Debido a que la industria de la pulpa y el papel es un gran consumidor de recursos naturales (es decir, madera, agua y energía), puede contribuir de manera importante a los problemas de contaminación del agua, el aire y el suelo y ha sido objeto de un gran escrutinio en los últimos años. Esta preocupación parece estar justificada, considerando la cantidad de contaminantes del agua generados por tonelada de pulpa (p. ej., 55 kg de demanda biológica de oxígeno, 70 kg de sólidos en suspensión y hasta 8 kg de compuestos organoclorados) y la cantidad de pulpa producida a nivel mundial. sobre una base anual (aproximadamente 180 millones de toneladas en 1994). Además, solo alrededor del 35% del papel usado se recicla, y el papel de desecho es uno de los principales contribuyentes al total de desechos sólidos en todo el mundo (alrededor de 150 millones de 500 millones de toneladas anuales).

Históricamente, el control de la contaminación no se consideró en el diseño de las plantas de celulosa y papel. Muchos de los procesos utilizados en la industria se desarrollaron sin tener en cuenta la minimización del volumen de efluentes y la concentración de contaminantes. Desde la década de 1970, las tecnologías de reducción de la contaminación se han convertido en componentes integrales del diseño de plantas en Europa, América del Norte y otras partes del mundo. La Figura 1 ilustra las tendencias durante el período de 1980 a 1994 en las fábricas de pulpa y papel canadienses en respuesta a algunas de estas preocupaciones ambientales: mayor uso de productos de desecho de madera y papel reciclable como fuentes de fibra; y disminución de la demanda de oxígeno y compuestos orgánicos clorados en las aguas residuales.

Figura 1. Indicadores ambientales en fábricas de pulpa y papel canadienses, 1980 a 1994, que muestran el uso de desechos de madera y papel reciclable en la producción, y la demanda biológica de oxígeno (DBO) y compuestos organoclorados (AOX) en efluentes de aguas residuales.

Este artículo analiza los principales problemas ambientales asociados con el proceso de pulpa y papel, identifica las fuentes de contaminación dentro del proceso y describe brevemente las tecnologías de control, incluido el tratamiento externo y las modificaciones en la planta. Los problemas derivados de los residuos de madera y los fungicidas antimanchas de albura se tratan con más detalle en el capítulo Tablas de madera.

Problemas de contaminación del aire

Las emisiones al aire de compuestos de azufre oxidado de las fábricas de pulpa y papel han causado daños a la vegetación, y las emisiones de compuestos de azufre reducido han generado quejas sobre olores a “huevo podrido”. Los estudios entre los residentes de las comunidades de las plantas de celulosa, en particular los niños, han mostrado efectos respiratorios relacionados con las emisiones de partículas, irritación de las membranas mucosas y dolor de cabeza que se cree que están relacionados con la reducción de los compuestos de azufre. De los procesos de pulpado, los que tienen el mayor potencial para causar problemas de contaminación del aire son los métodos químicos, en particular el pulpado kraft.

Los óxidos de azufre se emiten en las tasas más altas de las operaciones de sulfito, especialmente aquellas que usan bases de calcio o magnesio. Las principales fuentes incluyen soplados de digestores por lotes, evaporadores y preparación de licores, mientras que las operaciones de lavado, tamizado y recuperación contribuyen en cantidades menores. Los hornos de recuperación Kraft también son una fuente de dióxido de azufre, al igual que las calderas eléctricas que utilizan carbón o petróleo con alto contenido de azufre como combustible.

Los compuestos de azufre reducido, incluidos el sulfuro de hidrógeno, el metilmercaptano, el sulfuro de dimetilo y el disulfuro de dimetilo, se asocian casi exclusivamente con la fabricación de pasta kraft y dan a estas plantas su olor característico. Las principales fuentes incluyen el horno de recuperación, el soplado del digestor, las válvulas de alivio del digestor y las ventilaciones de lavado, aunque también pueden contribuir los evaporadores, los tanques de fundición, los apagadores, el horno de cal y las aguas residuales. Algunas operaciones de sulfito usan ambientes reductores en sus hornos de recuperación y pueden tener problemas asociados de olor a azufre reducido.

Los gases de azufre emitidos por la caldera de recuperación se controlan mejor reduciendo las emisiones en la fuente. Los controles incluyen oxidación del licor negro, reducción de la sulfuración del licor, calderas de recuperación de bajo olor y operación adecuada del horno de recuperación. Los gases de azufre del soplado del digestor, las válvulas de alivio del digestor y la evaporación del licor se pueden recolectar e incinerar, por ejemplo, en el horno de cal. Los gases de combustión pueden recogerse mediante depuradores.

Los óxidos de nitrógeno se producen como productos de la combustión a alta temperatura, y pueden surgir en cualquier planta con caldera de recuperación, caldera de potencia u horno de cal, dependiendo de las condiciones de operación. La formación de óxidos de nitrógeno se puede controlar regulando las temperaturas, las relaciones aire-combustible y el tiempo de residencia en la zona de combustión. Otros compuestos gaseosos son contribuyentes menores a la contaminación del aire de la planta (p. ej., monóxido de carbono de la combustión incompleta, cloroformo de las operaciones de blanqueo y compuestos orgánicos volátiles del alivio del digestor y la evaporación del licor).

Las partículas surgen principalmente de las operaciones de combustión, aunque los tanques de disolución de fundidos también pueden ser una fuente menor. Más del 50% de las partículas de la planta de celulosa son muy finas (menos de 1 μm de diámetro). Este material fino incluye sulfato de sodio (Na₂SO₄) y carbonato de sodio (Na₂CO₃) de hornos de recuperación, hornos de cal y tanques de disolución de fundición, y NaCl de subproductos de la quema de troncos que han sido almacenados en agua salada. Las emisiones de los hornos de cal incluyen una cantidad significativa de partículas gruesas debido al arrastre de sales de calcio y la sublimación de compuestos de sodio. Las partículas gruesas también pueden incluir cenizas volantes y productos de combustión orgánica, especialmente de calderas eléctricas. La reducción de las concentraciones de partículas se puede lograr pasando los gases de combustión a través de depuradores o precipitadores electrostáticos. Las innovaciones recientes en la tecnología de calderas eléctricas incluyen incineradores de lecho fluidizado que se queman a temperaturas muy altas, dan como resultado una conversión de energía más eficiente y permiten quemar desechos de madera menos uniformes.

Problemas de contaminación del agua

Las aguas residuales contaminadas de las fábricas de pulpa y papel pueden causar la muerte de organismos acuáticos, permitir la bioacumulación de compuestos tóxicos en los peces y afectar el sabor del agua potable río abajo. Los efluentes de aguas residuales de pulpa y papel se caracterizan en base a características físicas, químicas o biológicas, siendo las más importantes el contenido de sólidos, la demanda de oxígeno y la toxicidad.

El contenido de sólidos de las aguas residuales generalmente se clasifica en función de la fracción que está suspendida (frente a la disuelta), la fracción de sólidos suspendidos que se sedimentan y las fracciones de cualquiera de los dos que son volátiles. La fracción sedimentable es la más objetable porque puede formar un manto de lodo denso cerca del punto de descarga, que agota rápidamente el oxígeno disuelto en el agua receptora y permite la proliferación de bacterias anaerobias que generan metano y gases de azufre reducido. Aunque los sólidos no sedimentables generalmente se diluyen en el agua receptora y, por lo tanto, son menos preocupantes, pueden transportar compuestos orgánicos tóxicos a los organismos acuáticos. Los sólidos en suspensión que se descargan de las fábricas de pulpa y papel incluyen partículas de corteza, fibra de madera, arena, polvo de trituradoras mecánicas de pulpa, aditivos para la fabricación de papel, sedimentos de licor, subproductos de procesos de tratamiento de agua y células microbianas de operaciones de tratamiento secundario.

