Por Michel Buron (MSc), junio de 2003
Introducción
Algunos de los productos utilizados por nuestra sociedad moderna son demasiado tóxicos como para ser descartados sin recibir antes algún tratamiento. No sólo la industria genera esta clase de desechos venenosos y peligrosos sino que también muchos productos de uso doméstico se hallan en esta categoría. Si no se descartan correctamente, algunos limpiadores, solventes, pesticidas, pinturas, etc. pueden contaminar rellenos sanitarios, filtrarse en el agua subterránea o contaminar el océano, lo que conlleva tremendos riesgos para la seguridad y salud de los seres humanos. Por respeto a nuestro medio ambiente la regla básica de las tres eres (reducir, reutilizar, reciclar) debería prevalecer como medida preventiva y no como una cura.
Sin importar cuán bien pueda ser aplicado, este principio no puede evitar por completo la generación de desechos peligrosos, así que deben desarrollarse soluciones a largo plazo. Actualmente, el tratamiento de desechos peligrosos incluye el uso de procesos biológicos, la oxidación y reducción química, la neutralización, la estabilización, la incineración y la recuperación de energía previas al vertido en un relleno sanitario.
El papel que desempeña la combustión en el manejo de desechos peligrosos ha cambiado dramáticamente a lo largo de las últimas dos décadas. El reconocimiento de que descartar desechos peligrosos en rellenos sanitarios a la larga podría acarrear problemas de contaminación y el desarrollo de incineradores con bajos niveles de emisiones alentaron la adopción de la combustión como el método preferido para el manejo de desechos.
Procesamiento térmico de desechos peligrosos
Se entiende por procesamiento térmico la combustión de desechos en un área cerrada. Los incineradores se usan principalmente para la destrucción de desechos de los que posiblemente se pueda recuperar energía y materiales; calderas y hornos industriales queman los desechos no sólo para destruirlos sino también con el principal propósito de recuperar energía y materiales.
El aumento en el uso de incineradores para deshacerse de desechos peligrosos generó preocupación sobre el papel que debía jugar la combustión en el manejo de desechos, así como sobre la seguridad de la combustión. Si se lleva a cabo adecuadamente, el procesamiento térmico de desechos tiene varias ventajas sobresalientes. En primer lugar, es un proceso que reduce substancial y permanentemente la toxicidad y volumen de virtualmente todo flujo de desechos orgánicos al destruir compuestos orgánicos. En segundo lugar, los dispositivos de combustión funcionan con la mayoría de tipos de desechos, incluyendo líquidos, sólidos y fangos. Además, debido a que la combustión reduce la toxicidad y volumen de los desechos, los residuos de la combustión generalmente se prestan mejor a ser descartados en un relleno sanitario que los flujos de desechos originales.
A pesar de estos atributos técnicos, el uso de la combustión está rodeado de controversia debido a que los desechos peligrosos que son quemados en unidades de combustión a menudo contienen químicos orgánicos tóxicos, metales pesados y cloro, de los cuales ínfimas cantidades pueden filtrarse en la atmósfera en forma de emisiones.
Para atender estas preocupaciones y dar mayores garantías de una combustión segura de desechos peligrosos, varios gobiernos se han concentrado en cuestiones clave relacionadas con el rol de la combustión y de tecnologías alternativas, con normas sobre emisiones y de control, evaluaciones de riesgo, prioridades en la otorgación de permisos, asistencia en la ejecución y cumplimiento, y con la participación pública en el proceso de otorgar permisos. La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA por sus siglas en inglés) y la CEE tienen las normas más avanzadas e incluyentes disponibles en la actualidad.
Principio de combustión
La incineración es la quema controlada de sustancias en un área cerrada. Durante el proceso, los desechos se introducen en la cámara de combustión del incinerador y estos sólidos y líquidos se convierten en gases al ser descompuestos por la acción del calor.
Estos gases atraviesan las llamas y son calentados hasta estar tan calientes que los compuestos orgánicos en los mismos se desintegran hasta que sólo quedan los átomos que los conformaban. Estos átomos se combinan con oxígeno formando gases estables que reciben un tratamiento en los dispositivos de control de contaminación del aire antes de ser liberados en la atmósfera.
