1º sesión: 3 horas introducciÓn y tecnologÍas … · paralelamente en el proceso de filtraje y...

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1º Sesión: 3 horas INTRODUCCIÓN Y TECNOLOGÍAS DISPONIBLES PARA LA

VALORIZACIÓN DE RESIDUOS Índice INTRODUCCIÓN AL RECICLAJE......................................................................... 2

RESIDUOS Y RECICLAJE...................................................................................... 2 LA RIQUEZA DE LOS PAÍSES Y LA GENERACIÓN DE RESIDUOS .................. 3 EVOLUCIÓN DE LA POLÍTICA DE TRATAMIENTO DE RESIDUOS................. 4 POLÍTICA DE TRATAMIENTO DE RESIDUOS.................................................... 5 LIMITACIONES A LAS CONDICIONES DE. VERTIDO Y ECOTASAS............... 6

EL AHORRO DE ENERGÍA EN EL RECICLAJE................................................. 7 INTRODUCCIÓN AL CICLO DE VIDA. REGIÓN DEL ECOBALANCE ........................ 8 CICLO VIDA ENVASE VIDRIO ............................................................................. 9 EL CONSUMO ENERGÉTICO EN EL ACV..................................................................... 10

TECNOLOGÍAS DISPONIBLES PARA EL RECICLAJE DE RESIDUOS........ 11

NOCIÓN DE CARGA CONTAMINANTE ............................................................ 12 EL TEST DE LIXIVIACIÓN PARA MATERIALES RECICLADOS..................... 13 LIXIVIACIÓN Y CARGA CONTAMINANTE...................................................... 14 FACTOR DE RIESGO DE LOS RESIDUOS.......................................................... 15 RECICLAJE DIRECTO E INDIRECTO................................................................. 16 COMPORTAMIENTO FRENTE AL MEDIO DE LOS MATERIALES RECICLADOS ....................................................................................................... 17

CONSIDERACIONES AMBIENTALES DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN ................................................................................................... 18

CONTENIDO ENERGÉTICO DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN .... 18 CRITERIOS AMBIENTALES EN LA ELECCIÓN DE LOS MATERIALES......... 19 ASPECTOS AMBIENTALES DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN: MATERIALES PÉTREOS. ............................................................................................ 20 ASPECTOS AMBIENTALES DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN: MATERIALES METÁLICOS ......................................................................................... 21 ASPECTOS AMBIENTALES DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN: MATERIALES DERIVADOS DEL PETRÓLEO .................................................................. 22

Tecnologías disponibles para la valorización

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INTRODUCCIÓN AL RECICLAJE RESIDUOS Y RECICLAJE

De los vectores contaminantes característicos: agua, aire y residuos, los dos primeros devienen residuos una vez depurados. Paradójicamente podría decirse que a medida que se depura más se incrementa la cantidad de residuos.

Así las depuradoras cuando separan las partículas contaminantes contenidas en el agua generan los fangos o lodos. Paralelamente en el proceso de filtraje y lavado de gases se producen polvos, cenizas y lodos. En definitiva, partiendo de la base de que los efluentes líquidos y gaseosos no pueden verterse sin depurar, el resultado de una actividad respetuosa con el medio ambiente es un incremento en la generación de residuos. Sumando estos residuos a los llamados propiamente residuos se comprende que la cantidad de estos sea muy importante. De ahí la necesidad de minimizar su generación y después reciclar los mismos. El concepto mas general de reciclaje consiste en hallar el medio para sacar algún provecho del residuo. Así los términos recogida, recuperación, reutilización, valorización, etc. responden a diversas actividades que pueden llevarse a cabo sobre los diferentes caudales de residuos para aprovechar total o parcialmente el material, ya sea para el mismo uso o para otra aplicación.

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LA RIQUEZA DE LOS PAÍSES Y LA GENERACIÓN DE RESIDUOS Existe una clara correlación entre la renta per cápita disponible de los ciudadanos de un país y la generación de residuos. Como muestra la figura no existe ninguna duda que, en la medida en que el país es “más rico” su producción de residuos aumenta.

De ello se debe extraer una serie de conclusiones en general muy negativas como: - El progreso, motor del estado del bienestar, lleva implícito su cara perversa que es el fomento del despilfarro y el consumo con la moda del “usar y tirar” que ocasionan un gasto inútil y generan una gran cantidad de residuos. El término residuo debe entenderse en el sentido más amplio de la palabra: comprar un objeto “protegido” con gran cantidad de envoltorios genera residuos superfluos, pero utilizar abusivamente el automóvil produce polución atmosférica que más tarde se traduce en residuo, lo mismo que acontece con el riego indiscriminadamente de los campos, en particular si al agua se le añaden productos fitosanitarios. - En el ámbito industrial la problemática es parecida. Es preciso ir adaptando e introduciendo las denominadas tecnologías limpias que minimizan la generación de residuos y producen los mismos productos, o mejores, con menos materias primas y menor consumo energético. - Si todos los países en vías de desarrollo intentaran llegar a las cotas de bienestar que disfrutan los países industrializados, se produciría un colapso tanto en el mercado de las materias primas como en el suministro de las fuentes de energía. La única faceta positiva estriba en que el propio desarrollo tecnológico pone a disposición del mercado un sinfín de tecnologías industriales que permiten el aprovechamiento de los residuos producidos. Esta debe ser la línea a seguir


