secciÓn 8 estudios de caso
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SECCIÓN 8
ESTUDIOS DE CASO
Esta sección presenta tres casos de tratamiento centralizado de efluentes y tres casos deminimización de residuos en la industria.
8.1 ESTUDIO DE CASO 1: TRATAMIENTO CENTRALIZADO DE RESIDUOSPELIGROSOS EN TAILANDIA.
El estudio de caso tuvo como base el informe Commissioning and operating aninorganic waste treatment facility, escrito por Teerapon Soponkanaporn y AjopornSophonsridsuk, del Siam Control Company Limited de Bangkok, Tailandia, en 1989.
8.1.1 Historia de la planta
En Tailandia ha surgido un gran interés por los residuos peligrosos, especialmente losproductos químicos tóxicos y metales pesados que contaminan las aguas residuales. La fuenteprincipal de estos metales pesados son las fábricas de galvanoplastia. Actualmente, estánregistradas unas 200 instalaciones de galvanoplastia de mediana y pequeña escala en losalrededores de Bangkok.
En ellas, el tratamiento de aguas residuales no ha tenido éxito debido a la falta de espacio,personal capacitado, apoyo financiero y sitios apropiados de disposición de lodos. Por estasrazones, el Ministerio de Industria (MI) ha tenido dificultad para monitorear y controlar susresiduos peligrosos.
Consciente de estos problemas, el MI estableció en 1988 el primer centro de tratamientode residuos peligrosos industriales de Tailandia, ubicado en el distrito de Bangkhuntien,aproximadamente a 20 km al oeste de Bangkok. El centro Bangkhuntien es el primero de cuatrocentros de tratamiento de residuos peligrosos industriales para los suburbios del oeste, norte yeste de Bangkok y Rayong. Cada centro contará con plantas de tratamiento físicoquímico,destilación e incineración para el manejo de efluentes, lodos y residuos sólidos peligrosos.
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8.1.2 Recolección
La recolección de residuos para su tratamiento en la planta de tratamiento de residuospeligrosos industriales de Bangkhuntien (PTRPIB) se realiza en camiones cisterna (para aguasresiduales) y camiones de carga (para residuos sólidos). Al llegar a la PTRPIB, se pesan losvehículos y se toman muestras de residuos para un análisis de selección. Este análisis determinala naturaleza de los residuos y su compatibilidad con otros residuos que van a tratarse. Luego delanálisis, los residuos se descargan en sumideros adecuados para su tratamiento.
La PTRPIB está diseñada para el tratamiento de residuos inorgánicos, tales comoefluentes de galvanoplastia, productos químicos gastados, como los residuos del baño químico demetales de fábricas electrónicas y de galvanización por inmersión caliente, lodos de hidróxidodel ensamblaje electrónico y de automóviles, y residuos de mercurio de fábricas que elaboranlámparas fluorescentes. Para mayor información sobre el número total de fábricas que usan losservicios de la PTRPIB y las cantidades totales de residuos, véase las figuras 8-1 y 8-2.
Actualmente, la Siam Control Company Ltd. (SCC) encargada de la operación y manejode la planta, trabaja con el MI para reducir el tiempo de transporte de los residuos y evitar lashoras punta. Asimismo, la SCC considera la minimización de residuos de las fábricas (porejemplo, tratamiento de residuos con un proceso de intercambio de iones antes del transporte)como una manera de reducir la cantidad de residuos que se va a transportar, lo que disminuiríalos problemas asociados con el transporte de residuos.
8.1.3 Procesos de tratamiento
La PTRPIB incluye 1) una planta de tratamiento químico de 200 metros cúbicos por díapara tratar aguas residuales de la galvanoplastia de manera discontinua (véase la figura 8-3), 2)una planta de tratamiento químico de floculación y sedimentación de 800 metros cúbicos por díay lagunas para el tratamiento de aguas residuales con tintes de textiles, y 3) plantas de fijaciónquímica y de mezcla de cemento para manejar lodos o residuos sólidos peligrosos (véase lafigura 8-4).
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Figura 8-1. Total de plantas por tipo de residuo que usan los servicios de la PTRPIB(Soponkanaporn y Sophonsridsuk, 1989)
Figura 8-2. Total de residuos (toneladas) (Soponkanaporn y Sophonsridsuk, 1989)
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Figura 8-3. Diagrama del tratamiento de residuos de la galvanoplastia (Soponkaraporn ySophonsridsuk, 1989)
Figura 8-4. Distribución de la planta: Planta de tratamiento de residuos peligrososindustriales de Bangkhuntien (Soponkaraporn y Sophonsridsuk, 1989)
8.1.3.1 Aguas residuales de la galvanoplastia
Aguas residuales de la galvanoplastia
Bomba
Reactor
Lagunas
Flujo de agua
Pruebas del laboratorio
Lecho secador
Disposición de lodos
Agentes químicos
Línea de desborde
Lodos
Agua tratada
Filtrado
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En la PTRPIB, las aguas residuales de la galvanoplastia se tratan por separado según suscontaminantes principales (es decir, cianuro, cromo u otros metales pesados).
Aguas residuales contaminadas con cianuro
El proceso convencional de cloración alcalina se usa para destruir el cianuro en las aguasresiduales de la galvanoplastia. Este proceso incluye el uso de cal para ajustar el pH de las aguasresiduales entre 11,0 y 11,5 y la adición de hipoclorito de sodio (como fuente de cloro) y sureacción con aguas residuales durante el tiempo deseado. Esto convierte el cianuro en nitrógenogaseoso y dióxido de carbono. Durante este proceso, los niveles de pH y del potencial deoxidación-reducción se controlan automáticamente.
Aguas residuales contaminadas con cromo
El cromo hexavalente tóxico en las aguas residuales de la galvanoplastia se reduce acromo trivalente mediante la adición de metabisulfito de sodio y el ajuste del pH a 2,0 y 2,5 conácido sulfúrico. Luego, se puede usar cal para precipitar el cromo trivalente con un pH promediode 10.
Aguas residuales contaminadas con otros metales pesados
Las aguas residuales contaminadas con otros metales pesados (por ejemplo, níquel,cobre, cinc) se tratan mediante precipitación convencional con cal en un pH alcalino de 10. Paramejorar la fijación de lodos de hidróxido se puede agregar un polielectrolito.
8.1.3.2 Productos químicos gastados
Los métodos de tratamiento para los productos químicos gastados varían según loscontaminantes presentes en los residuos. Actualmente, el único producto químico gastado quetrata la PTRPIB, son las aguas residuales del baño químico de metales que contienen altasconcentraciones de metales pesados. Los metales pesados en las aguas residuales del bañoquímico de metales se precipitan de la misma manera que las aguas residuales de lagalvanoplastia que no están contaminadas con cromo. La única diferencia es que la cantidad decal usada para el tratamiento de aguas residuales del baño químico de metales esconsiderablemente mayor debido a las altas concentraciones de ácido y metal.
El lodo generado por los tratamientos químicos se descarga en lechos de secado quecontienen una capa de arena. Luego, los residuos sólidos secos se tratan mediante un proceso deestabilización antes de su disposición en el relleno.
8.1.3.3 Residuos sólidos
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Los residuos peligrosos tratados actualmente por la PTRPIB se clasifican en lodos conhidróxido y residuos de mercurio.
Lodos con hidróxido
Los lodos con hidróxido contienen metales pesados (por ejemplo, plomo, manganeso,cromo, níquel) a diferencia del mercurio proveniente de diversos tratamientos de aguasresiduales inorgánicas. Estos lodos se mezclan con una gran cantidad de cal para aumentar el pHa 12 antes de su disposición en el relleno.
Residuos de mercurio
El mercurio en residuos contaminados se estabiliza mediante la adición de sulfuro desodio para convertir el mercurio tóxico en un sulfuro de mercurio más estable. Luego, se fija concemento para formar bloques antes de disponerlos en el relleno. Los residuos de mercurio de lasfábricas de lámparas fluorescentes se pulverizan antes de su tratamiento.
