Gestión de Residuos y Contaminación Atmosférica: Leyes y Tecnologías

Gestión de Residuos y Contaminación Atmosférica

Marco Legal

Ley 34/2007 de calidad del aire y protección de la atmósfera: (prevenir, vigilar, corregir). RD 100/2011: focos de emisión en 4 niveles. Ley 22/2011 de residuos y suelos contaminados: establece el orden de las opciones de gestión (prevención, reutilización, reciclado, otras valoraciones y eliminación). También impulsa medidas y establece los tipos de residuos.

Obligaciones de los productores:

1. Encargar el tratamiento de sus residuos a una entidad registrada según la ley.
2. Entregar los residuos a una entidad pública o privada para su tratamiento.
3. Mantener los residuos almacenados en condiciones adecuadas.
4. Duración máxima de almacenamiento: RP 6 meses y RNP 2 o 1 años.

Productores de productos peligrosos:

1. Entregar sus residuos solo a gestores autorizados.
2. Elaborar y remitir a la comunidad autónoma un estudio de minimización para reducir la producción de residuos (excepto PP, <10 t/año).
3. Almacenar, envasar y etiquetar los RP.
4. Mantener los residuos almacenados adecuadamente.
5. Duración máxima de almacenamiento.
6. Prohibido diluir los RP.
7. Envases especiales.
8. Envases sólidos y resistentes.

Composición conocida: (Reglamento UE nº 1357/2014). Composición no conocida: (...440/2008). R.D. 815/2013: se aprueba el reglamento de emisiones industriales de la Ley 16/2002 de prevención y control integrados de la contaminación. RD 1481/2001: se regula la eliminación de residuos mediante vertedero.

Contaminación Atmosférica

Contaminantes primarios:

Sustancias vertidas directamente a la atmósfera desde los focos. Su impacto se manifiesta de forma localizada y centrada en los focos de emisión.

• SO₂: procesos de combustión que contienen S₂. Origen en oxidación, metalurgia, carbón, fuel. Produce acidificación del medio y es de carácter ácido.
• NO₂, NO_x: combustión a alta temperatura. El NO al entrar en contacto con el aire forma NO₂. Los NO_x producen smog fotoquímico y el NO₂ destruye la capa de ozono, acidifican el medio y son contaminantes secundarios (daños al sistema respiratorio).
• Óxidos de carbono (CO): origen por combustión incompleta, se produce CO, y combustión de combustibles fósiles que generan CO₂. El CO baja la calidad del aire y el CO₂ aumenta la contaminación secundaria. El CO es muy tóxico, principalmente emitido por coches.
• COV's: compuestos orgánicos volátiles. Origen en disolventes, combustión incompleta, procesado de hidrocarburos. Contribuyen a la contaminación secundaria (smog fotoquímico) pero tienen pocos efectos directos, como el benceno.
• HAP's: hidrocarburos aromáticos policíclicos. Origen por combustión incompleta, muy tóxicos (cancerígenos). Más de 100 compuestos, presentes en el humo de los cigarrillos.
• Metales: origen variado, tienen persistencia y acumulación en la cadena trófica.
• Dioxinas y Furanos: origen por incineración de residuos con cloro, procesos de clorado. Son muy tóxicos (cancerígenos). Cuanto más átomos de cloro, más tóxico es.

Contaminantes secundarios:

Resultado de la interacción de contaminantes primarios con componentes de la atmósfera, o entre contaminantes primarios. Son los responsables de la calidad del aire, de ámbito difuso, y pueden manifestarse lejos de los focos de emisión.

• Smog fotoquímico: resultado de combinar sustancias de combustión (HCs y NO_x) con condiciones climáticas adecuadas como sol y anticiclón. Gran concentración de sustancias oxidantes. Irrita el sistema respiratorio, daña la vegetación, cuartea y desgasta materiales, produce malos olores y menor visibilidad (inversión térmica).
• Contaminación (lluvia) ácida: pH < 5,65. Si no llueve, se produce la deposición ácida seca (en forma de aerosol, muy agresiva). Acidifica el suelo, daña la vegetación, produce desgaste y erosión. Solo se evita no emitiendo contaminantes precursores.