Los derivados de la madera disueltos en los licores de pulpa, incluidos los oligosacáridos, los azúcares simples, los derivados de la lignina de bajo peso molecular, el ácido acético y las fibras de celulosa solubilizadas, son los principales contribuyentes tanto a la demanda biológica de oxígeno (DBO) como a la demanda química de oxígeno (DQO). Los compuestos que son tóxicos para los organismos acuáticos incluyen compuestos orgánicos clorados (AOX; del blanqueo, especialmente pulpa kraft); ácidos resínicos; ácidos grasos insaturados; alcoholes diterpénicos (especialmente del descortezado y despulpado mecánico); juvabionas (especialmente de sulfito y pulpado mecánico); productos de degradación de la lignina (especialmente del pulpado al sulfito); orgánicos sintéticos, tales como limocidas, aceites y grasas; y productos químicos de proceso, aditivos para la fabricación de papel y metales oxidados. Los compuestos orgánicos clorados han sido motivo de especial preocupación porque son muy tóxicos para los organismos marinos y pueden bioacumularse. Este grupo de compuestos, incluido el policlorodibenzo-p-dioxinas, han sido el principal impulso para minimizar el uso de cloro en el blanqueo de pulpa.

La cantidad y las fuentes de sólidos en suspensión, la demanda de oxígeno y las descargas tóxicas dependen del proceso (tabla 1). Debido a la solubilización de los extractos de madera con poca o ninguna recuperación de ácidos resínicos y químicos, tanto la fabricación de pasta al sulfito como CTMP generan efluentes extremadamente tóxicos con una DBO alta. Históricamente, las fábricas de papel kraft usaban más cloro para el blanqueo y sus efluentes eran más tóxicos; sin embargo, los efluentes de los molinos kraft que han eliminado el Cl₂ en el blanqueo y el uso de tratamientos secundarios presentan típicamente poca toxicidad aguda, si es que la hay, y la toxicidad subaguda se ha reducido considerablemente.

Tabla 1. Sólidos suspendidos totales y DBO asociados con el efluente sin tratar (crudo) de varios procesos de fabricación de pulpa

Los sólidos en suspensión se han convertido en un problema menor porque la mayoría de los molinos utilizan clarificación primaria (p. ej., sedimentación por gravedad o flotación por aire disuelto), que elimina del 80 al 95% de los sólidos sedimentables. Se utilizan tecnologías de tratamiento secundario de aguas residuales, como lagunas aireadas, sistemas de lodos activados y filtración biológica, para reducir la DBO, la DQO y los compuestos orgánicos clorados en el efluente.

Las modificaciones del proceso en la planta para reducir los sólidos sedimentables, la DBO y la toxicidad incluyen el descortezado en seco y el transporte de troncos, cribado de astillas mejorado para permitir una cocción uniforme, deslignificación prolongada durante la reducción a pulpa, cambios en las operaciones de recuperación química de la digestión, tecnologías alternativas de blanqueo, lavado de pulpa de alta eficiencia, recuperación de fibra de aguas bravas y mejor contención de derrames. Sin embargo, las alteraciones del proceso (particularmente si resultan en el alcantarillado intencional de licores) y los cambios operativos (particularmente el uso de madera sin secar con un mayor porcentaje de extractivos) aún pueden causar avances periódicos de toxicidad.

Una estrategia de control de la contaminación relativamente reciente para eliminar por completo la contaminación del agua es el concepto de “planta cerrada”. Estos molinos son una alternativa atractiva en lugares que carecen de grandes fuentes de agua para actuar como flujos de suministro de proceso o de recepción de efluentes. Los sistemas cerrados se han implementado con éxito en las plantas de CTMP y de sulfito a base de sodio. Lo que distingue a los molinos cerrados es que el efluente líquido se evapora y el condensado se trata, se filtra y luego se reutiliza. Otras características de los molinos cerrados son las salas de malla cerradas, el lavado a contracorriente en la planta de blanqueo y los sistemas de control de sal. Aunque este enfoque es efectivo para minimizar la contaminación del agua, aún no está claro cómo se verá afectada la exposición de los trabajadores al concentrar todas las corrientes contaminantes dentro de la planta. La corrosión es un problema importante al que se enfrentan las fábricas que utilizan sistemas cerrados, y las concentraciones de bacterias y endotoxinas aumentan en el agua de proceso reciclada.

Manejo de sólidos

La composición de los sólidos (lodos) extraídos de los sistemas de tratamiento de efluentes líquidos varía según su origen. Los sólidos del tratamiento primario consisten principalmente en fibras de celulosa. El principal componente de los sólidos del tratamiento secundario son las células microbianas. Si la planta utiliza agentes blanqueadores clorados, los sólidos primarios y secundarios también pueden contener compuestos orgánicos clorados, una consideración importante para determinar la extensión del tratamiento requerido.

Antes de su eliminación, los lodos se espesan en unidades de sedimentación por gravedad y se deshidratan mecánicamente en centrífugas, filtros de vacío o prensas de banda o tornillo. Los lodos del tratamiento primario son relativamente fáciles de deshidratar. Los lodos secundarios contienen una gran cantidad de agua intracelular y existen en una matriz de limo; por lo tanto, requieren la adición de floculantes químicos. Una vez deshidratados lo suficiente, los lodos se eliminan en aplicaciones terrestres (p. ej., se esparcen en tierras cultivables o boscosas, se usan como abono o como acondicionador del suelo) o se incineran. Aunque la incineración es más costosa y puede contribuir a los problemas de contaminación del aire, puede ser ventajosa porque puede destruir o reducir los materiales tóxicos (p. ej., compuestos orgánicos clorados) que podrían crear serios problemas ambientales si se filtraran a las aguas subterráneas desde aplicaciones terrestres. .

Los desechos sólidos pueden generarse en otras operaciones de la planta. Las cenizas de las calderas eléctricas se pueden utilizar en lechos de carreteras, como material de construcción y como supresor de polvo. Los desechos de los hornos de cal se pueden utilizar para modificar la acidez del suelo y mejorar la química del suelo.

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Las instituciones educativas son responsables de garantizar que sus instalaciones y prácticas cumplan con la legislación ambiental y de salud pública y cumplan con los estándares aceptados de atención hacia sus empleados, estudiantes y la comunidad circundante. Los estudiantes generalmente no están cubiertos por la legislación sobre salud y seguridad en el trabajo, pero las instituciones educativas deben ejercer la diligencia hacia sus estudiantes al menos en el mismo grado que exige la legislación diseñada para proteger a los trabajadores. Además, las instituciones de enseñanza tienen la responsabilidad moral de educar a sus alumnos en los asuntos de seguridad personal, pública, ocupacional y ambiental que se relacionan con ellos y con sus actividades.