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EVOLUCIÓN DE LA POLÍTICA DE TRATAMIENTO DE RESIDUOS

Desde la segunda Guerra Mundial, los problemas que afectan a la gestión de residuos se han puesto de manifiesto por dos factores muy importantes que aumentan considerablemente con el paso de los años: la toxicidad y la cantidad. En lo referente a la cantidad de residuos generados, estos han aumentado debido al crecimiento de la población y, sobretodo, por el aumento de las tasas de generación. Referente a el incremento de la toxicidad de los residuos, es un fenómeno relativamente nuevo.

Las políticas de residuos desarrolladas en los países industrializados

han evolucionado a medida que avanzaban los conocimientos científicos y la concienciación ciudadana en temas de medioambiente.

En un principio las soluciones para este problema consistían en la simple

dispersión y dilución de los residuos en el medio ambiente suponiendo que tenia una capacidad ilimitada de asimilar los contaminantes. Con el tiempo se consideró la posibilidad de controlar los contaminantes aplicando métodos de “final de proceso” (end-of-pipe) y métodos de tratamiento de residuos. Pero a pesar de los esfuerzos, el entorno ha continuado degradándose. Así, parece que la solución pasa por la prevención, y la Bolsa de Subproductos se encuentra en la mitad del camino entre la valorización y la minimización de residuos.

Cantidad

Toxicidad Tiempo

Dispersión dilución

Tecnologia "end -of-pipe

Prevención minimización

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POLÍTICA DE TRATAMIENTO DE RESIDUOS En la Unión Europea y en general en el resto de los países

industrializados existe una unanimidad en la manera de enfocar la problemática del tratamiento de los residuos. A grandes rasgos la citada política tiene tres puntos de referencia: - Minimización. Deben fomentarse todos los procesos que supongan una reducción de la generación de residuos. Ello supone, con frecuencia, cambios en los procesos de producción, en las materias primas o, simplemente en los hábitos de fabricación. - Valorización. Una vez producido el residuo se debe recurrir a toda una serie de técnicas para su reutilización. Es la llamada vía de las tres “R”: La recuperación de todas aquellas materias que puedan volver a usarse. El reciclaje por medio de las numerosas técnicas existentes y la reutilización, directa o indirectamente, del material. Las bolsas de subproductos entran de lleno en este bloque. Un ejemplo típico que combina las tres “R” es el papel reciclado. Se procede a la recuperación del papel usado y por medio de la bolsa de subproductos se anuncia la disponibilidad de un residuo, por fin la fábrica de papel lo procesa y lo expende en forma de papel reciclado. Algunos países tienden a englobar la valorización dentro de la minimización ya que, de hecho es un sistema de reducir la generación de residuos. - Tratamiento. Se denomina así a todos aquellos procesos que tienen como fin reducir la toxicidad del residuo pero cuyo destino final es el vertedero. Así un tratamiento físico-químico es un proceso de reducción del impacto como paso previo al vertedero. Con la incineración, al menos se recupera energía.

La comunidad internacional establece este orden de prioridad preconizando, si conviene, un tratamiento fiscal a favor de la valorización y la minimización y una penalización a los tratamientos, en particular al vertido extremo en el que se muestra claramente beligerante. El gráfico expone los objetivos de la política medioambiental internacional en materia de residuos.

Tècniques de Prevenció de la Contaminació

Minimització Tractament Valorització

Modificacions en el producte

Optimització dels processos Reutilització

Reciclatge

Recuperació

Disposició final

Mètodes tèrmics

Mètodes físico-químics


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LIMITACIONES A LAS CONDICIONES DE. VERTIDO Y ECOTASAS

El futuro de la gestión de los RSU viene ligado a los siguientes temas: • La recogida selectiva • Los límites en la presencia de metales para el reciclado • La directiva sobre vertidos de materia fermentable.

La recogida selectiva es sin duda la primera etapa que debe recorrerse

para llevar a cabo un reciclaje de los residuos urbanos. Sin embargo hay que ser conscientes de que ello supone un encarecimiento de la gestión que, en ciertas comunidades no se acepta y sigue viéndose el vertido como la modalidad de gestión más asequible.

En toda la UE se ponen cada día trabas mas severas al vertido de los residuos, principalmente atendiendo a dos razones: • La imposibilidad de recuperar las materias y/o la energía. • El imprevisible impacto ambiental a corto y/o medio plazo.

Para ello se establecen límites en la concentración de metales pesados, basados en una media de diez años, como la que establece la directiva RD 1310/1990, resumida en la tabla siguiente:

Metal considerado Valor límite (kg/ha/año) Cadmio 0,15 Cobre 12,0 Níquel 3,00 Plomo 15,0 Cinc 30,0 Mercurio 0,10 Cromo 3,00

Sin embargo la normativa que tendrá más efecto es la contenida en la

Directiva del Consejo (97/C 156/08 del 10-3-1997) relativa al VERTIDO DE RESIDUOS en los artículos referentes a la clausura y restauración de los antiguos vertederos, o bien los dedicados a la máxima cantidad de materia orgánica aceptada para el vertido.