Tecnologías de Control de la Contaminación

Colección inercial:

• Cámara de sedimentación: dp > 50-100 μm. Buena eficiencia, requiere mucho espacio, bajo coste de operación y mantenimiento, bajo consumo, baja pérdida de carga, buena para materiales abrasivos, puede recuperar sólidos intactos. Se suele usar para prelimpiar el flujo de un gas.
• Cámaras de colección inercial: tienen un mecanismo de cambio de dirección del flujo de gas, cámaras de desviación.
• Ciclones: > 10 μm. Baja pérdida de carga, bajos costes de operación y mantenimiento, diseño sencillo, costes de inversión medios, opera en seco, opera en continuo, no tiene limitación de temperatura o presión, insensibles a la concentración de partículas de entrada, separación por tamaños, gran variedad de caudales. Baja eficiencia de colección para dp < 10 μm, no permite usar materiales pegajosos, problemas de erosión.

Filtración:

dp < 0,01 μm. Operación sencilla, diseño flexible, bajos caudales, recuperación de material, baja temperatura de operación (< 300 ºC), no apto para materiales húmedos, requiere mucho espacio, puede explotar, altos costes de inversión, mantenimiento y explotación, limpieza periódica.

Precipitador electrostático:

Alto caudal, alta eficacia, bajo consumo de energía, pérdida de carga baja, puede operar a alta temperatura, altos costes de inversión, bajos costes de mantenimiento y explotación, muy flexible, requiere mucho espacio.

Colectores húmedos:

Usan líquidos para aumentar el tamaño de las partículas y así aumentar la velocidad de caída. Eliminan a la vez sólidos y gases, generan un lodo líquido, presentan problemas de corrosión, necesitan dispersión del líquido. Se usan para gases ácidos y básicos, gases con ciertos compuestos orgánicos, SO₂ (con disolución de CaCO₃), partículas (> 10 μm) + contaminantes gaseosos. Eficiencia del 70-80%. No existe fuente de polvo, requieren bajo espacio, operan a alta temperatura y alta humedad, bajo coste de inversión, coste de explotación y mantenimiento alto, alta pérdida de carga, alto consumo de energía, producto húmedo, existe corrosión. Existen las cámaras de rociado, los ciclones húmedos y el lavador Venturi (dp = 2 μm).

Absorción o lavado:

SO₂, SO₃, NO_x, CO₂, SH₂, Cl₂. Torres de spray o pulverización, torres de platos, torres de relleno. Transferencia de materia de una fase gas a una líquida. La fuerza impulsora es el gradiente de concentración. Cuanto mayor sea la superficie de interfase, la turbulencia y los coeficientes de transferencia, mejor. Depende de la solubilidad gas-líquido, la selectividad, la volatilidad del líquido, la viscosidad del líquido, la manejabilidad y el coste.

Adsorción:

HC's, alcoholes, organoclorados, cetonas, aromáticos, sulfurados. Lecho fijo (adsorción, desorción), lecho fluidizante. Gas a sólido. Mejor cuando hay buen contacto gas-sólido y alta superficie específica del sólido.

Condensación:

Contacto directo, contacto indirecto (equipo previo). Separación de un gas de otro gas mediante su paso a fase líquida. Mejor al bajar la temperatura y subir la presión. Baratos, sencillos, poco equipamiento, producto mezclado. Muy usados, muchas configuraciones, el contaminante es condensado, se enfría con aire.

Incineración:

HC's, COV's, olores, NH₃, SH₂, gases que por su naturaleza no pueden tratarse de otra manera, gases en bajas concentraciones (< 1% vol). Se produce la oxidación total de los compuestos contaminantes.

• Antorcha: (para PC > 400 kcal/m³, el propio gas es autosuficiente para combustir).
• Quemador con cámara: (se necesita un combustible auxiliar).
• Combustión catalítica: (bajo PC, volumen de gas a tratar no muy elevado, coste de combustible auxiliar muy caro, se usan catalizadores). Se pueden tolerar cambios de caudal y concentración, recuperación económica del gas residual caliente, altos costes de inversión, necesita muchos equipos, se pueden generar otros contaminantes (NO_x, SO₂...).

Biodegradación:

Alcoholes, tolueno, formaldehído, xileno. Uso de microorganismos para degradar los contaminantes COVs mediante conversión a CO₂, H₂O y nuevos microorganismos. Su eficacia depende de la humedad, la estabilidad de la temperatura, la formación de canales preferenciales. Tiene bajo rendimiento ya que tiene que cumplir muchas condiciones.