Colegios y Universidades

Las instituciones grandes, como los campus universitarios y universitarios, pueden compararse con los pueblos grandes o las ciudades pequeñas en términos del tamaño de la población, el área geográfica, el tipo de servicios básicos requeridos y la complejidad de las actividades que se llevan a cabo. Además de los riesgos para la salud y la seguridad en el trabajo que se encuentran dentro de dichas instituciones (cubiertos en el capítulo Servicios públicos y gubernamentales), hay una amplia gama de otras preocupaciones, relacionadas con grandes poblaciones que viven, trabajan y estudian en un área definida, que deben abordarse.

La gestión de residuos en el campus suele ser un desafío complejo. La legislación ambiental en muchas jurisdicciones requiere un control estricto de las emisiones de agua y gas de las actividades de enseñanza, investigación y servicios. En ciertas situaciones, las preocupaciones de la comunidad externa pueden requerir atención de relaciones públicas.

Los programas de eliminación de desechos químicos y sólidos deben tener en cuenta los problemas de salud ocupacional, ambiental y de la comunidad. La mayoría de las grandes instituciones tienen programas integrales para el manejo de la amplia variedad de desechos producidos: químicos tóxicos, radioisótopos, plomo, asbesto, desechos biomédicos, así como basura, basura húmeda y materiales de construcción. Un problema es la coordinación de los programas de gestión de residuos en los campus debido a la gran cantidad de departamentos diferentes, que a menudo tienen una comunicación deficiente entre sí.

Los colegios y universidades difieren de la industria en las cantidades y tipos de residuos peligrosos producidos. Los laboratorios universitarios, por ejemplo, suelen producir pequeñas cantidades de muchos productos químicos peligrosos diferentes. Los métodos de control de desechos peligrosos pueden incluir la neutralización de ácidos y álcalis, la recuperación de solventes a pequeña escala por destilación y el empaque de “laboratorio”, donde pequeños contenedores de químicos peligrosos compatibles se colocan en tambores y se separan con aserrín u otros materiales de empaque para evitar roturas. Dado que los campus pueden generar grandes cantidades de desechos de papel, vidrio, metal y plástico, los programas de reciclaje generalmente se pueden implementar como una demostración de responsabilidad comunitaria y como parte de la misión educativa.

Algunas instituciones ubicadas dentro de áreas urbanas pueden depender en gran medida de recursos comunitarios externos para servicios esenciales como policía, protección contra incendios y respuesta a emergencias. La gran mayoría de las instituciones medianas y grandes establecen sus propios servicios de seguridad pública para atender a las comunidades de sus campus, a menudo trabajando en estrecha cooperación con recursos externos. En muchas ciudades universitarias, la institución es el empleador más grande y, en consecuencia, se puede esperar que brinde protección a la población que la apoya.

Los colegios y universidades ya no están completamente alejados o separados de las comunidades en las que están ubicados. La educación se ha vuelto más accesible a un sector más amplio de la sociedad: mujeres, estudiantes maduros y discapacitados. La propia naturaleza de las instituciones educativas las pone en especial riesgo: una población vulnerable donde se valora el intercambio de ideas y las opiniones divergentes, pero donde el concepto de libertad académica no siempre puede equilibrarse con la responsabilidad profesional. En los últimos años las instituciones educativas han reportado más actos de violencia hacia miembros de la comunidad educativa, provenientes de la comunidad externa o estallando desde adentro. Los actos de violencia perpetrados contra miembros individuales de la comunidad educativa ya no son eventos extremadamente raros. Los campus son sitios frecuentes para manifestaciones, grandes asambleas públicas, eventos políticos y deportivos en los que se debe considerar la seguridad pública y el control de multitudes. La idoneidad de los servicios de seguridad y protección pública y los planes y capacidades de respuesta ante emergencias y recuperación ante desastres deben evaluarse constantemente y actualizarse periódicamente para satisfacer las necesidades de la comunidad. La identificación y los controles de peligros deben tenerse en cuenta para los programas deportivos, las excursiones y una variedad de actividades recreativas patrocinadas. El servicio médico de emergencia debe estar disponible incluso para actividades fuera del campus. La mejor manera de gestionar la seguridad personal es a través de programas educativos y de notificación de peligros.

Deben abordarse los problemas de salud pública asociados con la vida en el campus, como el control de enfermedades transmisibles, el saneamiento de los servicios de alimentación y las instalaciones residenciales, la provisión de agua fresca, aire limpio y suelo no contaminado. Se requieren programas de inspección, evaluación y control. La educación de los estudiantes a este respecto suele ser responsabilidad del personal de servicios para estudiantes, pero a menudo están involucrados profesionales de la salud y la seguridad en el trabajo. La educación sobre las enfermedades de transmisión sexual, el abuso de drogas y alcohol, los patógenos transmitidos por la sangre, el estrés y las enfermedades mentales es particularmente importante en la comunidad de un campus, donde el comportamiento arriesgado puede aumentar la probabilidad de exposición a los peligros asociados. Los servicios médicos y psicológicos deben estar disponibles.

Escuelas primarias y secundarias

Las escuelas primarias tienen muchos de los mismos problemas ambientales y de salud pública que los colegios y universidades, solo que en menor escala. Sin embargo, a menudo las escuelas y los distritos escolares no cuentan con programas eficaces de gestión de residuos. Un problema grave al que se enfrentan muchas escuelas es la eliminación de éter explosivo y ácido pícrico que se han almacenado en los laboratorios escolares durante muchos años (Consejo Nacional de Investigación 1993). Los intentos de deshacerse de estos materiales por parte de personal no calificado han causado explosiones en varios casos. Un problema es que los distritos escolares pueden tener muchas escuelas separadas por varias millas. Esto puede crear dificultades para centralizar los programas de desechos peligrosos al tener que transportar los desechos peligrosos en las vías públicas.

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Toda actividad humana tiene un impacto ambiental. La magnitud y las consecuencias de cada impacto varían, y se han creado leyes ambientales para regular y minimizar estos impactos.

La generación de energía eléctrica tiene varios peligros ambientales potenciales y reales importantes, incluidas las emisiones al aire y la contaminación del agua y el suelo (tabla 1). Las plantas de combustibles fósiles han sido una preocupación particular debido a sus emisiones al aire de óxidos de nitrógeno (ver "Ozono" a continuación), óxidos de azufre y la cuestión de la "lluvia ácida", dióxido de carbono (ver "Cambio climático global" a continuación) y partículas, que recientemente han sido implicados como contribuyentes a los problemas respiratorios.

Tabla 1. Principales peligros ambientales potenciales de la generación de energía

* Debe incluir efectos “locales” tales como aumentos en la temperatura del cuerpo de agua que recibe descargas de plantas y reducciones en la población de peces debido a los efectos mecánicos de los sistemas de toma de agua de alimentación.

Las preocupaciones con las plantas nucleares han sido el almacenamiento a largo plazo de desechos nucleares y la posibilidad de accidentes catastróficos que involucren la liberación de contaminantes radiactivos en el aire. El accidente de 1986 en Chernobyl, en Ucrania, es un ejemplo clásico de lo que puede suceder cuando no se toman las precauciones adecuadas con las centrales nucleares.

Con las plantas de energía hidroeléctrica, las principales preocupaciones han sido la lixiviación de metales y la perturbación de los hábitats de vida silvestre tanto acuáticos como terrestres. Esto se discute en el artículo “Generación de energía hidroeléctrica” en este capítulo.