8.1.4 Disposición
Después del tratamiento, el pH, los sólidos disueltos, cianuro y metales pesados delefluente se analizan en el laboratorio del centro para asegurar que cumpla con los estándares delMI. Luego, el efluente se descarga en un canal cercano. El lodo tratado se transporta a un sitio dedisposición en la provincia de Ratchaburi ubicada aproximadamente a 100 km del centro. Laspruebas de extracción se realizan en el lodo tratado antes de su disposición en el relleno paragarantizar que los metales pesados no contaminen las aguas subterráneas.
El establecimiento del sitio de disposición resultó costoso y excedió el presupuestooriginal del MI. Como consecuencia, la SCC también considera el reciclaje de metales pesadosde aguas residuales de la galvanoplastia y lodos que usan el proceso "ferrita". Este procesoincorpora metales pesados a un precipitado ferromagnético con una concentración adecuada dehierro. Parte del hierro requerido para el proceso puede obtenerse de las aguas residuales delbaño químico de metales. Dado que el proceso ferrita (véase la figura 8-5) es similar al procesode tratamiento de residuos inorgánicos en la PTRPIB, la incorporación de este nuevo procesosolo requeriría ciertas modificaciones. El proceso ferrita transformaría los residuos sólidos enproductos seguros y comercialmente valiosos y, por consiguiente, reduciría la cantidad deresiduos enviados al relleno.
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Figura 8.5. Diagrama de flujo de la recuperación de metales pesados por el procesoferrita (Soponkanaporn y Sophonsridsuk, 1989)
8.1.5 Operación y manejo
Para reducir su carga y continuar la implementación de su política de privatización, elgobierno otorgó a la SCC, una empresa privada, la concesión de la operación y manejo de laPTRPIB, por medio de un contrato de alquiler de cinco años. La SCC es totalmente responsablede la recolección, transporte, tratamiento y disposición de residuos.
La SCC cobra a los usuarios directamente por los siguientes servicios:
§ transporte de las fábricas a la PTRPIB§ tratamiento de residuos§ transporte del BIHWTC al sitio de disposición§ disposición.
Estas tarifas varían según el tipo y volumen de residuos tratados y la distancia de lasfábricas a la PTRPIB.
La SCC paga al gobierno tarifas de alquiler y regalías de acuerdo con la cantidad deresiduos tratados para compensar los costos de construcción de la planta. El gobierno desempeñasolo una función supervisora. De acuerdo con los últimos estimados, el gobierno invirtió un totalde $1,2 millones para cubrir el costo inicial de la planta, incluidos la adquisición del terreno;construcción de plantas de destoxificación para efluentes, lodos y residuos sólidos peligrosos; einstalación del equipo y servicios necesarios.
Alcalinización
Oxidación
Sedimentación
Neutralización
Efluente
Aguas residuales del baño químico de metales
Lodo conhidróxido
Aguas residuales dela galvanoplastia
NaOH
Formación de ferrita
Lodo deferrita
Aire
Mezclado/disolución
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8.2 ESTUDIO DE CASO 2: TRATAMIENTO CENTRALIZADO DE RESIDUOS ENUNA PLANTA COMÚN DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES EN LA INDIA
El estudio de caso tuvo como base el informe financiado por el Banco Mundial, tituladoIndia Industrial Pollution Control Project: Feasibillity Assessment of Common TreatmentFacilities, Volumen 2.2: Vapi industrial Estate, preparado por Chemcontrol, Copenhague,Dinamarca, 1991.
8.2.1 Historia del caso
En 1960, la Gujarat Industrial Development Corporation (GIDC) estableció estadosindustriales individuales en todo Gujarat. Las industrias potencialmente contaminantes (porejemplo, de productos químicos y medicamentos) se ubicaron en estados especiales cerca de lacosta para evitar la contaminación de las aguas internas y brindar un acceso fácil a las carreterasnacionales y sistema ferroviario interestatal. Vapi está ubicado en Pardi Taluka en el distrito deBulsar, aproximadamente a 230 km al sur de Baroda. Actualmente, este estado industrial tiene unpromedio de 1.030 plantas industriales de pequeño y mediano tamaño y más de 3.000 unidadeshabitacionales. En la actualidad, el principal punto de descarga de efluentes al río Kolak es através del Bhi Khadi. La figura 8-6 muestra una vista aérea del estado industrial de Vapi.
Las condiciones actuales en Vapi constituyen un considerable riesgo para la salud de laspersonas que viven o trabajan dentro del estado. Como consecuencia, la GIDC ha propuesto unaplanta común de tratamiento de efluentes (PCTE) para efluentes industriales y aguas residualesdomésticas en un sitio cerca al río Damanganga. En 1995, el Banco Mundial aprobó elfinanciamiento para la construcción de esta planta.
8.2.2 Recolección
Actualmente, el efluente de diversas industrias fluye a través de desagües abiertos haciatres puntos distintos de descarga en el estado de Vapi. La GIDC ha propuesto un sistema comúnde alcantarillado para llevar los residuos a la PCTE y calcula que el costo de un sistema derecolección y transporte, así como de las estaciones de bombeo será de aproximadamente 42,4millones de rupias, incluidos los costos de colocación de tuberías del alcantarillado, construcciónde pozos de acceso, etc.
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Figura 8-6. Vista aérea del estado industrial de Vapi (Chemcontrol, 1991)
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8.2.3 Procesos de tratamiento
Por ley, todas las industrias deben tratar sus aguas residuales al menos según losestándares de pretratamiento, pero actualmente la mayoría de industrias descarga sus efluentessin tratamiento en drenajes superficiales que a la larga llevan el flujo lejos del estado a través detres canales: el canal principal que fluye hacia el río Kolak y los dos menores que fluyen hacia elrío Damanganga. Sin embargo, para garantizar que la PCTE propuesta opere sin dificultad, lasindustrias deberán cumplir con los estándares de pretratamiento.
El diseño de la PCTE asume que las industrias cumplirán con los estándares depretratamiento y también reconoce que al principio no lo harán en su totalidad. En el diseño sehan tomado ciertas disposiciones para acomodar cargas menores de materiales tóxicos que soninevitables por la gran cantidad de industrias en un solo estado.
Sin embargo, la incorporación de funciones especiales para absorber las cargas tóxicasmenores incrementará los costos de instalación.
La figura 8-7 muestra el diseño propuesto para la PCTE. Este diseño toma en cuenta laslimitaciones de espacio y la naturaleza del afluente de las aguas residuales. Además enfatiza laeficiencia en función de los costos sin comprometer la operación segura y confiable de la planta.El proceso de tratamiento para la PCTE propuesta incluye los siguientes procesos principales:
§ pretratamiento§ precipitación primaria y sedimentación primaria§ compensación§ proceso de lodos activados§ sedimentación secundaria§ concentración de lodo§ dosificación de cal para la estabilización§ deshidratación de lodos§ disposición de lodos.
A continuación se trata cada uno de estos elementos del diseño.
8.2.3.1 Pretratamiento
A pesar del pretratamiento que recibirá la mayoría de aguas residuales en la industriaantes de su descarga, el afluente que ingresa a la PCTE contendrá materiales grandes (porejemplo, pedazos de madera, bolsas vacías) que serán retenidos por los tamices. Además, losmateriales suspendidos tendrán arena y arenisca que pueden causar un desgaste excesivo en lasbombas y centrífugas de deshidratación. Durante el pretratamiento, se usará un desarenador paraseparar la arena de las aguas residuales.