Para ello es interesante comparar los costes de vertido de diversos países europeos para ver el nivel de precios, en la tabla en PTAS/t, así como la creciente imposición de impuestos verdes.

PAÍS MÍNIMO MÁXIMO IMPUESTO VERDE

España 1995 3025 0 Reino Unido 2995 3445 1415 Francia 7355 11165 1015 Dinamarca 9850 10865 5790 Suecia 5705 17635 4445 Italia (norte) 10665 17770 1780 Suiza 10150 20300 0 Alemania 8885 25375 0 Austria 27920 31730 0

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EL AHORRO DE ENERGÍA EN EL RECICLAJE

Durante el proceso de reciclaje hay dos factores que adquieren una

relevancia especial. El primero consiste en la logística de recogida de los residuos desde los diversos centros de producción hasta la planta de reciclaje centralizada. Con frecuencia el coste es tan elevado que hace inviable el reciclaje. Ello es frecuente en residuos de poco valor. El segundo factor es la energía asociada al proceso de reciclado. La figura muestra dos ejemplos extremos. El primero compara el gasto energético preciso para la obtención de vidrio para botellería, a partir de materias primas vírgenes, respecto a la fabricación del mismo producto a partir de cascote de vidrio. Como se ve el ahorro es del 26 % ( En el caso del papel reciclado el ahorro energético es del 28 %). El segundo ejemplo compara el proceso de fabricación de aluminio a partir de bauxitas, donde el mayor consumo procede de la etapa de refino electroquímico, con respecto a la obtención del mismo producto a partir de chatarra de aluminio. En este caso en ahorro de energía se acerca al 90 %. Ello, lógicamente repercute en la viabilidad del reciclado.

2000

3000

4000

5000

5500

1000 Obtención de materias primas (1300)

Proceso (310)

Fusión (3890)

Obtención de materias primas (335)

Proceso (310)

Fusión (3420)

Ahorro 1432 (26%)

Proceso primario 5500 Kcal/kg

Proceso secundario 4050 Kcal/kg

AHORRO DE ENERGÍA EN EL RECICLAJE DEL VIDRIO

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

10.000 Obtención de materias primas (120)

Refino (46.130)

Separación, recuperación y transporte (500)

Refino (1320) Fusión (1290)

Ahorro 53040 (89%)

Proceso primario 56150 Kcal/kg Proceso secundario 3110

Kcal/kg

AHORRO DE ENERGÍA EN EL RECICLAJE DEL ALUMINIO

Proceso y enriquecimiento (9900)


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INTRODUCCIÓN AL CICLO DE VIDA. REGIÓN DEL ECOBALANCE

En los últimos años se han desarrollado técnicas de análisis que permiten evaluar las consecuencias ambientales de las actividades humanas. Uno de los métodos que mayor aceptación ha tenido es el ecobalance o evaluación del ciclo de vida. Se trata de un método dinámico e iterativo que permite conocer y valorar las cargas ambientales asociadas al ciclo de vida del producto, procesos o actividades, en el marco de un sistema de límites definidos. En algunos casos y para analizar determinadas situaciones el ecobalance, como indica la figura, deja fuera de su consideración la valoración de la materia prima así como el sistema de fabricación. Así pues el ecobalance se circunscribe a la evaluación de la energía y materias auxiliares precisas para la obtención y transporte de las materias primas al centro de producción, la fabricación y luego empalma con la evaluación y gestión de estos productos una vez fuera de uso (residuos). La evaluación se lleva a cabo en términos energéticos y en puntuaciones sobre las emisiones, sólidas, líquidas y gaseosas que dicha gestión ocasiona.

Obtención de materias primas

Transporte

Fabricación de materiales

Recogida

Incineración Vertido

Reciclado de materiales

Fabricación de embalajes

Distribución

Uso Reutilización de envases

REGIÓN DE BALANCE

FUERA DE BALANCE

PÉRDIDAS DE ENERGÍA

RESIDUOS SÓLIDOS

EMISIÓN AL AGUA

EMISIÓN AL AIRE

MATERIALES NATURALES

ENERGÍA

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CICLO VIDA ENVASE VIDRIO

CANTERA

gases

ruido

energía

gases

energía

ruido

minerales

energía

FÁBRICA

gases

residuos

PRODUCTO ACABADO

gases

energía

ruido

envases

energía

ENVASADOR

gases

residuos

PRODUCTO EMBOTELLADO

gases

energía

ruido

DISTRIBUCIÓN

energía

USUARIO RESIDUO

gases

energía

ruido

TRATADOR

gases Reciclaje

Otros usos

Vertido


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EL CONSUMO ENERGÉTICO EN EL ACV

La metodología básica para llevar a cabo el análisis del ciclo de vida de un producto se puede sintetizar en: - Definición de los objetivos y límites de aplicación. - Descripción del análisis del inventario de todos los materiales y procesos que intervienen en la evaluación, básicamente: - Recursos energéticos primarios. - Materias primas naturales. - Productos auxiliares y de proceso. - Análisis de los impactos: - Emisiones de calor. - Emisiones contaminantes al aire y al agua. - Residuos a verter. - Evaluación de productos y subproductos generados.