Cuatro parámetros principales determinan cuán efectivo ha sido el proceso de combustión y, por tanto, la efectividad de la destrucción de los desechos: la temperatura, el tiempo de permanencia en la cámara de combustión, la turbulencia (aire/desechos) y el tamaño de las partículas de desecho.
Los esfuerzos por obtener incineradores con “bajos niveles de contaminación” se están concentrando principalmente en la optimización de estos parámetros y en la combinación con dispositivos de control de contaminación del aire (DCCA) para reducir la emisión de material particulado, metales y dioxinas/furanos, y gases ácidos. Los DCCAs se dividen en tres categorías: sistemas en mojado, en semi-mojado y en seco.
Los gases producidos por la combustión son principalmente dióxido de carbono y vapor de agua, pero pequeñas cantidades de monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, HCl y otros gases tóxicos pueden formarse debido a la presencia de contaminantes en los desechos. Si la combustión es incompleta, los compuestos conocidos como productos de una combustión incompleta (PCI) también pueden ser liberados.
Las cenizas son otro subproducto generado por la combustión. Son un material sólido inerte compuesto principalmente de carbono, sales y metales. Las cenizas normalmente se acumulan en la parte inferior de la cámara de combustión y en el dispositivo de control de contaminación del aire en forma de material particulado (MP). Debido a sus características o por la regla sobre el origen, las cenizas a menudo son un desecho peligroso.
Los incineradores de desechos peligrosos típicos incluyen los hornos rotatorios, hornos de cemento, inyectores de líquidos, hornos de atmósfera controlada y lechos fluidizados.
* Los hornos rotatorios fueron introducidos aproximadamente hace 30 años y se desarrollaron de acuerdo al principio de “quemar todo”. Consiste de un tambor rotatorio sostenido por dos anillos masivos montados en horquillas a un ángulo de 2 grados con respecto a la horizontal y rotan lentamente (0,2 a 0,5 rpm). Normalmente diseñado para capacidades por encima de 2 T/h, estos hornos pueden recibir grandes bultos de desechos sólidos, tambores y contenedores, desechos pastosos, líquidos y gaseosos, los que son alimentados por la pared frontal del horno por medio de un ducto. Los hornos normalmente operan a temperaturas superiores a los 1.000 C en la cámara principal para poder lograr una quema aceptable de los desechos (contacto aire/desechos pobre). La quema completa de los gases se logra en la segunda cámara de combustión a una temperatura superior a los 850 C (hasta 1.200 C) y con un tiempo de permanencia de por lo menos 2 segundos. Los altos costos energéticos y de mantenimiento (sellos, refractario), la formación de escoria fundida no apta para el vertido directo en rellenos sanitarios, una operación dificultosa y un alto costo de inversión hacen que esta tecnología sea interesante sólo para plantas muy grandes (>5 TPH).
* Los hornos de cemento pueden teóricamente producir escoria de calidad al sustituir completamente su combustible por desechos, lo que se traduce en una capacidad potencial enorme para el tratamiento de desechos. Los desechos típicos quemados en hornos incluyen pintura, tinta, desechos halogenados y no-halogenados, precipitados de las operaciones de recuperación de solventes, desechos de la industria petrolera y desechos oleaginosos. Las únicas limitaciones residen en la preparación de los desechos para poder igualara las especificaciones del combustible. Con know-how y una inversión extra en equipos para la preparación del combustible sólido es posible expandir el rango de desechos que califican para ser quemados en un horno de cemento. Por ejemplo, la torta de filtros, los desechos fangosos y pastosos son posibles candidatos para el programa de combustibles de desechos. Tradicionalmente este tipo de desechos era enviado a un vertedero (seguro). Las instalaciones de hornos de cemento para la quema desechos peligrosos normalmente están equipadas ya sea con un precipitador electrostático (PES) o un filtro de tela (FT) para controlar las emisiones de material particulado (MP). Los hornos que queman desechos peligrosos (especialmente desechos halogenados) emiten más partículas que hornos que queman combustible normal, proporcionando así un camino para que los metales pesados escapen el incinerador de una forma que es particularmente peligrosa para los humanos (adheridos a las paredes externas de las partículas finas). Las cenizas de los hornos que queman desechos peligrosos están cargadas de metales pesados y su alta alcalinidad (pH alto) las hace más lixiviantes que las cenizas de un incinerador normal de desechos peligrosos. Los PICs también se crean en las partes de menor temperatura de los hornos (DCCA y chimenea) y escapan a la atmósfera sin ser tratados. Otra causa de problemas puede ser la liberación de químicos debido al transporte llevado a cabo a menudo de forma peligrosa, y en violación de las leyes aplicables.