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Figura 8-7. Distribución de la planta común de tratamiento de efluentes de Vapi (Chemcontrol, 1991)
Asimismo, durante el pretratamiento se deberán hacer ajustes al bajo pH del afluente. Losafluentes de todas las industrias que descargan en la PCTE deberán tener un pH de 5,5 a 9,5. Sinembargo, el pH del afluente puede estar en el límite inferior de lo tolerable para los procesosbiológicos de la PCTE. Además, durante la precipitación preliminar se agrega sulfato de fierro alagua, lo que aumenta el riesgo de tener pH bajos. No obstante, la adición de cal durante la etapade pretratamiento del diseño, brinda suficiente alcalinidad o capacidad amortiguadora pararesistir cualquier disminución de pH producida por la dosis de sulfato de fierro.
8.2.3.2 Precipitación primaria
Si bien las industrias que descargan sus efluentes en una PCTE deben retener o removertodos sus materiales tóxicos, la experiencia demuestra que al menos en los primeros 5 ó 10 añosde operación, las altas concentraciones de metales pesados se presentarán en los afluentes de laPCTE. Debido a que las concentraciones excesivamente altas de metales pesados puedenobstaculizar los procesos biológicos (tanques de aereación) de la planta, el diseño de la PCTEdebe prever la remoción eficiente de metales pesados de las aguas residuales antes de ingresar alos tanques de aereación.
La dosis de sulfato de fierro actúa como agente de precipitación durante la precipitaciónprimaria para mejorar la eficiencia de la sedimentación primaria que es la próxima etapa delproceso de tratamiento. La adición de un agente de precipitación como el sulfato de fierro,optimiza la retención de metales pesados en los tanques de sedimentación primaria. Para estaplanta en particular, se aplica una dosis de 25% de sulfato de fierro preparada en el área dealmacenamiento de productos químicos. La dosificación se aplica a los efluentes de la cámaraprincipal de distribución.
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Sedimentación primaria
El objetivo principal de la sedimentación primaria es retener el lodo crudo de las aguasresiduales que ingresan para reducir el volumen del tanque de aereación. En la figura 8-8 semuestra un tanque de sedimentación primaria. Si los tanques de sedimentación primaria estánprovistos de una etapa de floculación para mejorar la precipitación primaria (mediante sulfato defierro), muchos metales pesados se precipitarán y serán retenidos en el lodo primario.
Figura 8-8. Tanque de sedimentación primaria y secundaria (Chemcontrol, 1991)8.2.3.3 Compensación
La finalidad de los tanques de compensación no es igualar el flujo del afluente de lasaguas residuales (que tendrá poca variación, ya que la mayoría de industrias trabajacontinuamente), sino las posibles variaciones del pH y diluir las cargas inevitables de materialestóxicos o inhibidores en el afluente. Esto da tiempo suficiente a los operadores de la planta paratomar medidas que contrarresten dicha situación. Los tanques de compensación operan con unnivel constante de agua y los agitadores mecánicos los mantienen completamente mezclados. En
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la figura 8-9 se esboza la distribución de los tanques de compensación propuestos para la plantade Vapi.
Cuando se identifica una carga de materiales tóxicos o de inhibidores en los tanques decompensación, se debe aplicar de inmediato una dosis de carbón activado en la entrada de lostanques de aereación. La dosificación continúa hasta que no quede material tóxico en lostanques.
La dosificación de carbón activado solo se aplica en situaciones de emergencia. Paradeterminar cuándo se requiere la dosificación, en el laboratorio se opera una planta de lodosactivados, alimentada con el efluente de los tanques de sedimentación primaria. Si las tasas derespiración para estas pequeñas plantas disminuye, debe agregarse carbón activado a los tanquesde aereación.
8.2.3.4 Proceso de lodos activados
El proceso de lodos activados deteriora biológicamente la materia orgánica en las aguasresiduales. Los aereadores superficiales brindan el oxígeno necesario para mantener procesosbiológicos tales como la respiración del sustrato y nitrificación mediante la mezcla de aire y unacombinación de aguas residuales y lodos activados en los tanques de aereación (véase la figura8-10). Para reducir la demanda de energía de la aereación, un sistema de control de oxígenodisuelto regula la operación de los aereadores superficiales y mantiene una concentraciónrelativamente constante de oxígeno en los tanques de aeración. La dosificación de carbónactivado ocurre en los tanques de aeración cuando es necesario. Los diseñadores eligieron elproceso de lodos activados para la PCTE porque en combinación con la dosificación de carbónactivada, es el proceso biológico más fuerte para el tratamiento de aguas residuales industriales.
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Figura 8-9. Tanques de compensación (Chemcontrol, 1991)
Figura 8-10. Tanques de aereación (Chemcontrol, 1991)
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Un análisis del efluente del estado industrial de Vapi mostró un contenido de fósforo muybajo, lo que podría afectar el crecimiento biológico del lodo activado en los tanques deaereación. Esto requirió la dosificación constante de fosfato en los tanques de aereación en formade fertilizante con sustancias traza como el manganeso. El fertilizante debe tener tan pococontenido de nitrógeno como sea posible, debido a que las aguas residuales ya contienen unexcedente de nitrógeno para mantener el crecimiento del lodo activado.
8.2.3.5 Sedimentación secundaria
El tanque de sedimentación secundaria está diseñado para retener, sedimentar yconcentrar el lodo activado a tal grado que el efluente de la PCTE alcance los límites detolerancia para aguas superficiales interiores (menos de 30 mg/L de demanda biológica deoxígeno y menos de 100 mg/L de sólidos suspendidos) (véase la figura 8-8). Sin embargo, estosolo ocurre cuando el proceso de lodos activados no presenta ningún problema y la inhibición delos procesos biológicos es mínima.
La gravedad remueve el lodo sedimentado de los tanques de sedimentación secundariahacia las estaciones de bombeo del lodo de retorno. Luego, las bombas espirales constantementeelevan la mayor parte del lodo y lo devuelven al tanque de aereación como lodo de retorno. Lasbombas centrífugas bombean el lodo excedente del pozo húmedo hacia los tanques deconcentración de lodo. La cantidad de lodo excedente que las bombas remueven diariamentedepende de la concentración de lodo en los tanques de aereación.
8.2.3.6 Concentración de lodos
Antes de su deshidratación, el lodo primario y secundario se concentra para reducir loscostos de electricidad y polímeros asociados con la deshidratación. Los dos tipos de lodo setratan por separado porque probablemente se dispondrán de distinto modo.
El lodo primario se bombea directamente de las estaciones primarias de bombeo al tanquede concentración de lodos designado para este tipo de lodo. El lodo secundario se bombea de lasestaciones de bombeo del lodo de retorno, a través de las bombas de lodo excedente, a los dostanques de concentración de lodos designados para este tipo de lodo. Una válvula automáticainstalada antes de los dos tanques de concentración asegura que sólo un tanque reciba lodo.
Los tres tanques de concentración de lodo cuentan con un raspador de lodos que operaconstantemente (véase la figura 8-11). El lodo concentrado se remueve poco a poco día y nochepara asegurar que las concentraciones de lodo sean lo más altas posibles. El lodo concentrado sedescarga en sumideros, uno para cada tipo de lodo y luego se bombea a los tanques de retención.
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Figura 8-11. Tanque de concentración de lodo (Chemcontrol, 1991)
8.2.3.7 Dosificación de cal para la estabilización
El lodo primario se estabiliza para prevenir olores desagradables que emanen de ladescomposición anaerobia. El lodo secundario se estabiliza completamente debido a su largapermanencia en los tanques de aereación (aeración prolongada). La dosificación de cal se usapara estabilizar el lodo primario. La pasta aguada de cal usada para la dosificación es una mezclade cal y agua. Esto se realiza en el área de almacenamiento de productos químicos, luego la pastaaguada se bombea al pozo de lodo. Una vez recibida la dosis, la mezcla de lodo primario y cal sebombea al tanque de retención de lodo.
El lodo se extrae permanentemente de los tanques de concentración para que su operaciónsea lo más estable y eficiente posible. La deshidratación mecánica de los dos tipos de lodos se
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realiza en dos fases. Esto requiere una capacidad amortiguadora entre ambos procesos y enambos tanques de retención de lodo. Cada tipo de lodo tiene su propio tanque.