Campos Electromagnéticos

Los esfuerzos de investigación sobre los campos electromagnéticos (CEM) en todo el mundo han ido en aumento desde que se publicó el estudio de Wertheimer y Leeper en 1979. Ese estudio sugirió una asociación entre el cáncer infantil y los cables de servicios públicos situados cerca de los hogares. Los estudios desde esa publicación no han sido concluyentes y no han confirmado la causalidad. De hecho, estos estudios posteriores han señalado áreas donde se necesita una mayor comprensión y mejores datos para poder comenzar a sacar conclusiones razonables de estos estudios epidemiológicos. Algunas de las dificultades para realizar un buen estudio epidemiológico están relacionadas con los problemas de evaluación (es decir, la medición de la exposición, caracterización de fuentes y niveles de campos magnéticos en las residencias). Aunque el estudio más reciente publicado por el Consejo Nacional de Investigación de la Academia Nacional de Ciencias (1996) determinó que no había suficiente evidencia para considerar que los campos eléctricos y magnéticos amenazan la salud humana, el tema probablemente permanecerá en el ojo público hasta que la ansiedad generalizada se alivia con estudios e investigaciones futuras que no muestran ningún efecto.

Cambio climático global

En los últimos años ha aumentado la conciencia pública sobre el impacto que los humanos están teniendo en el clima global. Se cree que aproximadamente la mitad de todas las emisiones de efecto invernadero de la actividad humana son dióxido de carbono (CO₂). Se ha realizado y se sigue investigando mucho sobre este tema a nivel nacional e internacional. Debido a que las operaciones de servicios públicos hacen contribuciones significativas a la liberación de CO₂ a la atmósfera, cualquier reglamentación para el control de CO₂ emisiones tiene el potencial de impactar la industria de generación de energía de manera seria. La Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, el Plan de Acción de Cambio Climático de EE. UU. y la Ley de Política Energética de 1992 han creado fuertes fuerzas impulsoras para que la industria energética comprenda cómo podría tener que responder a la legislación futura.

Actualmente, algunos ejemplos de las áreas de estudio que se llevan a cabo son: el modelado de emisiones, la determinación de los efectos del cambio climático, la determinación de los costos asociados con cualquier plan de gestión del cambio climático, cómo los humanos podrían beneficiarse al reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y la predicción del cambio climático. .

Una de las principales razones de preocupación por el cambio climático son los posibles impactos negativos en los sistemas ecológicos. Se cree que los sistemas que no están gestionados son los más sensibles y tienen la mayor probabilidad de un impacto significativo a escala global.

Contaminantes peligrosos del aire

La Administración de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) envió al Congreso de EE. UU. un informe provisional sobre contaminantes peligrosos del aire en los servicios públicos, que había sido requerido por las enmiendas a la Ley de Aire Limpio de 1990. La EPA debía analizar los riesgos de las instalaciones generadoras de electricidad a vapor alimentadas con combustibles fósiles. La EPA concluyó que estos escapes no constituyen un peligro para la salud pública. El informe retrasó las conclusiones sobre el mercurio en espera de estudios adicionales. Un estudio exhaustivo del Instituto de Investigación de Energía Eléctrica (EPRI) de las centrales eléctricas de combustibles fósiles indica que más del 99.5% de las centrales eléctricas de combustibles fósiles no producen riesgos de cáncer por encima del umbral de 1 en 1 millón (Lamarre 1995). Esto se compara con el riesgo debido a todas las fuentes de emisión, que se ha informado que ha llegado a 2,700 casos por año.

Ozone

La reducción de los niveles de ozono en el aire es una preocupación importante en muchos países. Óxidos de nitrógeno (NO_x) y los compuestos orgánicos volátiles (COV) producen ozono. Debido a que las plantas de energía de combustibles fósiles aportan un gran componente del NO total del mundo_x emisiones, pueden esperar medidas de control más estrictas a medida que los países endurecen los estándares ambientales. Esto continuará hasta que se definan con mayor precisión las entradas para los modelos de cuadrícula fotoquímica que se utilizan para modelar el transporte de ozono troposférico.

Remediaciones del sitio

Las empresas de servicios públicos tienen que aceptar los costos potenciales de la remediación del sitio de la planta de gas manufacturado (MGP). Los sitios se crearon originalmente a través de la producción de gas a partir de carbón, coque o petróleo, lo que resultó en la disposición en el sitio de alquitrán de hulla y otros subproductos en grandes lagunas o estanques, o en el uso de desechos fuera del sitio para la disposición en el suelo. Los sitios de eliminación de esta naturaleza tienen el potencial de contaminar las aguas subterráneas y el suelo. Determinar el alcance de la contaminación del agua subterránea y del suelo en estos sitios y los medios para mejorarla de manera rentable mantendrá este problema sin resolver durante algún tiempo.

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Adaptado de UNEP e IISI 1997 y un artículo inédito de Jerry Spiegel.

Debido al gran volumen y complejidad de sus operaciones y su amplio uso de energía y materias primas, la industria siderúrgica, al igual que otras industrias “pesadas”, tiene el potencial de tener un impacto significativo en el medio ambiente y la población de las comunidades cercanas. . La Figura 1 resume los contaminantes y desechos generados por sus principales procesos de producción. Comprenden tres categorías principales: contaminantes del aire, contaminantes de aguas residuales y desechos sólidos.

Figura 1. Diagrama de flujo de contaminantes y desechos generados por diferentes procesos

Históricamente, las investigaciones sobre el impacto de la industria del hierro y el acero en la salud pública se han concentrado en los efectos localizados en las áreas locales densamente pobladas en las que se ha concentrado la producción de acero y particularmente en regiones específicas donde se han experimentado episodios agudos de contaminación del aire, como el los valles de Donora y Meuse, y el triángulo entre Polonia, la antigua Checoslovaquia y la antigua República Democrática Alemana (OMS 1992).

Contaminantes del aire

Históricamente, los contaminantes del aire provenientes de las operaciones de fabricación de hierro y acero han sido una preocupación ambiental. Estos contaminantes incluyen sustancias gaseosas tales como óxidos de azufre, dióxido de nitrógeno y monóxido de carbono. Además, las partículas como el hollín y el polvo, que pueden contener óxidos de hierro, han sido el foco de los controles. Las emisiones de los hornos de coque y de las plantas de subproductos de hornos de coque han sido una preocupación, pero las continuas mejoras en la tecnología de fabricación de acero y de control de emisiones durante las últimas dos décadas, junto con regulaciones gubernamentales más estrictas, han reducido significativamente dichas emisiones. en América del Norte, Europa Occidental y Japón. Se ha estimado que los costos totales de control de la contaminación, más de la mitad de los cuales se relacionan con las emisiones al aire, oscilan entre el 1% y el 3% de los costos totales de producción; las instalaciones de control de la contaminación del aire han representado aproximadamente del 10 al 20% de las inversiones totales de la planta. Dichos costos crean una barrera para la aplicación global de controles de última generación en países en desarrollo y para empresas más antiguas económicamente marginales.

