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 • • • • • • •

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