8.2.3.8 Deshidratación de lodos
Para la deshidratación del lodo primario en la PCTE de Vapi, se propone el uso decentrífugas. En caso de que el lodo primario deba incinerarse debido a su alto contenido demetales pesados, primero deberá deshidratarse mediante centrífugas y luego se colocará enlechos de secado sobre un piso de concreto donde posteriormente se secará por la acción del sol.
La deshidratación del lodo secundario en lechos de secado no es recomendable ya quetiene una estructura tan fina que el agua en medio de la capa de lodo no puede escapar nievaporarse. Por lo tanto, la única manera de reducir el volumen del lodo secundario antes de sudisposición final es la deshidratación mecánica.
8.2.3.9 Disposición de lodos
El método de disposición propuesto para el lodo producido en la PCTE es su uso enterrenos agrícolas. Este es el método menos costoso y más atractivo ambientalmente si se tomaen cuenta que el lodo no contiene componentes peligrosos en cantidades ni concentraciones muyaltas. Si el lodo primario tiene un contenido excesivamente alto de metales pesados, deberáincinerarse. El lodo primario y secundario se deshidratarán para reducir la cantidad o volumen delodo antes de su disposición. Cualquier lodo que aparentemente contenga materiales peligrososdeberá disponerse en un relleno local controlado.
8.2.4 Operación y manejo
La GIDC maneja el estado industrial de Vapi. Las autoridades de la GIDC han sugeridoque la GIDC también adquiera y maneje la PCTE. El costo total del proyecto para la PCTE enVapi se calcula en 444 millones de rupias. Los costos anuales de operación se estiman en 54,5millones de rupias.
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8.3 ESTUDIO DE CASO 3: TRATAMIENTO CENTRALIZADO EN CETREL S.A.EMPRESA DE PROTECCIÓN AMBIENTAL, COMPLEJO PETROQUÍMICODE CAMAÇARI, BAHÍA, BRASIL
8.3.1 Historia del caso
El Complejo Petroquímico de Camaçari está ubicado en el municipio de Camaçari, estadode Bahía, Brasil, y comprende varias industrias petroquímicas y otras industrias detransformación.
Entre 1975 y 1976 el proyecto de este polo industrial definió el tratamiento y disposicióncentralizados como la opción para todos sus residuos sólidos y líquidos y ese criterio fueimplantado en los años siguientes.
La CETREL S.A. - Empresa de Protección Ambiental, se encarga de los efluenteslíquidos y residuos peligrosos e imparte asesoría ambiental a las industrias locales.Recientemente ha asumido también el control de las emisiones atmosféricas. La empresamunicipal de limpieza urbana se encarga de la recolección y disposición en rellenos sanitarios delos residuos sólidos no peligrosos.
La CETREL fue creada por los gobiernos municipal y estatal con una pequeñaparticipación del sector privado. A medida que desarrollaba su competencia técnica, comenzó aatraer el interés de las empresas instaladas en el polo industrial, las que aportaron el capitalnecesario para la expansión física y tecnológica de la central. Ello redujo la participación estatalen el proyecto. Desde 1991, la participación pública y privada es de 34,43% y 65,57%,respectivamente.
Al principio sólo existía una central de tratamiento de efluentes líquidos, luego se encargóde los residuos sólidos peligrosos del polo y actualmente opera ocho grandes sistemas detratamiento, disposición y monitoreo ambiental:
• Recolección, transporte, tratamiento y disposición de efluentes líquidos• Procesamiento y disposición de residuos sólidos no-inertes (clase II)• Almacenamiento temporal de residuos sólidos peligrosos (clase I)• Incineración de residuos líquidos organoclorados• Incineración de residuos sólidos peligrosos• Red de monitoreo atmosférico• Gestión del agua subterránea• Sistema de disposición oceánica (emisarios terrestres y submarinos).
8.3.2 Unidades operacionales
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La CETREL tiene seis unidades operacionales:
• Estación de tratamiento de efluentes, constituida por tres tanques de aereación, unacámara de remoción de sustancias volátiles, un tanque de ecualización, docedecantadores secundarios, tres espesadores de lodo, dos digestores aerobios, 16células de “hacienda de lodos” y un tanque para la acumulación de efluentes.
• Parque de incineración, compuesto por dos incineradores: uno para residuos líquidospeligrosos y otro para residuos sólidos peligrosos.
• Sistema de disposición de residuos sólidos, compuesto por diversas celdas de rellenosindustriales, además de silos, patios y galpones.
• Red de monitoreo del agua subterránea, formada por 508 pozos de monitoreo yproducción y una barrera hidráulica con 26 pozos.
• Sistema de disposición oceánica, constituido por “stand-pipe”, emisario terrestre (11km de longitud), dos torres de equilibrio y emisario submarino (4,8 km).
• Red de monitoreo del aire, formado por ocho estaciones fijas que evalúan de maneracontinua la calidad del aire, un sensor remoto de contaminantes atmosféricos (FTIR),un sistema de telemetría, un radar acústico y equipos “summa canisters”.
8.3.3 Procesos de tratamiento
8.3.3.1 Tratamiento de efluentes
Las industrias del Complejo Petroquímico de Camaçari deben acatar la resolución estatalque establece los estándares para la disposición de los efluentes. Además, la CETREL cumpleotra resolución que establece los estándares para la disposición en el mar, a través del emisario,de los efluentes tratados por la empresa.
La capacidad instalada de la planta central de tratamiento de efluentes (PTE) es de144.000 m3/día con una eficiencia de remoción de 98% de DBO (demanda bioquímica deoxígeno) y 86% de DQO (demanda química de oxígeno).
Los efluentes líquidos son conducidos a la PTE a través de la red de colectores yestaciones de bombeo. Con una capacidad instalada para 120 toneladas diarias de DBO, 360toneladas diarias de DQO y 54 toneladas de SS (sólidos suspendidos), la PTE trata un volumenequivalente al alcantarillado de una ciudad de 3 millones de habitantes.
El tratamiento se inicia en la URV (unidad de remoción de compuestos volátiles ysemivolátiles), luego, se homogenizan los efluentes en el tanque de ecualización, cuya finalidades evitar los picos de carga orgánica y de caudal perjudiciales para el proceso. Al pasar a lostanques de aereación, la masa líquida pasa por el lodo activado, que posee una eficienciapromedio de 98% en términos de remoción de DBO. Una vez que la materia orgánica ha sidodegradada, la masa líquida pasa a los decantadores secundarios para la separación de las fases
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líquida (efluente tratado) y sólida (lodo activado). Una parte de ese lodo recircula continuamentehacia los tanques de aereación; otra parte se descarta del proceso y pasa a los espesadores.Luego, el lodo biológico se almacena por un largo periodo, con aereación y sin materia orgánica,en los digestores aerobios, donde los microorganismos disminuyen significativamente debido alautocanibalismo.
8.3.3.2 Tratamientos para residuos industriales peligrosos
Los residuos industriales se clasifican como peligrosos (clase I), no-inertes (clase II) einertes (clase III), según la Norma Brasileña (NBR) 10.004 – Clasificación de residuos sólidos,que presenta los parámetros para las pruebas de lixiviación y solubilización de los residuos. Estanorma brasileña se basa en la similar recomendada por la EPA de los Estados Unidos.
El procesamiento y disposición final de los residuos clase II se realiza en rellenosindustriales con capacidad para 80.000 toneladas/año.
El área de almacenamiento temporal para los residuos peligrosos está compuesta porsilos, patios y galpones. Después de esta área, los residuos pasan a la incineración.