Los contaminantes del aire varían con el proceso particular, la ingeniería y construcción de la planta, las materias primas empleadas, las fuentes y cantidades de energía requerida, la medida en que los productos de desecho se reciclan en el proceso y la eficiencia de los controles de contaminación. Por ejemplo, la introducción de la fabricación de acero al oxígeno básico ha permitido la recogida y el reciclaje de gases residuales de forma controlada, reduciendo las cantidades a agotar, mientras que el uso del proceso de colada continua ha reducido el consumo de energía, lo que se ha traducido en una reducción de las emisiones. Esto ha aumentado el rendimiento del producto y ha mejorado la calidad.

dióxido de azufre

La cantidad de dióxido de azufre, formado en gran medida en los procesos de combustión, depende principalmente del contenido de azufre del combustible fósil empleado. Tanto el coque como el gas de horno de coque utilizados como combustibles son fuentes importantes de dióxido de azufre. En la atmósfera, el dióxido de azufre puede reaccionar con los radicales de oxígeno y el agua para formar un aerosol de ácido sulfúrico y, en combinación con el amoníaco, puede formar un aerosol de sulfato de amonio. Los efectos sobre la salud atribuidos a los óxidos de azufre no solo se deben al dióxido de azufre sino también a su tendencia a formar tales aerosoles respirables. Además, el dióxido de azufre se puede adsorber en partículas, muchas de las cuales se encuentran en el rango respirable. Dichas exposiciones potenciales pueden reducirse no solo mediante el uso de combustibles con bajo contenido de azufre, sino también mediante la reducción de la concentración de partículas. El mayor uso de hornos eléctricos ha disminuido la emisión de óxidos de azufre al eliminar la necesidad de coque, pero esto ha pasado la carga del control de la contaminación a las plantas que generan electricidad. La desulfuración del gas de horno de coque se logra mediante la eliminación de compuestos reducidos de azufre, principalmente sulfuro de hidrógeno, antes de la combustión.

Oxido de nitrógeno

Al igual que los óxidos de azufre, los óxidos de nitrógeno, principalmente óxido de nitrógeno y dióxido de nitrógeno, se forman en los procesos de combustión de combustibles. Reaccionan con oxígeno y compuestos orgánicos volátiles (COV) en presencia de radiación ultravioleta (UV) para formar ozono. También se combinan con agua para formar ácido nítrico, que, a su vez, se combina con amoníaco para formar nitrato de amonio. Estos también pueden formar aerosoles respirables que pueden eliminarse de la atmósfera mediante deposición húmeda o seca.

Materia particular

El material particulado, la forma más visible de contaminación, es una mezcla variada y compleja de materiales orgánicos e inorgánicos. El polvo puede salir de las pilas de mineral de hierro, carbón, coque y piedra caliza o puede entrar en el aire durante su carga y transporte. Los materiales gruesos generan polvo cuando se frotan o aplastan debajo de los vehículos. Las partículas finas se generan en los procesos de sinterización, fundición y fusión, particularmente cuando el hierro fundido entra en contacto con el aire para formar óxido de hierro. Los hornos de coque producen coque de carbón fino y emisiones de alquitrán. Los efectos potenciales para la salud dependen de la cantidad de partículas en el rango respirable, la composición química del polvo y la duración y concentración de la exposición.

Se han logrado reducciones drásticas en los niveles de contaminación por partículas. Por ejemplo, mediante el uso de precipitadores electrostáticos para limpiar los gases residuales secos en la fabricación de acero al oxígeno, una acería alemana redujo el nivel de emisión de polvo de 9.3 kg/t de acero crudo en 1960 a 5.3 kg/t en 1975 y algo menos de 1 kg/t en 1990. El costo, sin embargo, fue un marcado aumento en el consumo de energía. Otros métodos de control de la contaminación por partículas incluyen el uso de depuradores húmedos, filtros de mangas y ciclones (que son efectivos solo contra partículas grandes).

Metales pesados

Los metales como el cadmio, el plomo, el zinc, el mercurio, el manganeso, el níquel y el cromo pueden emitirse desde un horno en forma de polvo, humo o vapor, o pueden ser absorbidos por partículas. Los efectos sobre la salud, que se describen en otra parte de este Enciclopedia, dependen del nivel y la duración de la exposición.

Emisiones orgánicas

Las emisiones orgánicas de las operaciones siderúrgicas primarias pueden incluir benceno, tolueno, xileno, solventes, PAH, dioxinas y fenoles. La chatarra de acero utilizada como materia prima puede incluir una variedad de estas sustancias, según su origen y la forma en que se utilizó (p. ej., pintura y otros revestimientos, otros metales y lubricantes). No todos estos contaminantes orgánicos son capturados por los sistemas convencionales de limpieza de gases.

Radioactividad

En los últimos años, ha habido informes de casos en los que se han incluido inadvertidamente materiales radiactivos en la chatarra de acero. Las propiedades fisicoquímicas de los nucleidos (p. ej., las temperaturas de fusión y ebullición y la afinidad por el oxígeno) determinarán lo que les sucede en el proceso de fabricación del acero. Puede haber una cantidad suficiente para contaminar los productos de acero, los subproductos y los diversos tipos de desechos y, por lo tanto, requerir una limpieza y eliminación costosas. También existe la posible contaminación del equipo de fabricación de acero, con la consiguiente exposición potencial de los trabajadores del acero. Sin embargo, muchas operaciones siderúrgicas han instalado detectores de radiación sensibles para examinar toda la chatarra de acero comprada.

Dióxido de carbono

Aunque no tiene ningún efecto sobre la salud humana o los ecosistemas en los niveles atmosféricos habituales, el dióxido de carbono es importante por su contribución al “efecto invernadero”, que está asociado con el calentamiento global. La industria siderúrgica es una importante generadora de dióxido de carbono, más por el uso del carbono como agente reductor en la producción de hierro a partir del mineral de hierro que por su uso como fuente de energía. Para 1990, a través de una variedad de medidas para la reducción de la tasa de coque de alto horno, la recuperación de calor residual y el ahorro de energía, las emisiones de dióxido de carbono de la industria siderúrgica se habían reducido al 47% de los niveles de 1960.

Ozone

El ozono, un componente principal del smog atmosférico cerca de la superficie de la tierra, es un contaminante secundario formado en el aire por la reacción fotoquímica de la luz solar sobre los óxidos de nitrógeno, facilitada en grado variable, dependiendo de su estructura y reactividad, por una variedad de COV. . La principal fuente de precursores del ozono son los gases de escape de los vehículos de motor, pero algunos también son generados por plantas siderúrgicas y por otras industrias. Como resultado de las condiciones atmosféricas y topográficas, la reacción del ozono puede tener lugar a grandes distancias de su fuente.

Contaminantes de aguas residuales

Las acerías descargan grandes volúmenes de agua a lagos, ríos y arroyos, y se vaporizan volúmenes adicionales mientras se enfría el coque o el acero. Las aguas residuales retenidas en estanques de retención no sellados o con fugas pueden filtrarse y contaminar el nivel freático local y las corrientes subterráneas. Estos también pueden estar contaminados por la lixiviación del agua de lluvia a través de pilas de materias primas o acumulaciones de desechos sólidos. Los contaminantes incluyen sólidos en suspensión, metales pesados ​​y aceites y grasas. Los cambios de temperatura en las aguas naturales debido a la descarga de agua de proceso a mayor temperatura (el 70% del agua del proceso de fabricación de acero se usa para enfriamiento) pueden afectar los ecosistemas de estas aguas. En consecuencia, el tratamiento de enfriamiento antes de la descarga es esencial y puede lograrse mediante la aplicación de la tecnología disponible.

Sólidos suspendidos

Los sólidos en suspensión (SS) son los principales contaminantes transportados por el agua que se descargan durante la producción de acero. Comprenden principalmente óxidos de hierro de la formación de incrustaciones durante el procesamiento; también pueden estar presentes carbón, lodos biológicos, hidróxidos metálicos y otros sólidos. Estos son en gran parte no tóxicos en ambientes acuosos a niveles de descarga normales. Su presencia en niveles más altos puede provocar la decoloración de los arroyos, la desoxigenación y la sedimentación.