- La evaluación de los resultados.

R: Reciclado La figura adjunta contempla la energía asociada a una serie de tipos de envases corrientes, para la misma capacidad útil. La “R” simboliza el material reciclado. Así, siguiendo el ejemplo, el material que precisa menor energía para su reciclado es el aluminio. El ecobalance deberá reflejar el origen de la energía empleada y distinguir entre las no renovables (carbón, hidrocarburos, uranio,..) de las renovables (solar, eólica, hidráulica, biomasa, etc.).

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

MJ/

enva

se

Aluminio AluminioR

Vidrio56,2R

Vidrio R PVC Acero Acero R Tetra-pak

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TECNOLOGÍAS DISPONIBLES PARA EL RECICLAJE DE RESIDUOS

La técnica de reutilización de residuos ha sido históricamente practicada,

si bien es cierto que a pequeña escala y circunscrita, casi en exclusiva, a la construcción. No en vano la construcción es una excelente industria para la absorción de cuantiosas cantidades de residuos, ya sea tal y como se presentan o bien una vez sometidos a un cierto proceso de adecuación. Una de las ventajas de la construcción es que, al margen de poder digerir ingentes cantidades de materiales, admite una gama inmensa de calidades, lo que permite confeccionar una vasta panoplia de materiales cada uno con una calidad estandarizada y adecuada para un uso concreto. El termino reciclaje multidisciplinar se refiere a la utilización de residuos para su transformación en materiales para la construcción. Según la tipología del residuo a utilizar el proceso de reutilización puede ser uno u otro. Así para el reciclaje de escorias metalúrgicas vitrificadas una mezcla más o menos bien hecha con cemento será suficiente, no acontecerá lo mismo si el residuo a procesar es un lodo cargado de metales pesados, ya que a la más mínima lixiviará y liberará toda la carga tóxica al medio.

Existe una gama importante de tecnologías probadas para el reciclaje de residuos, sin embargo en el presente sólo se exponen las que, a juicio de este autor, se juzgan más adecuadas para la valorización de residuos: - La ceramización - La adsorción - La vitrificación - Estabilización y solidificación - Sistemas mixtos La figura hace referencia al proceso cerámico donde coexisten dos de las tecnologías más atractivas para el reciclaje de residuos.

Evolución de la mineralogía de una arcilla en función de la temperatura


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NOCIÓN DE CARGA CONTAMINANTE

Se entiende por carga contaminante la cantidad de sustancia tóxica contenida en un residuo. Esta cantidad se suele expresar de diversas maneras: Sólidos totales (ST): Corresponde a la cantidad de materia sólida contenida por unidad de medida. Así en los líquidos suele expresarse en mg/l (miligramos de contaminante por litro de líquido) y en los gases ppm/kg (partes por millón por kilo). En aguas residuales se expresa en kg./m3. La cantidad de sólidos no significa que necesariamente sean tóxicos pero, sin duda es un elemento indeseado. Sólidos volátiles (SV): Hace referencia a la cantidad de sustancias volátiles que pueden desprenderse de un líquido, o fango, cuando se somete a un proceso de digestión. Se suele expresar en Kg de volátiles por metro cúbico de líquido o fango procesado. Ello tiene sentido cuando un residuo, por ejemplo un purín de cerdo, se somete a un proceso de digestión anaerobia con el propósito de transformar parte de su materia orgánica en biogas. Demanda química de oxígeno (DQO): Corresponde a la cantidad de oxígeno preciso para oxidar todos los compuestos susceptibles de combinarse con el oxígeno. Suele expresarse en ppm. Este dato por si sólo podría inducir a error por cuanto un residuo industrial puede tener un alto DQO pero tratarse de un residuo no biodegradable. Demanda biológica de oxígeno (DBO): Equivale a la cantidad de oxígeno consumido para la biodegradabilidad de la materia (cantidad de oxígeno requerido por las bacterias para convertir los residuos orgánicos en compuestos estables). Se expresa también en ppm. y adquiere sentido en aquellos residuos que hayan de someterse a procesos de degradación para la recuperación de biogás.

RESIDUOS SÓLIDOS

RESIDUOS LÍQUIDOS

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EL TEST DE LIXIVIACIÓN PARA MATERIALES RECICLADOS

Todo residuo una vez situado en el vertedero se halla sometido a la acción de los agentes meteorológicos, en particular la lluvia. Se define la lixiviación como la capacidad de arrastre de partículas contaminantes por el agua. A partir de este punto la contaminación se multiplicará, de ahí la importancia de los test de lixiviación. La lixiviación, además de la naturaleza intrínseca del propio residuo, depende de:

- Mecanismos químicos: pH, redox, formación de sales, etc. - Mecanismos físicos: geometría y presentación del residuo