• Relleno industrial
La masa dispuesta en un relleno industrial constituye un sistema dinámico, cuyocontenido experimenta alteraciones químicas, físicas y biológicas. Las sustancias dispuestas en elrelleno pueden migrar por vía líquida o gaseosa hacia afuera del sistema, siempre y cuando noexista un conjunto de barreras impermeabilizantes (naturales y sintéticas). En la CETREL, lasbarreras están formadas por una capa de arcilla bien compactada a la que se le sobrepone unamembrana de polietileno de alta densidad (PEAD).
Este relleno constituye una cámara aislada (celda) excavada en el suelo, protegida por unacapa de arcilla bastante impermeable (coeficiente: K<10-7 cm/s) y una membrana de PEAD paraasegurar que el lixiviado no contamine la capa freática.
La CETREL utiliza la nueva tecnología de construcción del relleno de residuos “clase II”en capas sobrepuestas desde 1994. Esta tecnología permite formar un “relleno vertical” de hasta17 m, cuyo objetivo es maximizar el uso del terreno y reducir el área de contaminación potencialdel suelo.
El nuevo relleno vertical tiene la capacidad de recibir 300.000 m3 de residuos hasta 17 mde altura con una vida útil de 60 meses. Está subdividido en dos subceldas: la primera, reservadapara la disposición de residuos en los periodos de sequía, lo que permite la entrada de loscamiones al relleno y la disposición de los residuos en los frentes de trabajo, donde sonesparcidos y compactados por un tractor hasta alcanzar el grado de compactación especificado; yla segunda, reservada para la disposición de los residuos en los periodos lluviosos, cuando losresiduos son descargados directamente de las tolvas a la celda mediante una plataforma delanzamiento.
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• Incinerador de residuos peligrosos sólidos
La función primaria del incinerador instalado en el COPEC es la incineración de losresiduos sólidos peligrosos, principalmente los organoclorados, incluidos los PCB. Esta unidadopera 24 horas al día en 3 turnos de 8 horas. Los residuos se queman a altas temperaturas (1.250oC), con un enfriamiento brusco en la cámara de poscombustión que inhibe la formación dedioxinas y dibenzofuranos.
El sistema de lavado de gases reduce las emisiones por la chimenea hasta nivelesinferiores a los determinados por la legislación.
Este incinerador de sólidos, con una capacidad para 4.500 toneladas/año, presta dosservicios importantes:
- satisface toda la demanda de los generadores de residuos sólidos peligrosos del estadode Bahía, lo que facilita el cumplimiento de la legislación que prohibe la disposiciónde ese tipo residuos en rellenos;
- atiende a empresas de otros estados, lo que reduce la carencia de incineradores deresiduos peligrosos en el nivel nacional.
• Unidad de lavado biológico de suelo contaminado
La CETREL desarrolló un tratamiento de lavado (biolavado) de suelo contaminado capazde reducir la contaminación que caracteriza al suelo como residuo peligroso (clase I) a no inerte(clase II), para que pueda ser dispuesto en un relleno industrial.
El objetivo de las tecnologías de procesamiento, en fase líquida, para sueloscontaminados y residuos peligrosos es obtener soluciones acuosas que transporten loscontaminantes y los degraden tanto cuanto sea posible o que absorban los contaminantespresentes en forma de partículas finas suspendidas en el lodo biológico o en las solucionesgeneradas.
Cabe resaltar que la gran ventaja del procesamiento en fase líquida de los sueloscontaminados, sedimentos y residuos es la velocidad de los procesos físicos de las reaccionesbiológicas comparables a las verificadas en el proceso de lodos activados.
Los procesos se basan en las siguientes propiedades y mecanismos:
- Los compuestos orgánicos volátiles normalmente presentan una buena disolución enla masa líquida y facilidad de desorción en la atmósfera.
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- Los compuestos semivolátiles presentan coeficiente de absorción carbono/aguaelevado, lo que favorece la incorporación de las sustancias orgánicas en las partículasfinas arcillosas o del lodo activado. En el proceso de lavado se puede observar quelas soluciones obtenidas presentan concentraciones elevadas de cargas orgánicas(DQO y SS).
- Los contaminantes son absorbidos en partículas finas (sedimentos y arcillas) ycarbono orgánico, en lugar de partículas con granulometría elevada (arena y grava).
8.3.3.3 Monitoreo del aire
El análisis de la calidad del aire del Complejo Petroquímico de Camaçari se realiza apartir de una metodología semejante a la adoptada en los complejos industriales más avanzadosdel mundo, como el de Bayer en Alemania y el de Lis, en Canadá, que se corresponden con losestándares de la CETREL.
Las ocho estaciones fijas de la red realizan evaluaciones continuas (24 horas) del aire enel área del polo y de las comunidades vecinas. Las estaciones están interconectadas a través deun sistema de telemetría, lo que permite el acceso a las estaciones fijas del polo. El monitoreo delas concentraciones de los contaminantes orgánicos, obtenidas en línea, se realiza a través delFTIR – Fourier Transform Infra Red y de los equipos Summa Canisters.
8.3.3.4 Gestión de las aguas subterráneas
El monitoreo de las aguas subterráneas en el área de influencia del polo se realiza a travésde una red de 508 pozos que permiten la recolección de muestras de agua para análisis enlaboratorio. Se construyó una barrera hidráulica para confinar la pluma de contaminantes yconducirla a su tratamiento en la PTE.
Las áreas que requieren atención se identifican en mapas y litoestratigrafías para luego serconfinadas por una barrera hidráulica que impide la migración de las plumas de contaminanteshacia otras regiones.
8.3.4 Disposición de efluentes tratados y de los residuos respectivos
En el tratamiento de efluentes líquidos, el proceso biológico de lodos activados elimina lacarga orgánica contaminante, pero genera como subproductos los biosólidos (lodo biológico),utilizado como fertilizante y mejorador de suelos.
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Los efluentes tratados en la PTE, con un índice de purificación de aproximadamente98%, se disponen en el fondo del mar a 4,8 km de la costa y a 25 m de profundidad, donde sealcanza una dilución de 1:400, como mínimo.
Las cenizas generadas en la incineración de los residuos líquidos y sólidos, así como losdemás residuos no-inertes, se disponen en el relleno sanitario.
8.3.5 Atención a los clientes
La CETREL clasifica a sus clientes en dos grupos, según la forma de relación contractual,si es permanente o con plazo determinado.
Criterio de clasificación de clientes
G1Empresas que están interconectadas a los sistemas integrados de laCETREL o las que utilizan de forma permanente esos sistemas.
G2Empresas que contratan los servicios de la CETREL por un plazodeterminado.
Las necesidades de los clientes, actuales o potenciales, se clasifican en dos categoríasprincipales:
- requisitos ambientales: son la razón fundamental del trabajo de la empresa, lo que setraduce en la prestación eficaz de los servicios de tratamiento y disposición deefluentes y residuos industriales, y de los servicios de monitoreo ambiental, cuyafinalidad es hacer cumplir la ley;
- expectativas relacionadas con los servicios: son los atributos que el cliente espera desu relación con la CETREL, tales como puntualidad, buena atención, prontitud,precios de mercado y presteza, entre otros.
Para identificar las necesidades específicas de cada cliente se siguen mecanismos quepueden variar según sus características:
- Control contractual: todos los servicios de protección ambiental que se ofrecen tienenprocedimientos específicos. Para las empresas del grupo G1, principalmente lasindustrias del COPEC, se mantiene un proceso de acompañamiento destinado a
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Figura 8-12. Integración de los sistemas de protección ambiental de la CETREL
PARQUE DEINCINERACIÓN
Red de recoleccióny transporte de
efluentes líquidosPTE Mar
Emisariosterrestre ysubmarino
PROCESAMIENTO DEEFLUENTES LÍQUIDOS
Muestreo y análisisoceanográfico
Reciclaje parafines agrícolas
Monitoreo delagua subterránea
Sistema delavado de gases
y red demonitoreo del
aire
Incinerador desólidos
Incineradorde líquidos
PROCESAMIENTO DERESIDUOS SÓLIDOS
Silos, patios ygalpones(Clase I)
Rellenosindustriales
(Clase I)
Emisiones atmosféricas
Cenizas
Cenizas
Efluenteslíquidos
EfluenteslíquidosM
onito
reo
y co
ntro
l en
la fu
ente
(in
dust
rias)
Biosólidos
Lixi
viad
osLi
xivi
ados
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Figura 8-13. Diagrama de flujo de la atención a los clientes de CETREL
El cliente consulta aCETREL
CETREL da al usuario elformulario Registro
Simplificado deEfluentes/Residuos
El cliente retorna el registrollenado
La CETREL evalúa elregistro
¿Se necesita pruebasadicionales detratamiento?