Metales pesados

El agua del proceso de fabricación de acero puede contener altos niveles de zinc y manganeso, mientras que las descargas de las áreas de revestimiento y laminación en frío pueden contener zinc, cadmio, aluminio, cobre y cromo. Estos metales están presentes de forma natural en el medio acuático; es su presencia en concentraciones superiores a las habituales lo que genera preocupación sobre los efectos potenciales sobre los seres humanos y los ecosistemas. Estas preocupaciones aumentan por el hecho de que, a diferencia de muchos contaminantes orgánicos, estos metales pesados ​​no se biodegradan en productos finales inofensivos y pueden concentrarse en los sedimentos y en los tejidos de los peces y otras formas de vida acuática. Además, al combinarse con otros contaminantes (p. ej., amoníaco, compuestos orgánicos, aceites, cianuros, álcalis, solventes y ácidos), su toxicidad potencial puede aumentar.

Aceites y grasas

Los aceites y grasas pueden estar presentes en las aguas residuales tanto en forma soluble como insoluble. La mayoría de los aceites pesados ​​y las grasas son insolubles y se eliminan con relativa facilidad. Sin embargo, pueden emulsionarse por contacto con detergentes o álcalis o por agitación. Los aceites emulsionados se utilizan habitualmente como parte del proceso en los molinos en frío. Excepto por la decoloración de la superficie del agua, las pequeñas cantidades de la mayoría de los compuestos alifáticos del petróleo son inocuas. Sin embargo, los compuestos de aceite aromático monohídrico pueden ser tóxicos. Además, los componentes del aceite pueden contener sustancias tóxicas como PCB, plomo y otros metales pesados. Además de la cuestión de la toxicidad, la demanda biológica y química de oxígeno (DBO y DQO) de los aceites y otros compuestos orgánicos puede disminuir el contenido de oxígeno del agua, afectando así la viabilidad de la vida acuática.

Desechos sólidos

Gran parte de los residuos sólidos producidos en la fabricación de acero son reutilizables. El proceso de producción de coque, por ejemplo, da lugar a derivados del carbón que son importantes materias primas para la industria química. Muchos subproductos (p. ej., polvo de coque) se pueden realimentar a los procesos de producción. La escoria producida cuando las impurezas presentes en el carbón y el mineral de hierro se derriten y se combinan con la cal utilizada como fundente en la fundición se puede utilizar de varias maneras: vertederos para proyectos de recuperación, en la construcción de carreteras y como materia prima para las plantas de sinterización que suministran altos hornos. El acero, independientemente de su grado, tamaño, uso o tiempo de servicio, es completamente reciclable y puede reciclarse repetidamente sin que se degraden sus propiedades mecánicas, físicas o metalúrgicas. La tasa de reciclaje se estima en un 90%. La Tabla 1 presenta una descripción general del grado en que la industria siderúrgica japonesa ha logrado el reciclaje de materiales de desecho.

Tabla 1. Residuos generados y reciclados en la producción de acero en Japón

Fuente: IISI 1992.

Conservación de la Energía

La conservación de la energía es deseable no solo por razones económicas sino también para reducir la contaminación en las instalaciones de suministro de energía, como las empresas eléctricas. La cantidad de energía consumida en la producción de acero varía ampliamente según los procesos utilizados y la mezcla de chatarra y mineral de hierro en el material de alimentación. La intensidad energética de las plantas estadounidenses basadas en chatarra en 1988 promedió 21.1 gigajulios por tonelada, mientras que las plantas japonesas consumieron un 25% menos. Una planta modelo basada en chatarra del Instituto Internacional del Hierro y el Acero (IISI) requirió solo 10.1 gigajulios por tonelada (IISI 1992).

Los aumentos en el costo de la energía han estimulado el desarrollo de tecnologías de ahorro de energía y materiales. Los gases de baja energía, como los gases de subproductos producidos en los procesos de alto horno y hornos de coque, se recuperan, limpian y utilizan como combustible. El consumo de coque y combustible auxiliar de la industria siderúrgica alemana, que promedió 830 kg/tonelada en 1960, se redujo a 510 kg/tonelada en 1990. La industria siderúrgica japonesa pudo reducir su participación en el consumo total de energía japonés del 20.5 % en 1973 a alrededor del 7% en 1988. La industria siderúrgica de los Estados Unidos ha realizado importantes inversiones en la conservación de energía. La planta promedio ha reducido el consumo de energía en un 45% desde 1975 a través de la modificación del proceso, la nueva tecnología y la reestructuración (las emisiones de dióxido de carbono han disminuido proporcionalmente).

De cara al futuro

Tradicionalmente, los gobiernos, las asociaciones comerciales y las industrias individuales han abordado las preocupaciones ambientales sobre una base específica de los medios, tratando por separado, por ejemplo, los problemas del aire, el agua y la eliminación de desechos. Si bien es útil, esto a veces simplemente ha trasladado el problema de un área ambiental a otra, como en el caso del costoso tratamiento de aguas residuales que deja el problema posterior de eliminar el lodo del tratamiento, que también puede causar una grave contaminación de las aguas subterráneas.

En los últimos años, sin embargo, la industria siderúrgica internacional ha abordado este problema a través del Control Integrado de la Contaminación, que se ha desarrollado aún más en la Gestión Total de Riesgos Ambientales, un programa que analiza todos los impactos simultáneamente y aborda las áreas prioritarias de manera sistemática. Un segundo desarrollo de igual importancia ha sido un enfoque en la acción preventiva en lugar de la correctiva. Esto aborda cuestiones tales como la ubicación de la planta, la preparación del sitio, el diseño y el equipo de la planta, la especificación de las responsabilidades de gestión diarias y la garantía de personal y recursos adecuados para monitorear el cumplimiento de las reglamentaciones ambientales e informar los resultados a las autoridades correspondientes.

El Centro de Industria y Medio Ambiente, establecido en 1975 por el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), tiene como objetivo fomentar la cooperación entre las industrias y los gobiernos para promover un desarrollo industrial ambientalmente racional. Sus objetivos incluyen:

• fomento de la incorporación de criterios ambientales en los planes de desarrollo industrial
• facilitación de la implementación de procedimientos y principios para la protección del medio ambiente
• promoción del uso de técnicas seguras y limpias
• estimulación del intercambio de información y experiencia en todo el mundo.

El PNUMA trabaja en estrecha colaboración con el IISI, la primera asociación industrial internacional dedicada a una sola industria. Los miembros del IISI incluyen empresas productoras de acero de propiedad pública y privada y asociaciones, federaciones e institutos de investigación nacionales y regionales de la industria siderúrgica en los 51 países que, en conjunto, representan más del 70% de la producción mundial total de acero. El IISI, a menudo en colaboración con el PNUMA, produce declaraciones de política y principios ambientales e informes técnicos como aquél en el que se ha basado gran parte de este artículo (PNUMA e IISI 1997). Juntos, están trabajando para abordar los factores económicos, sociales, morales, personales, de gestión y tecnológicos que influyen en el cumplimiento de los principios, políticas y normas ambientales.

