se calcina en el horno en un tiempo de
residencia de 2-4 horas:
La cal se apaga en agua
Ciclo de recuperación y emisiones gaseosas
Gases
Conc
Olorosos
Lavado
Diluído
ss
Madera
Pulpado
Pulpa
Licor
Blanco
Licor
Negro
Evaporación
Combustión
Caldera de
recuperación
Licor
Verde
Caustificación
Cal (CaO)
Apagado
de la cal
CO3Ca
Calcinación
Combustible
Veracel, 2004
Botnia, Fray Bentos
Emisiones gaseosas del pulpado
Cuatro principales:
• Caldera de recuperación
• Disolución de las cenizas de esa caldera
• Horno de cal
• Apagado de la cal
• Los gases olorosos deben ser captados y
quemados
Blanqueo ECF
(Uso de
dióxido de Cloro)
• Producción de Clorato
• Producción de Dióxido de Cloro
• Etapas de blanqueo (secuencias)
Oxígeno Diox. de Cl
Álcali
Dióx. de Cl Álcali Peróxido
Botnia, Fray Bentos
Emisiones gaseosas del blanqueo
Normalmente son muy bajas
Debe controlarse fugas de:
- TRS (gases olorosos)
- Cloro
- Dióxido de Cloro
• Los gases olorosos deben ser captados y
quemados
Planta Kraft
Construcción de la base de la chimenea de la planta
Planta Kraft de Botnia en Uruguay
Altura de la Chimenea: 120 metros
Algunos de los contaminantes
•
•
•
•
Carga Orgánica (DBO , DQO)
AOX
Gases olorosos (TRS)
Dioxinas
La carga orgánica
es reducida por
tratamientos
biológicos
Laguna
aireada
Laguna de tratamiento secundario aeróbico
en contrucción (Veracel, Brasil 2005)
Niveles de DQO y DBO
• La DBO puede reducirse hasta niveles muy bajos:
10 – 30 mg /L
• La DQO no puede reducirse a niveles bajos
- Material de difícil degradación
BATs de la Comunidad europea: 600 mg/L
AOX (Cloroorgánicos absorbibles)
Compuestos disueltos generados en el
blanqueo con dióxido de cloro
Moléculas pequeñas
(peso molecular
menor a 1000
g/mol) de
compuestos clorados
Pueden entrar en las
membranas celulares
y bioacumularse.
Menbrana
celular
Moléculas
Cloradas
AOX
• El AOX es una manera indirecta de medir
Contaminantes orgánicos persistentes (POPs)
• Una fracción del AOX puede ser POPs.
• POPs: Contaminates orgánicos persistentes que se
bioacumulan y poseen riesgo de causar efectos
adversos a la salud humana o al ambiente.
AOX
• Blanqueos ECF : Reducción de AOX se logra con
reducción del uso de dióxido de cloro.
• El límite indicado por las BATs de la comunidad
europea es de 0,25 kg /ton de pulpa.
• La eliminación total de AOX se logra en el
blanqueo TCF
Gases Olorosos
• Sulfídrico y Mercaptanos
Toda posible salida de gases debe ser captada y
enviada a incineración.
Los olores son en gran parte eliminados
Emisión de TRS en
Portugal
Dioxinas
• Son compuestos hidrofóbicos de muy baja solubilidad y por
lo tanto muchas veces no se detectan en los efluentes
líquidos. Se detectan más fácilmente en los barros y en
cenizas de combustión.
En general son fuentes de dioxinas los procesos químicos
con presencia de fenoles y cloro y las combustiones en
presencia de cloro.
• Generación hacia la atmósfera (Inventario de Dioxinas en Argentina
2002)
Combustión no controlada
Incineración de desechos
Generación de energía eléctrica y calefacción
Calderas de licor negro, madera y lodos
Caldera de corteza
g / año
715.00
83.10
31.10
0.05
0.24
Combustión no
Emisiones a la atmósfera de Dioxinas y Furanos en controlada
Argentina
Incineración de
desechos
Generación de
energía eléctrica
y calefacción
Calderas de licor
negro, madera y
lodos
Caldera de
corteza
La emisión de dioxinas en las calderas de
recuperación kraft es un valor muy bajo en
comparación a la generada por la combustión
incontrolada.
La generación de Dioxinas en las plantas kraft
La generación en el pulpado kraft y blanqueo
ECF es extremadamente baja
• En los efluentes líquidos no se detecta
• En los gases es baja:
Límites en EEUU y Canadá: 0,1 ng/m3
Monitoreo de
plantas Kraft
Parámetros a considerar en los efluentes
líquidos
• Sólidos en suspensión
• DBO - DQO
• Nitrógeno y Fósforo (estos se suplementan para los
tratamientos biológicos)
• AOX (cloro orgánicos absorbibles producidos en el
blanqueo ECF) .