La CETREL realizapruebas
NO
SÍ
¿Cumplen losefluentes/residuos con los
estándares?
NO¿Se puede concederun permiso especial?
NORecomendar otra
forma de tratamiento
SÍ
Aceptación de losefluentes/residuos
El cliente firma un contratocon la CETREL
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evaluar y garantizar la atención de los requisitos ambientales, ya que para los clientesdel grupo G2, la CETREL elabora una especificación propia para cada contrato.
- Reuniones de acompañamiento: se realizan reuniones técnicas para escuchar lasopiniones de los clientes de los grupos G1 y G2 sobre sus expectativas del nivel decalidad de los servicios prestados.
- Encuestas de opinión: a partir de 1997 se implantó una metodología de investigaciónespecífica y periódica para los clientes de los grupos G1 y G2, simultáneamente conla medición de su grado de satisfacción.
- Visita a clientes potenciales: el Grupo de Atención al Cliente establece un plan deacción para las visitas a los clientes potenciales, fundamentado en las consultas a laspublicaciones de las federaciones de las industrias de los estados y órganos estatalesde control ambiental, así como en sus respectivas legislaciones.
- Estudio de la legislación: el requisito principal de los clientes del grupo G1 es quesus efluentes y residuos industriales sean tratados de manera que atiendan lasexigencias legales a las que están sometidos y eviten impactos significativos en elmedio ambiente.
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8.4 ESTUDIO DE CASO 4: USO RACIONAL DEL AGUA EN TINTORERÍASINDUSTRIALES. ESTUDIO DE CASO EN UNA TINTORERÍASELECCIONADA EN BUENOS AIRES, ARGENTINA (1997 - 1998)
8.4.1 Historia del caso
La industria textil es una actividad que demanda alto consumo de agua y en consecuenciagenera un importante volumen de desagües, clasificado dentro de los diez más contaminantes. Lacompleja situación por la que atraviesa el sector, sumada a la fuerte presión legal, más el elevadocosto que hoy posee el recurso agua en el área metropolitana (US$ 0,25/m3), haceprioritario que el sector oriente sus esfuerzos a mejorar diferentes aspectos del proceso queforzosamente deberán contemplar:
§ la racionalización del uso del agua§ la reutilización de líquidos de lavado y enfriamiento§ el empleo de equipo de tintorería con menor relación de baño§ la optimización de las técnicas de tintura§ la eliminación o sustitución de productos contaminantes.
8.4.2 Objetivo
El objetivo del proyecto fue evaluar procesos de tintorería y estudiar la posibilidad derecuperar el agua empleada en determinadas etapas del proceso.
8.4.3 Desarrollo del proyecto
Desde el punto de vista del ahorro del agua es interesante destacar que según la encuestarealizada por el Centro de Investigación Tecnológica de Argentina (CIT), se registró un consumopromedio de agua de 0,24 m3/kilo de producto terminado para el rubro de estamperías ytintorerías. A modo de referencia, un país desarrollado de Europa emplea alrededor de 0,14m3/kilo y utiliza un equipo similar al que se emplea actualmente en Argentina.
La mayoría de las grandes empresas han emprendido, o están en vías de hacerlo, sistemasde depuración para sus descargas. Las dificultades más importantes se encuentran en laspequeñas y medianas industrias que, debido a problemas económicos o falta de espacio, nopueden tratar sus efluentes. Si bien para ellas han existido proyectos para encontrar solucionescolectivas para tratar descargas de varias industrias en una planta común, hasta el momento nohan prosperado.
Pese a que las más modernas tecnologías de tratamiento se encuentran disponibles enArgentina, los costos asociados son siempre considerados por las PYME como una pesada carga.Por tanto, para llegar a una solución, la minimización no solo resulta una herramienta lógica y
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disponible, sino una herramienta concreta, imprescindible y completamente asequible paraenfrentar los costos que genera la producción industrial.
Si se considera exclusivamente recuperar las aguas de procesos de tintoreríacorrespondientes al:
§ segundo enjuague§ segundo enjuague del descrude§ suavizado de tejidos de color y lavados (base catiónica) y§ suavizado de blanco óptico y blanco melange (base siliconada),
se concluye que el volumen total del agua ahorrada alcanzaría anualmente l38.200 m3.
Sin pretender en esta etapa realizar un análisis más detallado, es decir, sin considerar losposibles ahorros en materias primas que se encuentren disueltas en las aguas a recuperar(detergentes, soda, ácido acético, suavizantes, etc.) ni aquellos asociados con no trataraproximadamente 130 m3 de desagüe por día, habría que analizar el grado de ahorro en funciónde la explotación y vertido de las aguas que pueden reciclarse o, dicho de otro modo, el canonque se abona a Aguas Argentinas por el concepto del uso del agua y empleo de la colectoracloacal.
8.4.4 Conclusiones
Según las tarifas actuales, Aguas Argentinas cobra $Arg 0,5478/m3 por el “uso de agua ycolectora”, con lo cual el ahorro por reciclar aguas de estas características, para esa tintorería,alcanzaría aproximadamente $ Arg 21.000/año, cifra significativa si se considera que hoy sedesecha por la colectora cloacal sin ninguna ventaja comparativa.
Este trabajo, realizado en una PYME, demuestra que al recuperar las aguas procedentesde los enjuagues de descrude y del suavizado de los textiles, se alcanza ahorrar aproximadamente22% del consumo total de agua.
El ahorro no solo favorece la disminución de costos, sino que coloca a las empresas delsector en un plano de mayor competitividad, lo que facilita a su vez la disposición final de lasdescargas.
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8.5 ESTUDIO DE CASO 5: APLICACIÓN DEL PRINCIPIO DE MINIMIZACIÓNDE RESIDUOS EN UNA CURTIEMBRE
8.5.1 Historia del caso
El estudio de caso para la aplicación del principio de minimización en este sector de laindustria se desarrolló en una curtiembre de Lima, Perú, por iniciativa del CEPIS con el apoyo dela GTZ. La curtiembre tiene dos líneas de producción principales: cuero caprino y ovino. De unpromedio de 28.000 pieles procesadas mensualmente, 18.000 (65% de la producción)corresponden a pieles de origen caprino, mientras que las 10.000 restantes corresponden a pielesde ovino. Se seleccionó la línea de producción de pieles caprinas por su menor contenido degrasa, lo que simplifica la técnica de reúso del baño de pelambre.
8.5.2 Objetivo
El estudio de caso se llevó a cabo con el fin de (a) evaluar la recuperación de los efluentesde los procesos de pelambre y curtido en una curtiembre; (b) determinar los parámetros óptimospara el diseño de los sistemas de recuperación en este sector y (c) desarrollar algunaspropuestas para el uso racional del agua e insumos químicos y para la limpieza de la planta.
8.5.3 Desarrollo del estudio de caso
La caracterización de los efluentes de pelambre y curtido demostró que los efluentes deestos procesos tenían concentraciones elevadas de sulfuros y cromo. Los valores encontradossirvieron como indicadores para establecer el posible reúso de los efluentes.