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El principio primordial detrás de la regulación de las emisiones al aire, la descarga de agua y los desechos es la protección de la salud pública y el bienestar general de la población. Por lo general, se considera que la "población" son aquellas personas que viven o trabajan dentro del área general de la instalación. Sin embargo, las corrientes de viento pueden transportar contaminantes del aire de un área a otra e incluso a través de las fronteras nacionales; las descargas a cuerpos de agua pueden viajar de manera similar a nivel nacional e internacional; y los desechos pueden enviarse por todo el país o el mundo.

Los astilleros realizan una gran variedad de operaciones en el proceso de construcción o reparación de barcos y embarcaciones. Muchas de estas operaciones emiten contaminantes del agua y del aire que se sabe o se sospecha que tienen efectos perjudiciales en los seres humanos a través de daños fisiológicos o metabólicos directos, como el cáncer y el envenenamiento por plomo. Los contaminantes también pueden actuar indirectamente como mutágenos (que dañan a las generaciones futuras al afectar la bioquímica de la reproducción) o teratógenos (que dañan al feto después de la concepción).

Tanto los contaminantes del aire como los del agua tienen el potencial de tener efectos secundarios en los seres humanos. Los contaminantes del aire pueden caer al agua, afectando la calidad de la corriente receptora o afectando los cultivos y, por lo tanto, al público consumidor. Los contaminantes vertidos directamente en los arroyos receptores pueden degradar la calidad del agua hasta el punto de que beber o incluso nadar en el agua es un riesgo para la salud. La contaminación del agua, el suelo y el aire también puede afectar la vida marina en la corriente receptora, lo que en última instancia puede afectar a los humanos.

Calidad del aire

Las emisiones al aire pueden resultar de prácticamente cualquier operación involucrada en la construcción, mantenimiento o reparación de barcos y embarcaciones. Los contaminantes del aire que están regulados en muchos países incluyen óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono, partículas (humo, hollín, polvo, etc.), plomo y compuestos orgánicos volátiles (COV). Las actividades de construcción y reparación de barcos que producen contaminantes de criterio de "óxido" incluyen fuentes de combustión tales como calderas y calor para el tratamiento de metales, generadores y hornos. Las partículas se ven como el humo de la combustión, así como el polvo de las operaciones de carpintería, limpieza con chorro de arena o arena, lijado, esmerilado y pulido.

En algunos casos, los lingotes de plomo pueden tener que fundirse parcialmente y reformarse para moldearlos en formas para la protección contra la radiación en buques de propulsión nuclear. El polvo de plomo puede estar presente en la pintura que se retira de las embarcaciones que se reacondicionan o reparan.

Los contaminantes atmosféricos peligrosos (HAP) son compuestos químicos que se sabe o se sospecha que son dañinos para los humanos. Los HAP se producen en muchas operaciones de astilleros, como operaciones de fundición y galvanoplastia, que pueden emitir cromo y otros compuestos metálicos.

Algunos COV, como la nafta y el alcohol, utilizados como solventes para pinturas, diluyentes y limpiadores, así como muchos pegamentos y adhesivos, no son HAP. Otros solventes que se usan principalmente en operaciones de pintura, como el xileno y el tolueno, así como varios compuestos clorados que se usan con mayor frecuencia como solventes y limpiadores, especialmente el tricloroetileno, el cloruro de metileno y el 1,1,1-tricloroetano, son HAP.

Calidad del agua

Dado que los barcos y las embarcaciones se construyen sobre vías fluviales, los astilleros deben cumplir con los criterios de calidad del agua de sus permisos emitidos por el gobierno antes de descargar aguas residuales industriales en las aguas adyacentes. La mayoría de los astilleros de EE. UU., por ejemplo, han implementado un programa denominado “Mejores prácticas de gestión” (BMP), que se considera una compilación importante de tecnologías de control para ayudar a los astilleros a cumplir con los requisitos de descarga de sus permisos.

Otra tecnología de control utilizada en los astilleros que tienen muelles de grava es un presa y deflector sistema. La presa evita que los sólidos lleguen al sumidero y sean bombeados a las aguas adyacentes. El sistema deflector mantiene el aceite y los desechos flotantes fuera del sumidero.

El monitoreo de aguas pluviales se ha agregado recientemente a muchos permisos de astilleros. Las instalaciones deben tener un plan de prevención de la contaminación de las aguas pluviales que implemente diferentes tecnologías de control para eliminar los contaminantes que van al agua adyacente cada vez que llueve.

Muchas instalaciones de construcción de barcos y botes también descargarán algunas de sus aguas residuales industriales al sistema de alcantarillado. Estas instalaciones deben cumplir con los criterios de calidad del agua de sus reglamentos locales de alcantarillado siempre que descarguen al alcantarillado. Algunos astilleros están construyendo sus propias plantas de pretratamiento diseñadas para cumplir con los criterios locales de calidad del agua. Por lo general, hay dos tipos diferentes de instalaciones de pretratamiento. Una instalación de pretratamiento está diseñada principalmente para eliminar los metales tóxicos de las aguas residuales industriales y el segundo tipo de instalación de pretratamiento está diseñado principalmente para eliminar los productos derivados del petróleo de las aguas residuales.

Gestión de los desechos

Los diferentes segmentos del proceso de construcción naval producen sus propios tipos de residuos que deben eliminarse de acuerdo con las reglamentaciones. El corte y la conformación del acero generan desechos tales como chatarra del corte y la conformación de la placa de acero, pintura y solvente del revestimiento del acero y abrasivo gastado de la eliminación de la oxidación y los revestimientos no deseados. La chatarra no representa un riesgo ambiental inherente y se puede reciclar. Sin embargo, los desechos de pintura y solvente son inflamables y el abrasivo gastado puede ser tóxico dependiendo de las características del recubrimiento no deseado.

A medida que el acero se fabrica en módulos, se agregan tuberías. La preparación de las tuberías para los módulos genera desechos como aguas residuales ácidas y cáusticas provenientes de la limpieza de tuberías. Estas aguas residuales requieren un tratamiento especial para eliminar sus características corrosivas y contaminantes como el aceite y la suciedad.

Simultáneamente a la fabricación de acero, los componentes eléctricos, de maquinaria, de tuberías y de ventilación se preparan para la fase de equipamiento de la construcción del barco. Estas operaciones generan desechos como lubricantes y refrigerantes para corte de metales, desengrasantes y aguas residuales de galvanoplastia. Los lubricantes y refrigerantes para corte de metales, así como los desengrasantes, deben tratarse para eliminar la suciedad y los aceites antes de descargar el agua. Las aguas residuales de galvanoplastia son tóxicas y pueden contener compuestos de cianuro que requieren un tratamiento especial.

Los barcos que necesitan reparación generalmente necesitan descargar los desechos que se generaron durante el crucero del barco. Las aguas residuales de la sentina deben tratarse para eliminar la contaminación por hidrocarburos. Las aguas residuales sanitarias deben descargarse a un sistema de alcantarillado donde se somete a un tratamiento biológico. Incluso la basura y la basura pueden estar sujetas a un tratamiento especial para cumplir con las normas que impiden la introducción de plantas y animales extraños.

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Todos los productos de caucho comienzan como un "compuesto de caucho". Los compuestos de caucho comienzan con un polímero de caucho, ya sea natural o uno de los muchos polímeros sintéticos, rellenos, plastificantes, antioxidantes, auxiliares de procesos, activadores, aceleradores y curativos. Muchos de los ingredientes químicos están clasificados como sustancias químicas peligrosas o tóxicas, y algunos pueden figurar como cancerígenos. La manipulación y el procesamiento de estos productos químicos generan preocupaciones ambientales y de seguridad.