• Dioxinas
• Toxicidad
• Color
• Metales pesados (provienen en gran parte de la
madera)
• Temperatura
Limitaciones en período corto
Las plantas cumplen además con limitaciones en
períodos mas cortos:
Ejemplo: La EPA (EEUU) ha establecido para AOX
límites por tonelada producida como:
0,6/ 0,4 / 0,2 kg/T
Promedio diario / mensual / anual
Monitoreo
Planteamos un esquema general basado en:
- BREF 2001 de la IPPC (Comunidad Europea)
- Informe Hatfield en relación al proyecto de Fray
Bentos (Marzo 2006).
Monitoreo de los gases
X : Medición continua - ● Control periódico
(* inclusión de lodos )
Cau- Partíc. Partíc.
dales PM10 totales
Caldera de
recuperación
Horno de
calcinación
Caldera de
Biomasa
Preparac. de
licor verde
Preparación
de lechada
Quemador
de TRS
Blanqueo
-Preparación
- Operación
SO2
NOX
TRS
CO
CO2
Cl
DioClO2 xinas
X
X
X
X
(X)
X
X
•
X
X
X
X
(X)
X
X
•
X
X
X
X
(X)
X*
X
•
X
X
X
•
•
•
•
•
ClH
•*
Base de chimenea, Botnia - Fray Bentos
Monitoreo de los líquidos
Variable
Caudal
pH
Conductividad
Temperatura
DQO
DBO
SS
AOX
Color
Fósforo
Nitrógeno
Metales pesados
Toxicidad
Dioxinas y Furanos
Conti- Diario Semanal Mensual Anual
nua
X
X
X
X
●
●
●
●
●
●
●
●*
●
●
●*
●
* Mensual hasta que se compruebe el desempeño
También en algunos casos, se monitorean
parámetros como:
• TOC (Carbono orgánico total)
• Clorato
• Agentes Quelantes (EDTA /
DTPA).
Monitoreo externo
• Es conveniente que sea realizado por organismo
externo a la empresa.
Gases:
• Estaciones de monitoreo fuera de la planta para TRS,
SO2, NOX, Partículas (PM10 y totales), Ozono a 1 km
o 3 km en dirección predominante de los vientos o en
la posición donde se espera la mayor concentración
de contaminantes
Líquidos: Monitoreo en el curso receptor
• Estudio de delineación de la pluma con uso de
colorantes para distintas caudales de río.
• Monitoreo de la población de peces y su usabilidad.
• Toxicidad.
• Dioxinas y Furanos: Contenido en el tejido de los
peces.
• Estudio bioquímico correspondientes compuestos EDC
(Compuestos disruptores endócrinos) que producen
alteraciones hormonales en peces.
Límites de
emisión
Límites de emisión
Pueden definirse considerando:
•Las mejoras técnicas disponibles (BATs)
•Las características técnicas de la instalación
•Su localización
•Las condiciones locales del medio ambiente
Los límites establecidos BATs de la Comunidad
Europea son sólo una referencia:
(El permiso ambiental otorgado a Botnia en Fray Bentos
está basado en estas directivas).
Pero las BATs europeas no consideran:
• La escala de producción y localización
Caso Valdivia
Planta de
ARAUCO
Planta Valdivia
Planta Valdivia
Historia
Puesta en marcha a fines del año 2004
• Clausura de la planta por problemas
ambientales en dos oportunidades (enero
y junio de 2005).
Reapertura con imposición de:
• Pautas estrictas de funcionamiento y de
mejora continua
Imposiciones
• Sistema completo de captación de gases
olorosos
• Restricción de la producción en un 20 %
• Monitoreo completo de las emisiones.
• Monitoreo completo externo (río, aire, suelos)
• Tratamiento terciario (floculación de los
efluentes).
• Laguna de acumulación de efluente para
eliminar riesgos de volcamientos no deseados.
• Auditoría ambiental internacional
Toma de gases olorosos en una
etapa de lavado en el blanqueo
Consecuencias
- Operación actual con bajos niveles de
emisión
- Cambio en la actitud de la empresa:
• Apertura de la planta para todo tipo de visitas
• Análisis químicos adicionales a los exigidos.
• Se muestra actualmente como un ejemplo mundial
de operación con mínimo impacto ambiental
• Está solicitando ahora el aumento de la producción
al 100 % de diseño.
Los criterios desarrollados son ahora
aplicados a otros proyectos celulósicos en Chile
Efluente
líquido
Laguna con capacidad para acumular el agua
usada en más de dos días
Comentarios Finales
• Fibra celulósica: Producto ambientalmente aceptable
• Existe una demanda creciente de pulpas:
- Reciclada
- Kraft Blanqueadas
• Proceso Kraft:
- Ventaja: Eficiente y muy desarrollado
- Desventaja: Emisiones
• Emisiones:
Atención: DQO, AOX, Olores
Comentarios Finales (continuación)
• Debe realizarse un monitoreo completo
• Definición:
- Límites de emisión
- Escala de producción de nuevas plantas
en función de las condiciones ambientales de la
localización
• Las pautas de las BAT europeas son solo una
referencia.
Muchas gracias
Miguel Zanuttini
Instituto de Tecnología Celulósica –
FIQ - UNL