Según la bibliografía, el reúso de baños de pelambres no es muy común porque el altocontenido de grasa lo dificulta. Dado que el cuero caprino tiene menos grasa, se consideró que elreúso sería técnica y económicamente factible para este tipo de cuero. Se llevaron a cabo tresevaluaciones a escala semi-industrial con el fin de evaluar esta hipótesis, así como paradeterminar la mejor técnica de reúso del efluente descargado.
Además del análisis rutinario para determinar la concentración de sulfuro en el bañorecuperado, se analizaron parámetros básicos para conocer la variación a consecuencia del reúso.Se concluyó que la concentración de la carga contaminante se incrementa considerablemente aligual que la concentración de sólidos, lo cual indica una reducción del volumen del efluente finaly, consecuentemente, una reducción de costos para el tratamiento final.
Reúso del baño de curtido
Si bien el volumen del baño de curtido es pequeño en relación con el baño de pelambre,es importante estudiar técnicas para su recuperación y posterior reúso porque el contenido de
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Cr+3 puede alcanzar niveles tóxicos. Además, el ahorro de este producto químico implica unbeneficio económico significativo para la industria.
Se ahorró 25% en todos los insumos químicos del proceso, se recuperó 55% del volumende baño para cada reúso y se completó el total requerido con baño de piquelado. Esto significaque se ahorró 100% del volumen de agua por reúso.
8.5.3.1 Sistema de recuperacion de los baños de pelambre y curtido
Se diseñó un sistema para la recuperación, tratamiento y almacenamiento de los baños areusar (baño de pelambre y baño de curtido). Asimismo, se propusieron otras medidas referentesal uso racional del agua e insumos químicos, así como a la limpieza de la planta industrial.
8.5.3.2 Evaluación económica
Se evaluó la rentabilidad de las propuestas de reúso de los baños de pelambre y curtidopara la empresa. Los indicadores considerados fueron la tasa interna de retorno (TIR), el valoractual neto de las inversiones (VAN) y el tiempo de recuperación de la inversión.
La evaluación demuestra que el proyecto es económicamente rentable tanto para el reúsode los baños de pelambre, como de los baños de curtido. Se obtuvo en conjunto un valor actualneto de US$ 34.581; una tasa interna de retorno de 30% y un tiempo de recuperación de lainversión de tres años y siete meses.
Ingresos proyectados
Con los resultados del estudio de caso se realizaron comparaciones para determinar elahorro de insumos químicos y de agua que se obtendría al implementar las propuestas de reúsode las soluciones de pelambre y curtido. La evaluación mostró un ahorro de US$ 13.400 anualespara una producción de 18.000 pieles de caprino al mes. Se consideró un peso promedio de 1,15kg por piel de caprino mediano para obtener el consumo equivalente.
En el caso de reúso de los baños de pelambre de 500 pieles de caprino mediano, seobtuvo un máximo de cuatro reúsos sin alterar la calidad del producto; el peso total de las pielesprocesadas fue de 509,5 kg. En curtido, se tomó como ensayo el procesamiento de 1.770 pielesmedianas (1.870 kg de piel) con 15 reúsos de la solución.
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8.6 ESTUDIO DE CASO 6: APLICACIÓN DEL PRINCIPIO DE MINIMIZACIÓNDE RESIDUOS EN UNA INDUSTRIA TEXTIL
8.6.1 Introducción
Para la puesta en marcha del estudio de caso desarrollado por el CEPIS/GTZ (1993) seeligió el sector algodonero por ser uno de los de mayor producción en los países de AméricaLatina.
La industria textil del estudio de caso produce en promedio 260 toneladas al mes; elaboracorduroy, dril, popelina, franela, cretona, felpa, tela de esparadrapo, calicó, poliéster y tela delija.
8.6.2 Objetivos
Los objetivos de este proyecto fueron:
• Identificar y caracterizar los residuos• Evaluar en el laboratorio las metodologías para la recuperación de insumos químicos• Evaluar y verificar las técnicas de recuperación y reutilización de insumos a escala
semi-industrial• Proyectar y desarrollar las modificaciones a escala industrial• Realizar la evaluación económica en el nivel industrial.
8.6.3 Desarrollo del estudio de caso
Para iniciar el estudio se observó el proceso productivo de la industria. Los procesos sonsecos y húmedos de acuerdo con la generación de los efluentes. Tanto el hilado como el tejidoson procesos secos y los demás son húmedos.
8.6.3.1 Caracterización global de los efluentes
En general, el valor de DQO era de 120 a 2.000 mg/L, el cual es un valor esperado en estetipo de desecho clasificado como agua de concentración fuerte. La DQO y DBO5 conservan enestos desechos una relación de 7,5 a 15,0; en este caso la concentración de DBO5 osciló entre 50a 200 mg/L. El pH de 9,5 en promedio, considerado como elevado a pesar de efectuarse larecuperación de soda cáustica, indicaba que se trataba de aguas fuertemente alcalinas. Latemperatura sobrepasaba los valores permitidos para la descarga en el alcantarillado y corrientereceptora a pesar de que se habían instalado dos intercambiadores de calor, cuya función no erabajar la temperatura del efluente sino precalentar el agua que alimenta las operaciones
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posteriores. Cabe anotar que todos los desechos contenían gran cantidad de colorantes, cuyoaporte contaminante es significativo desde el punto de vista estético y probablemente tóxico.
8.6.3.2 Estrategias de minimización
En el momento de iniciar el estudio de caso, la industria confirmó haber iniciado conanterioridad la puesta en marcha de algunas alternativas de minimización.
- Estrategias de minimización desarrolladas por la industria antes del estudio de caso
Reúso del baño de mercerizado
El baño de soda cáustica se almacena en dos tanques de capacidad de 11 m3 cada uno.Después de eliminar las impurezas a través de un filtro rotativo se reúsa en otro proceso demercerizado, para lo cual se mide la concentración de soda y se titula con ácido sulfúrico(H2SO4) para complementar la receta.
Reúso de la solución del engomado
La goma, luego de ser utilizada en un proceso, se almacena en la cubeta del foulard y sólose desecha cuando se ensucia o cuando su concentración es baja.
Reúso de los tintes en el Thermosol
Sólo se recuperan los tintes empleados en el Thermosol a excepción de los reactivos quese descomponen.
Reúso de los baños de descrude y blanqueo
Los baños sobrantes de estos procesos se reutilizan; se determina la concentración delproducto y se completa la concentración cuando se requiere. El baño de descrude o blanqueoluego de un proceso se bombea al tanque respectivo que tiene una capacidad de 1.500 L cadauno.
Recirculación de aguas residuales industriales, estampadora a cuadros y rotativa
El agua de la ducha que lava la banda de jebe se reúsa mediante un circuito cerrado,previa filtración con tamices.
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Recirculación de las aguas de enfriamiento en el sanforizado y en la secadora debombos
El agua para enfriar la banda de jebe se recircula en circuito cerrado para la máquina desanforizado, previa filtración para la secadora de bombos.
Efluente de mercerizadora y lavadora
Para recuperar calor, el efluente pasa por un intercambiador de calor Alfa-laval, seprecalienta el caudal de entrada y se baja la temperatura del efluente, lo que requiere menosvapor para su calentamiento. Esto representa un gran ahorro de combustible para la empresa. ElAlfa-laval ha sido adecuado con filtros para eliminar impurezas que puedan obstruir el equipo.
8.6.3.3 Propuestas de minimización para el estudio de caso
Considerando los procesos que se desarrollan en esta compañía para la elaboración de latela y las medidas aplicadas hasta el momento, se estima que la empresa ya ha iniciado laestrategia de minimización de residuos.
Para determinar las actividades a desarrollar en el estudio de caso fue necesario evaluarjunto con el industrial las siguientes propuestas.
a. Cambio de grifos en las zonas de:- lavado de cuadros y equipos en la sección de estampado- lavado de la máquina Thermosol.