* Los lechos fluidizados son a menudo reconocidos como la mejor tecnología de combustión disponible hasta la fecha. Su gran superficie de contacto desechos/aire, alta transferencia de calor, propiedades de turbulencia y mezclado le otorgan a este tipo de reactor la mejor eficiencia de combustión. Para poder aprovechar a pleno un lecho fluidizado, los desechos deben ser alimentados preferentemente en pequeños montones (eventualmente se requiere un tratamiento previo). Los desechos con un alto contenido de sales pueden causar la formación de eutécticos y riesgos de de-fluidización del lecho. Estos factores hacen que el lecho fluidizado sea más apropiado para flujos “seleccionados” de desechos en el concepto opuesto al del “quemar todo”.
La evolución del manejo de desechos
Las emisiones de los incineradores están bajo un escrutinio estricto por parte de los ambientalistas, lo que da como resultado regulaciones severas. El uso de sistemas sofisticados y costosos para el tratamiento de los gases de chimenea es ahora un requisito y hace que pequeñas plantas de incineración in-situ sean menos económicas. Las plantas de tratamiento centralizadas, que a menudo tienen el apoyo del sector privado y del sector público, son una solución en pleno desarrollo en la región y están tomando ventaja de la economía de escala al recolectar desechos de toda un área. Le ofrece a la industria una forma de bajo costo de cumplir con sus responsabilidades ambientales. Con el progreso de las instalaciones de tratamiento centralizadas y el nuevo rol de los hornos de cemento en el tratamiento de desechos peligrosos, la industria se beneficiará ampliamente de los menores costos de eliminación de desechos. Aquellas industrias que operan incineradores in-situ eventualmente dejarán de usar sus unidades y contratarán el servicio de eliminación de desechos a las compañías de manejo de desechos. Excepto por los desechos dificultosos como flujos altamente clorados que serían muy costosos de enviar a los hornos de cemento o en el caso de que sea política de la empresa tratar los desechos in-situ (por razones de confidencialidad, responsabilidad civil, etc.), es probable que los incineradores in-situ de desechos peligrosos desaparezcan en el futuro cercano.
Singapur y Malasia han adoptado el concepto de una planta de tratamiento centralizada operada mayormente por el sector privado. Tailandia es otro buen ejemplo. Hasta 2001 sólo dos instalaciones podían tratar desechos peligrosos apropiadamente. Ambas fueron construidas por el gobierno y eran operadas y administradas parcialmente por el sector privado. En 2001 el gobierno comenzó con el proceso de liberación del mercado al emitir licencias adicionales al sector privado. Al principio de 2003, 11 compañías habían obtenido una licencia tipo 101 (*) para la tratamiento y eliminación de desechos peligrosos, siendo 6 de ellas compañías de cemento ofreciendo nuevas opciones para la eliminación de desechos tóxicos por medio del programa de combustible alternativo (PCA).
Actualmente estimamos que los hornos de cemento son el método preferido de eliminación de desechos peligrosos, seguido de los rellenos sanitarios estabilizados/seguros, la incineración in-situ y el reciclaje.
Conclusiones
Impulsada por una presión ambiental en aumento, la combustión de desechos peligrosos está cambiando de ser una actividad realizada en el patio trasero a un negocio sofisticado donde sólo algunas compañías de manejo de desechos tendrán la capacidad, el know-how y los recursos para competir en el futuro. Las compañías de cemento entraron al mercado viendo en un principio la forma de reducir sus costos de operación, pero ahora se están dando plena cuenta del interés económico. Para alcanzar su meta se mueven hacia un enfoque integral al ofrecer cada vez más servicios de manejo de desechos a sus clientes, ya sea desarrollando sus propias habilidades o en colaboración con empresas de manejo de desechos bien establecidas. Lo más probable será ver que este paso se tome en el sureste de Asia en los próximos años. Esta evolución reducirá drásticamente el vertido ilegal de desechos al ofrecer medios competitivos para que la industria cumpla con sus responsabilidades ambientales.