(materiales granulares o monolíticos) Cuando el destino del residuo es el vertedero se suele practicar el denominado "test estándar de lixiviación" que consiste en triturar el residuo y ponerlo en contacto con agua ácida e ir controlando el arrastre de partículas contaminantes. Ello reproduce lo que va a suceder en el vertedero. Sin embargo si el destino del residuo es el reciclaje, la tendencia actual, es someter al material monolítico (por ejemplo, bloque de hormigón con lodo) al denominado "tank leaching test" (norma NEN 7345), que reproduce con mayor fidelidad el futuro comportamiento del material. En él se ensaya la probeta sumergida en agua (pH=4) y se renueva la solución de contacto, analizándola a tiempos fijos. Este último test, el más interesante para la valorización de residuos establece los materiales en dos categorías: - Categoría 1: materiales con valores de lixiviación acumulativa por debajo de los límites establecidos en la columna U1. Estos materiales no están sometidos a ninguna restricción medioambiental. - Categoría 2: materiales con valores de lixiviación acumulativa superiores a los límites establecidos en U2. Estos materiales se hallan sometidos a utilización restringida. Contaminante U1 (mg/m2) U2 (mg/m2) Contaminante U1 (mg/m2) U2 (mg/m2) As 40 300 Se 1,5 9,5 Ba 600 4.500 Sn 25 200 Cd 1 7,5 V 250 1.500 Co 25 200 Zn 200 1.500 Cr 150 950 Br 25 200 Cu 50 350 Cl 20.000 150.000 Hg 0,4 3 CN-complexado 6,5 50 Mo 15 95 CN-libre 1,5 9,5 Ni 50 350 F 1.500 9.500 Pb 100 800 SO4 25.000 200.000 Sb 3,5 25


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LIXIVIACIÓN Y CARGA CONTAMINANTE

Antes de entrar en las diversas clasificaciones en que se pueden agrupar los residuos, conviene dedicar unas líneas a lo que se entiende por peligro real de un residuo al ser abandonado al medio. La lixiviación mide la capacidad de liberación de una sustancia tóxica a partir de un residuo cuando éste está sometido a unas determinadas condiciones que están bien detalladas por diversas normas. En general el test de lixiviación consiste en mantener el residuo inmerso en agua e ir analizando la calidad de ésta. De ahí se deduce que un residuo puede contener una gran cantidad de materia tóxica pero ser inmune a la acción del agua. (Un caso típico es un vidrio de plomo, cuyo contenido en Pb puede superar el 30% en peso, sin embargo soportaría cualquier test de lixiviación). Otro concepto es la carga, o potencial de carga contaminante. El ejemplo anterior es perfectamente válido. El plomo es un metal pesado y, como tal regulado en todas las legislaciones. El vidrio de Pb es un residuo con una alta carga contaminante, pero con una capacidad de lixiviación nula. Sin embargo el polvo de acería contiene poco Pb, pero su capacidad de lixiviar es enorme. La gráfica expone, para algunos residuos industriales corrientes esta correlación. El residuo más peligroso sería el situado en las máximas coordenadas y el menos peligroso en el origen de coordenadas.

Como primera conclusión se deduce que el tratamiento a estos residuos puede establecerse en tres niveles: • A estructuras bien ligadas. En principio, los residuos son aptos para usos a

granel. • B estructuras sin ligar. A los residuos se les debe aplicar un tratamiento tipo

vitrificación o ceramización. • C estructuras poco ligadas. Se recomienda tratamientos físico-químicos

usuales.

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FACTOR DE RIESGO DE LOS RESIDUOS La afección al medio que pueden originar los residuos es muy dilatada y la descripción de los diversos tests y análisis para calibrar los riesgos resultaría un trabajo ímprobo que además adulteraría el objetivo del presente texto que es el reciclaje de residuos. Es por ello que tan sólo se ha descrito, aunque superficialmente, la caracterización y los análisis más adecuados. No obstante, la tabla siguiente resume la evaluación del comportamiento de los residuos en función de su evolución, integración o transformación en el medio ambiente. FACTOR DE RIESGO PROPIEDADES GLOBALES METODO DE DETERMINACIÓN Movilidad de los residuos Forma física - Caracterización y medida de las

proporciones relativas de las diversas fases (especialmente la fracción líquida) - Granulometría de la fase sólida y grado de dispersión de las fases líquidas no miscibles. - Medidas de la viscosidad de las fases líquidas.

Persistencia de los residuos Persistencia química - Evolución cinética después de la incorporación al suelo

Persistencia biológica - Medida de la biodegradabilidad. - Definición del estado final del residuo

Contaminación potencial del residuo

Generación de contaminación inmediata

- Caracterización de la fracción líquida

Contaminación a medio y largo plazo

- Determinación del estado final del residuo (test de envejecimiento). - Determinación por la fracción soluble potencial (test de lixiviación acelerado).

Peligrosidad por lixiviación Toxicidad Toxicidad versus organismos vivos.

Patogenicidad Análisis microbiológico. Criterios de calidad con relación a

la futura utilización - Análisis y medidas de las propiedades generales (corrosión,..) - Límites de utilización.