Se recomendó el uso de grifos a presión (tipo pistola reguladora) con los cuales eloperario manipula fácilmente el flujo de agua y reduce el gasto de agua.
b. Recuperación de aguas en el rebose de la estampadora a cuadros, lo que requería unalmacenamiento mayor para poder facilitar su recuperación.
c. Recuperación del efluente de enfriamiento en la chamuscadora.
d. Reúso del agua de lavado de las diferentes telas.
e. Utilización de fécula de papa en el proceso de engomado. Purificación de la gomautilizada mediante filtración.
8.6.3.4 Alternativa puesta en marcha durante el estudio de caso
Del listado propuesto, la industria seleccionó implementar los cambios relacionados conel proceso de lavado. Se realizaron muestreos en las descargas de lavado de tela blanqueada y detela chamuscada-acidulada para conocer las características y así elegir la tela que pueda serlavada posteriormente.
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Los resultados de los análisis fisicoquímicos indicaron que las aguas del lavado de telasblanqueadas podían ser reusadas para lavar telas chamuscadas-aciduladas. Además permitióneutralizar el efluente ácido de las telas chamuscadas-aciduladas, pues el pH varió entre 8,6 a8,9. De igual manera se realizaron aforos de las descargas provenientes del lavado de lasdiferentes telas con el objeto de dimensionar un posible tanque de almacenamiento.
8.6.3.5 Análisis económico de la minimización aplicada al estudio de caso
Partiendo de la situación de que las descargas tóxicas se generan especialmente en lasetapas de descrude y blanqueo de los géneros que se encuentran semielaborados y que existenintentos para desarrollar tecnologías limpias factibles de aplicar en el proceso de produccióntextil, se realizó la viabilidad económica de un método basado en un sistema de recuperación delos "baños" de descrude y blanqueo del tren de mercerizado en la industria seleccionada para elestudio de caso.
8.6.3.6 Comparación del proceso tradicional con la minimización de residuos
El proceso consistió en el reúso de las soluciones químicas que se aplican en la etapa deremoción de impurezas propias de las fibras “crudas”, así como en la eliminación de materiacoloreada antes del teñido definitivo. En el ejemplo se ensayó un método de minimización deresiduos basado en el reúso de las soluciones químicas mediante su almacenamiento y bombeo através de tanques elevados. La utilización del sistema permitió un ahorro de insumos conincremento mínimo en el tiempo de operación (3,5 y 7 minutos para el bombeo y retorno,respectivamente) con costos de inversión ligeramente mayores.
Con este sistema la solución circula desde una tina de impregnación con una bomba de2,5 HP a través de una línea de succión y descarga que está compuesta por tuberías de aceroinoxidable y PVC. Una vez que se extrae la solución, fluye por gravedad desde los tanques dealmacenamiento de 1000 L cada uno hacia la tina, en la que se preparan los baños deimpregnación que aumentan a dos de descrude y dos de blanqueo cada 24 horas, con unarecuperación de 50% gracias al reúso. El proceso está proyectado para 25 días al mes.
Análisis de los costos de inversión
La estimación de la inversión consideró una empresa mediana prototipo diseñada paraproducir 3.120 toneladas de producto al año; se destaca la elaboración de corduroy, dril,popelina, cretona, felpa y poliéster. El costo por tonelada se estima en US$ 83.00.
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Análisis de los costos de operación
Considerando que el estudio de caso representa una planta de tamaño mediano para lascondiciones del Perú y con los datos promedio de operación, se han estimado los costos deadopción de la tecnología tradicional, en contraste con los que se obtendrían por introducir elmétodo de reúso de los efluentes textiles. Aplicando la tecnología tradicional, los costos totalesde operación durante el primer año serían de US$ 1.356.403 y desde el año 2 al año 50, de US$1.402.213.
Ingresos proyectados
Si se supone que la empresa tendrá una "mezcla" de producción en la que destacan, sobretodo, telas de fibras naturales, se tendrá la siguiente proyección de ingresos:
Ingresos (año 1)Ingresos (años 2 al 5)
US$ 1.944.800US$ 2.121.600
Estructura de la inversión adicional
La inversión requerida para la implementación de la tecnología de minimización deresiduos es de US$ 11.800, incluidas las obras civiles y equipos.
8.6.3.7 Resultados de la aplicación de la alternativa limpia
Impacto en la rentabilidad:
Considerándose un impuesto a la renta (más deducciones) de 30% y con unarecuperación íntegra del capital de trabajo al final de la vida útil del proyecto, se obtiene lossiguientes indicadores de rentabilidad para la alternativa tradicional:
VAN (12%)VAN (15%)VAN (20%)TIR
US$ 1.657.162US$ 1.476.002US$ 1.220.29784,2%
Mientras que los costos actualizados serían:
VAC (15%) = US$ 5.263.342
En cambio, para el caso de la tecnología de minimización de residuos, se aprecia que conla producción dada por el tamaño de la planta, solo se necesitará un aumento de 3% en lainversión fija, mientras que los costos de las etapas de "descrude" y "blanqueo" se reducen en50%. Como resultado se obtendrá lo siguiente:
VAN (12%)VAN (15%)
US$ 1.975.783US$ 1.770.616
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VAN (20%)TIR
US$ 1.480.66896,3%
Siendo los costos actualizados: VAC (15%) = 4.856.029
Debido a que la alternativa de minimización de residuos representa un uso más intensivode los insumos y productos químicos para un mismo nivel proyectado de producción, se escogeráesta alternativa por presentar un valor actual de costos (VAC) mínimo.
El flujo de fondos, considerando la introducción de la tecnología de minimización deresiduos, quedará modificado tanto por la elevación de los costos de la inversión, como por losahorros en los costos de operación. En todo caso, los ahorros compensan más queproporcionalmente los requerimientos de inversión.
8.6.4 Conclusiones
• El tamaño de la industria dentro de la cual se desea implementar la minimización tienecarácter secundario. Lo primordial es evidenciar los beneficios de la minimización através del ahorro en el consumo de agua, en el consumo de energía y venta desubproductos que antes se desechaban. Unido a esto, se generan otras ventajas adicionalescomo la salud ocupacional, la protección ambiental y la capacitación de técnicos ytrabajadores de la industria. La alternativa a implementar debe ser evaluada entre elindustrial y el técnico, teniendo en cuenta la disposición de la planta y su programa deproducción, la materia prima utilizada, la situación económica y las exigencias de laentidad de control.
• Dentro de la industria algodonera, en la cual se realizó el estudio de caso, se comprobóque dieron excelentes resultados las siguientes opciones de minimización:
- Reutilización de la soda cáustica, previa filtración y complemento de losrequerimientos para el baño de mercerizado del siguiente lote de telas.
- Reutilización de la solución de goma remanente almacenada, proveniente de lotesanteriores.
- Recuperación de tintes utilizados en el proceso de teñido en las instalaciones deThermosol.
- Reúso de los baños de descrude y blanqueo en operaciones de lotes posteriores.- Recirculación de las aguas de lavado del jebe, previa filtración de las estampadoras a
cuadros y rotativas.- Recirculación de las aguas de enfriamiento de las máquinas de sanforizado y secadora
de bombos.- Recuperación del calor de los efluentes de mercerizadora y lavadora para precalentar
el agua limpia a la entrada de la lavadora.
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- Reúso de las aguas de lavado de telas blanqueadas en el lavado de telas chamuscadas-aciduladas.
- Utilización de las aguas de lavado de telas blanqueadas para neutralizar el efluente dellavado de las telas chamuscadas-aciduladas.
Con lo anterior se redujo el consumo de agua, se recuperaron insumos químicos, seoptimizaron procesos, se disminuyó el consumo de energía y se motivó a los técnicos ytrabajadores.
En este caso, no fue rentable utilizar la fécula de papa para el engomado pues se requieremayor tiempo y enzimas especiales para retirarla de la tela en el proceso de descrude, a esto seune el hecho de que las enzimas producirían mayor toxicidad que los compuestos sintéticosutilizados.