• Biolavadores: (riego continuo de agua que contiene nutrientes, microorganismos y pH controlado, no se puede hacer en seco, tiene que pasar varias veces para mejorar la eficacia).
• Filtros percoladores: (lecho inorgánico donde crece una biopelícula, se riega con agua para garantizar la humedad en contracorriente con el gas contaminado, los microorganismos están en el soporte).
• Biofiltros: (columna de material orgánico donde están los microorganismos, puede ser abiertos o cerrados, eliminan olores).

Tratamientos Biológicos

Compostaje:

Residuos orgánicos + lodo + aire + calor + nutrientes. Tiempo de reposo de 4-5 semanas. Se produce compost. Baja relación C/N, alta capacidad de intercambio de cationes, alta capacidad de absorción de agua.

Proceso: residuos urbanos -> selección de la materia orgánica -> análisis previos -> acondicionamiento -> compostaje (hilera/pila/reactor + aire durante 4-5 semanas y después proceso de maduración sin aporte de aire durante 2-8 semanas) -> postprocesamiento -> compost.

Compostaje en hilera, en pila estática aireada, en biorreactor.

Diseño: (25-27 mm, 25-50 C/N, 50-60% humedad, 1 Ha de terreno).

Control del proceso: (2-3 días volteo, 55-60 ºC, 7-7,5 pH, < 20 C/N).

Ventajas: reducción del volumen inicial de residuos, producto útil para la agricultura, destrucción de gérmenes. Desventajas: escaso valor fertilizante, coste alto, demanda mucho espacio.

Biometanización:

Producción de biogás o biomasa a través de un digestor anaerobio a partir de residuos agrícolas, lodos de depuradoras. No se puede hacer con residuos secos. Tiempo de retención de 30-60 días. Rendimiento del 60-70%.

Ventajas: alto rendimiento eliminando patógenos y materia orgánica, alta mineralización de la materia orgánica, más fósforo y nitrógeno. Desventajas: baja velocidad de degradación, necesita calefacción, microorganismos sensibles al cambio de pH, altos costes de equipo.

Tratamientos Térmicos

• Incineración: (exceso de aire, subproducto: gases y cenizas).
• Gasificación: (atmósfera pobre en O₂, producto: gas de síntesis).
• Pirólisis: (no hay O₂, productos: alquitranes, ácido acético, metanol, carbono, materiales inertes, H₂, CH₄, CO...).

Autorización Ambiental Integrada (AAI)

Es una obligación legal previa para actividades en proyecto. No todas las actividades necesitan una AAI (ver RD 1/2016 IPPC Nacional, que aprueba el reglamento de emisiones industriales de la Ley 16/2002, Ley 11/2014 ambiental de Aragón, INAGA, PRTR). Se solicitan indicando lugar y tipo de instalación, materias, sustancias y energía usadas, fuentes de emisión y cantidad, medidas de prevención y aprovechamiento de residuos, medidas de vigilancia.

Evaluación de Impacto Ambiental (EIA)

Es una obligación previa. Ley 11/2014 y Ley 9/2018 (regulan conjuntamente EIA y EEA) y determinan si un proyecto se debe someter a EIA ordinaria en función de su ubicación y características de su potencial impacto. Puede ser EIA ordinaria o simplificada.

Sistema de Gestión Medioambiental (SGMA)

Es voluntario y sirve para identificar y controlar los aspectos medioambientales y sus efectos, identifica los requisitos legales, establece la política medioambiental, establece objetivos y prioridades, controla el funcionamiento del sistema, garantiza la mejora continua.

EMAS (Reglamento CE nº 1221/2009)

Es voluntario, más exigente que la ISO, toda la información se expone al público en una declaración ambiental, Comisión Europea, evaluación periódica, implicación activa.

ISO: Norma UNE-EN ISO 14001:2015

Es internacional, voluntaria, estructura de alto nivel, solo expone al público la política medioambiental de la empresa, identifica los aspectos medioambientales, establece un programa medioambiental, da información e implanta un SGMA y lo vigila para que funcione correctamente.

Análisis Medioambiental (AMA)

Compra de materias primas equivocadas, falta de acuerdo con los proveedores para el suministro progresivo, falta de mantenimiento preventivo de equipos e instalaciones. Manual de Gestión Medioambiental: describe los principios de la empresa respecto a su comportamiento ambiental, responsabilidades, funcionamiento general del SGMA, aplicación de los requisitos de la norma.