Persistencia de la contaminación por lixiviación

Biodegradabilidad aeróbia y anaeróbia

- Medida de la DBO - Medidas respirométricas. - Medidas de biodegradabilidad completas. - Tests biológicos.

Adsorción - Isotermas en carbón activo. Capacidad de captación de

diversos iones - Isotermas de adsorción de arcillas.


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RECICLAJE DIRECTO E INDIRECTO

Aunque se trata de una distinción estrictamente didáctica, vale la pena distinguir entre el reciclaje directo y el indirecto. RECICLAJE DIRECTO: es el que tiene lugar cuando el residuo puede ser recuperado y reutilizado directamente. El caso más popular seria la oferta de bidones o material de envase (paleta) para ser reaprovechado por otro consumidor para el mismo uso. Las bolsas de subproductos están llenas de estos ejemplos. Así una industria ofrece ácido usado que puede ser usado por otra industria para un desengrase primario. Otra variante es el uso de un residuo como materia prima para un proceso. Así, por ejemplo las arenas usadas de fundición se pueden emplear directamente en la fabricación de clinquer. En resumen el reciclaje directo es la reutilización de residuos sin actuar, al menos de manera importante, sobre ellos. A esta tipología de residuos se les suele llamar "subproductos" RECICLAJE INDIRECTO: es el que tiene lugar cuando para aprovechar, total o parcialmente, el residuo éste debe someterse a un proceso industrial importante. Ejemplos típicos son la recogida de vidrio que vuelve a transformarse en vidrio en la vidriera (después de un proceso de selección) o el del papel. La fracción orgánica de las basuras domésticas se puede transformar en abono (compost). Todas estas operaciones requieren una profunda transformación, que recibe el nombre de valorización y ello es el primer paso hacia la "ecoindustria". Los capítulos siguientes están dedicados a la valorización de residuos para su transformación en materiales de construcción.

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COMPORTAMIENTO FRENTE AL MEDIO DE LOS MATERIALES RECICLADOS

El comportamiento de los materiales fabricados total o parcialmente a partir de residuos debe analizarse a la luz de su comportamiento en servicio. Sin duda la particularidad más sobresaliente, desde la óptica ambiental, es la lixiviación pero, a su vez, ésta es una consecuencia de la morfología del material, cuya estructura interna ha cambiado debido al medio. La relación estructura /propiedades /procesamiento es, obviamente sensible a la influencia del medio circundante al que debe trabajar el material.

Temperatura: La resistencia mecánica de la mayoría de los materiales disminuye a medida que aumenta la temperatura. Además sobrevienen cambios súbitos cuando se sobrepasan temperaturas críticas. También a temperaturas bajas el material puede fallar por fragilidad aun cuando la carga aplicada sea baja. Temperaturas altas suelen modificar la estructura y provocar la fusión parcial o total y colapsar la estructura.

Resistencia mecánica: Por lo general la fluencia suele ser la solicitación

más crítica a la que se pueden someter los materiales. Un material puede fallar fácilmente con cargas menores si la carga es cíclica (fatiga) o se aplica súbitamente (impacto).

Corrosión: Propiedad que en términos ambientales debería denominarse resistencia a la lixiviación. En líneas generales los polímeros son atacados por substancias que contienen disolventes, los metales son atacados por líquidos de pH extremo y los cerámicos se destacan por su resistencia.

Atmósfera: La mayoría de los polímeros y los metales reaccionan con el oxígeno, en especial si la temperatura es elevada. Por ataque químico algunos metales se desintegran o se tornan frágiles, también buena parte de los vidrios y los polímeros suelen endurecerse, despolimerizarse, tostarse o quemarse.

Radiación: Las radiaciones de alta energía suele afectar a la estructura interna de todos los materiales causando pérdida de resistencia, fragilidad y alteración de las propiedades físicas.


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CONSIDERACIONES AMBIENTALES DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

CONTENIDO ENERGÉTICO DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN En las láminas siguientes se llevará a cabo una recopilación de los principales aspectos ambientales asociados a los materiales de construcción, empezando por el contenido energético. La tabla siguiente reproduce el contenido energético (energía primaria) de los principales materiales de construcción a partir de los procesos de extracción de materias primas, fabricación, transformación, transportes asociados, puesta en obra y mantenimiento, demolición y eliminación. MATERIAL Kcal/kg MATERIAL Kcal/kg Acero comercial (20% rec) 8.350 Vidrio plano 4.500 Acero comercial (100% rec) 4.050 Fibra de vidrio 7.100 Aluminio primario 51.400 Madera clima templado 700 Aluminio (30% rec) 38.000 Aglomerado madera 3.350 Cerámica estructural 1.100 Pinturas y barnices 24.000 Pavimentos y revesti. ceram. 2.400 Poliestireno extrusionado 23.900 Grava/arena 25 Poliuretano expandido 16.700 Cemento Portland 1.680 PVC primario 19.100 Fibrocemento (de amianto) 1.500 Yeso 800 Es de destacar la disparidad de contenido energético de unos a otros materiales. En el caso de los metales las tablas indican el porcentaje de material reciclado que se añade. En el caso del acero se llega al 100% (corrugado para armaduras de hormigón). La siguiente tabla es análoga a la anterior pero hace referencia al contenido energético de los principales materiales compuestos usados en construcción: morteros, hormigones y fábrica de ladrillos.