Residuos peligrosos

Los sistemas de ventilación y colectores de polvo son necesarios para los trabajadores que manipulan y pesan los productos químicos del caucho y para los trabajadores que mezclan y procesan el compuesto de caucho sin curar. El equipo de protección personal también puede ser necesario para estos trabajadores. El material recolectado en los colectores de polvo debe ser probado para determinar si es un desecho peligroso. Sería un desecho peligroso si es reactivo, corrosivo, inflamable o contiene sustancias químicas catalogadas como desechos peligrosos.

Los residuos peligrosos deben incluirse en un manifiesto y enviarse para su eliminación en un sitio de residuos peligrosos. Los residuos no peligrosos pueden ir a los rellenos sanitarios locales o pueden tener que ir a un relleno industrial, dependiendo de las normas ambientales aplicables.

Contaminación del Aire

Algunos productos de caucho requieren una aplicación de cemento de caucho en el proceso de fabricación. Los cementos de caucho se fabrican mezclando el compuesto de caucho sin curar con un solvente. Los disolventes utilizados en este proceso suelen clasificarse como compuestos orgánicos volátiles (COV). Los procesos que utilizan COV deben contar con algún tipo de equipo de control de emisiones. Este equipo puede ser un sistema de recuperación de solventes o un oxidador térmico. Un oxidante térmico es un sistema de incineración que destruye los COV por combustión y generalmente requiere un suplemento de combustible como el gas natural. Sin equipos de control de emisiones, los COV pueden causar problemas de salud en la fábrica y en la comunidad. Si los COV son fotoquímicamente reactivos, afectarán la capa de ozono.

Cuando las piezas de caucho se curan y se abre el recipiente de curado, los vapores de curado salen del recipiente y de la pieza de caucho. Estos vapores estarán en forma de humo, vapor o ambos. Los humos de curado pueden llevar a la atmósfera productos químicos, plastificantes, lubricantes para moldes y otros materiales que no hayan reaccionado. Se necesitan controles de emisiones.

Contaminación del suelo y del agua

El almacenamiento y la manipulación de los COV deben realizarse con extrema precaución. En años anteriores, los COV se almacenaban en tanques de almacenamiento subterráneos, lo que en algunos casos provocaba fugas o derrames. Las fugas y/o los derrames alrededor de los tanques de almacenamiento subterráneos generalmente provocan la contaminación del suelo y las aguas subterráneas, lo que desencadena una costosa remediación del suelo y las aguas subterráneas. La mejor opción de almacenamiento son los tanques sobre el suelo con una buena contención secundaria para la prevención de derrames.

Residuos de caucho

Todo proceso de fabricación tiene chatarra de proceso y producto terminado. Parte de la chatarra del proceso se puede reprocesar en el producto previsto o en otros procesos del producto. Sin embargo, una vez que el caucho se cura o vulcaniza, ya no se puede reprocesar. Todo el proceso curado y la chatarra de producto terminado se convierte en material de desecho. La eliminación de desechos o productos de caucho de desecho se ha convertido en un problema mundial.

Todos los hogares y empresas del mundo utilizan algún tipo de producto de caucho. La mayoría de los productos de caucho se clasifican como materiales no peligrosos y, por lo tanto, serían desechos no peligrosos. Sin embargo, los productos de caucho tales como neumáticos, mangueras y otros productos tubulares crean un problema medioambiental en relación con su eliminación después de su vida útil.

Los neumáticos y los productos tubulares no se pueden enterrar en un vertedero porque las áreas vacías atrapan aire, lo que hace que los productos suban a la superficie con el tiempo. Triturar los productos de caucho elimina este problema; sin embargo, la trituración requiere equipo especial y es muy costosa.

Los incendios de llantas sin llama pueden generar grandes cantidades de humo irritante que puede contener una amplia variedad de sustancias químicas y partículas tóxicas.

Incineración de chatarra de caucho

Una de las opciones para eliminar los productos de caucho de desecho y el caucho de desecho de proceso de los procesos de fabricación es la incineración. Inicialmente, la incineración podría parecer la mejor solución para la eliminación de los numerosos productos de caucho "desgastados" que existen en el mundo hoy en día. Algunas empresas de fabricación de caucho han considerado la incineración como un medio para eliminar las piezas de caucho de desecho, así como los desechos del proceso de caucho curado y sin curar. En teoría, el caucho podría quemarse para generar vapor que podría usarse en la fábrica.

Desafortunadamente, no es tan simple. El incinerador debe estar diseñado para manejar las emisiones al aire y lo más probable es que requiera depuradores para eliminar contaminantes como el cloro. Las emisiones de cloro generalmente provendrían de la quema de productos y desechos que contienen polímeros de cloropreno. Los lavadores generan una descarga ácida que puede ser necesario neutralizar antes de la descarga.

Casi todos los compuestos de caucho contienen algún tipo de relleno, ya sean negros de humo, arcillas, carbonatos de calcio o compuestos de sílice hidratada. Cuando estos compuestos de caucho se queman, generan cenizas equivalentes a la carga de relleno en el compuesto de caucho. La ceniza se recoge mediante lavadores húmedos o lavadores secos. Ambos métodos deben analizarse en busca de metales pesados ​​antes de su eliminación. Lo más probable es que los lavadores húmedos produzcan aguas residuales que contengan de 10 a 50 ppm de zinc. Esta cantidad de zinc que se descarga en un sistema de alcantarillado creará problemas en la planta de tratamiento. Si esto ocurre, entonces se debe instalar un sistema de tratamiento para la eliminación de zinc. Este sistema de tratamiento luego genera un lodo que contiene zinc que debe enviarse para su eliminación.

Los depuradores secos generan una ceniza que debe recogerse para su eliminación. Tanto la ceniza húmeda como la seca son difíciles de manipular y su eliminación puede ser un problema, ya que la mayoría de los vertederos no aceptan este tipo de residuos. Tanto la ceniza húmeda como la seca pueden ser muy alcalinas si los compuestos de caucho que se queman están muy cargados de carbonato de calcio.

Finalmente, la cantidad de vapor generado no es suficiente para suministrar la cantidad total necesaria para operar una planta de fabricación de caucho. El suministro de chatarra de caucho es inconsistente y actualmente se están realizando esfuerzos para reducir la chatarra, lo que reduciría el suministro de combustible. El costo de mantenimiento de un incinerador diseñado para quemar desechos de caucho y productos de caucho también es muy alto.

Cuando se toman en cuenta todos estos costos, la incineración del caucho de desecho puede ser el método de eliminación menos rentable.

Conclusión

Quizás la mejor solución a las preocupaciones ambientales y de salud asociadas con la fabricación de productos de caucho sería un buen control de ingeniería para producir y combinar productos químicos en polvo utilizados en compuestos de caucho, y programas de reciclaje para todos los desechos y productos del proceso de caucho curado y sin curar. Los productos químicos en polvo recolectados en los sistemas colectores de polvo podrían volver a agregarse a los compuestos de caucho con los controles de ingeniería apropiados, lo que eliminaría el vertido de estos productos químicos.

Es posible controlar los problemas ambientales y de salud en la industria del caucho, pero no será fácil ni gratuito. El costo asociado con el control de los problemas ambientales y de salud debe agregarse nuevamente al costo de los productos de caucho.

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