COMPUESTO Kcal/kg COMPUESTO Kcal/kg Mortero M-40/a 250 Hormigón H-200 270 Mortero M-80/a 340 Fábrica ladrillo perforado 680 Hormigón H-150 240 Fábrica ladrillo macizo 685

Lógicamente en los materiales compuestos, que constituyen, casi a partes iguales, el 90% en peso de las construcciones convencionales el contenido energético es más homogéneo y comparable entre sí.

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CRITERIOS AMBIENTALES EN LA ELECCIÓN DE LOS MATERIALES

Dejando al margen los parámetros relacionados con la resistencia de materiales, cálculos estructurales y económicos, que quedan claramente fuera de esta disciplina, bien vale la pena dedicar unas líneas a los criterios ambientales a la hora de elegir entre los materiales de construcción. Como criterios generales deben valorarse:

• En principio son preferibles los materiales simples, de un único componente, de cara a su reutilización al llegar el edificio al final de su vida útil.

• Se deben valorar los aspectos relacionados con el mantenimiento y la durabilidad de los materiales más usados en la construcción de los edificios.

• Se ha de procurar una estandarización en los materiales. • Exigir un certificado de garantía de los materiales que incluya los

procesos de elaboración así como la procedencia de las materias primas.

• Color de los materiales. En particular los que constituyen las partes expuestas al exterior.

• Características térmicas y acústicas de los materiales. Si bien estos datos suelen figurar en los pliegos de condiciones de los constructores, con frecuencia se olvidan o son relegados a un segundo puesto por motivos de economía.

• Usar en lo posible los denominados materiales alternativos. O sea aquellos que proceden del reciclaje o que en su elaboración se emplean tecnologías que permiten un ahorro notable de materias primas y/o energía.

• Evitar el uso de materiales fabricados con compuestos claramente dañinos para el medio ambiente. Por ejemplo los gases expansibles a base de CFC, o HCFC, para fabricar aislantes térmicos.

• Emplear preferentemente maderas sin tratamiento previo y rehusar el empleo de aquellas maderas sin certificado de origen, por lo general maderas tropicales extraídas sin ningún control de explotación ambiental.

• Usar pinturas y barnices que cumplan normas o criterios ecológicos de fabricación, aplicación y servicio. La norma UNE 48.300-94, establece limitaciones concretas a los diferentes componentes de las pinturas que pueden afectar al medio ambiente. También existen pinturas que ostentan una etiqueta ecológica. Por lo general la base acuosa, en lugar de disolventes, es preferible pero no la única propiedad deseada ambientalmente. Así existen pinturas fabricadas con pigmentos orgánicos y aceites naturales.

• No emplear aquellos materiales que contienen compuestos tóxicos que puedan ser liberados al medio con relativa facilidad como: Fibras de amianto. Plomo en materiales de cubiertas, tuberías, etc. Determinados tratamientos de las maderas.


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ASPECTOS AMBIENTALES DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN:

MATERIALES PÉTREOS. Por lo general el impacto de los materiales pétreos va asociado a su proceso de extracción, si bien la legislación ambiental obliga a establecer un plan de restauración de la cantera. Todos los materiales pétreos se han de someter a todos, o a alguno de los procesos de elaboración como: trituración, tamizado, mezcla, conformado, secado y cocción, que por lo general son poco consumidores de energía. En cambio alguno de estos procesos, en especial trituración y cocción, llevan asociados una emisión importante. En los apartados siguientes sólo se llevará a cabo alguna observación con referencia al posible impacto ambiental derivado de su producción y uso. Cemento: La particularidad que presenta es el considerable contenido de energía derivado de los procesos de extracción, cocción y molienda. La fabricación del clinquer es una buena opción para el reciclaje de muchos residuos, como materia prima o como combustible. Fibrocemento: Mezcla de cemento con fibras sintéticas, de madera o de asbesto. Estas últimas, en particular las variedades de fibra larga, están prohibidas. Arenas y gravas: El principal impacto de halla asociado a la extracción, lavado y trituración. Hormigón: En los hormigones convencionales es posible sustituir la grava natural por la reciclada procedente de demolición. En general la adición de determinados caudales residuales hace de los hormigones buenos candidatos a ser sumideros de subproductos sin merma de su calidad. El hormigón celular, obtenido por la substitución de gravas por áridos ligeros produce unos beneficios ambientales importantes Cerámicas: En general el impacto ambiental es reducido. La única fase que absorbe energía de forma significativa es la cocción. A medida que el material se sofistica: revestimientos esmaltados, la temperatura de proceso es mayor (mayor consumo energético) y puede existir riesgo de emisiones de determinados componentes de los vitrificados. La cerámica admite el reciclado en origen. Si procede de demolición su uso como grava debe cuidarse, en particular cuanto más porosa sea. Yeso: Es un material con un moderado contenido energético. Existen importantes caudales residuales de yeso como el procedente de la desulfuración de los gases de combustión de las centrales termoeléctricas y el fosfoyeso, residuo de la industria de fertilizantes cuya reutilización es mucho más conflictiva. Vidrio: Como casi todos los procesos térmicos de elevada temperatura, la fabricación de vidrio consume energía y genera emisiones, por lo general importantes en material particulado. Un aspecto importante es que es perfectamente reciclable. La producción de fibra de vidrio produce los mismos problemas que el vidrio. Sin embargo el procesado cardado, hilado y endurecido de las fibras comporta la liberación de fenol, formaldehído y amonio. Las fibras minerales no son cancerígenas pero se deben manipular con precaución para evitar irritaciones de las mucosas.

Xavier Elias 21


MATERIALES METÁLICOS El primer impacto ambiental se halla en la extracción. Las minas contienen cada vez minerales más pobres y es preciso remover grandes cantidades de mineral estéril que se transformarán en residuos. La etapa de purificación y transformación es mas o menos contaminante, no obstante ciertos residuos de la elaboración pueden ser usados en otras industrias. La gran ventaja de los metales es que son completamente reciclables. En la presenta lámina se llevan a cabo unos comentarios, de índole ambiental, concernientes a los principales metales usados en la industria de la construcción. Aluminio: Este metal destaca por su gran contenido energético y por la gran cantidad de residuos que produce su obtención. Aún que es perfectamente reciclable, los tratamientos de superficie a que debe ser sometido en cada nueva aplicación siguen teniendo un impacto ambiental notable. Acero: La producción de coque precisa para la fabricación del arrabio y la siguiente fabricación del acero son grandes consumidoras de energía y producen un importante impacto ambiental. Los tratamientos de superficie precisos para elevar su durabilidad aumentan el impacto sobre el medio. Sin embargo su vida útil excede en mucho a la del edificio al que pertenece. Cobre: Su contenido energético se halla a medio camino entre los dos anteriores. En el reciclaje la etapa de purificación por electrólisis es la gran consumidora de energía. Cuando se usa como material de conducción de agua potable, si esta es muy blanda (pH bajo) se pueden presentar problemas de corrosión y, por tanto, de contaminación de las aguas. Plomo: Debido al agotamiento de las minas, sólo se aprovecha del 3 al 10% del material extraído, el impacto en la zona minera es muy elevado. El plomo es un metal pesado y su uso en planchas o pinturas de exterior se halla sometido a lixiviación con la liberación del metal al medio. Zinc: desde el punto de vista de las reservas es similar al plomo. En el proceso de refino es mas conflictivo puesto que además de las emisiones del proceso de elaboración, se generan emisiones de cadmio. Se emplea en grandes cantidades como elemento protector de los aceros. Su comportamiento con respecto a la acidez, es fácilmente atacado si el pH<5, o bien por una alcalinidad >12,5.


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MATERIALES DERIVADOS DEL PETRÓLEO Las principales preocupaciones sobre la fabricación de los materiales a partir del petróleo son la extracción y el transporte del crudo. A parte claro está de las reservas que, con toda seguridad no llegarán al 2.050. Pese a todo para la fabricación de materiales sintéticos no se utiliza más del 5%. En las refinerías se elaboran los productos semifacturados: etileno, propileno, estireno, etc. Que servirán de base para la producción de los plásticos. En esta fase hay unos procesos de absorción de energía importantes, además de emisión de COV’s. No obstante, una vez instalados los plásticos no comportan problemas. Teniendo en cuenta que la degradabilidad de los plásticos es nula, los problemas ambientales resurgen en la etapa de demolición, cuando los plásticos devienen residuos. Polietileno: se obtiene por la polimerización del etileno. Al igual que el polipropileno, al tratarse de termoplásticos presentan un alto grado de reciclabilidad. Incluso su recuperación energética no comporta problemas ambientales asociados debido a la pequeña cantidad de aditivos que suelen contener en su composición. PVC: El cloro se extrae de la sal común por electrólisis, en un proceso energético en el que también interviene el mercurio, en la amalgama y el asbesto en la membrana. Habida cuenta del poco polímero que interviene en su composición, el principal componente energético proviene de la electrólisis. Para mitigar su degradabilidad el PVC precisa de una cantidad notable de estabilizantes, alguno de ellos de clara constatación ambiental. Por otra parte para su trabajabilidad, necesita de la adición de ftalatos para proporcionarle plasticidad. A veces estas cantidades son muy importantes. Técnicamente no presenta grandes problemas para su reciclaje, si bien su incineración ha de realizarse con precaución y recuperar todo el cloro en forma de HCl. Poliuretano: Se obtiene a partir del petróleo y el gas natural, a base de polimerizar el isocianato y el poliol. Tanto el isocianato como la cantidad de aditivos y catalizadores que precisa para su elaboración son tóxicos. El poliuretano se utiliza como aislante. Para ello debe expandirse con agentes espumantes que contienen CFC, HCFC, diclorometano o CO2. Una parte de estos compuestos son tóxicos y otros dañan la capa de ozono. La recuperación es muy problemática ya que se adhiere químicamente a los soportes. Además parece que el poliuretano se degrada con el tiempo y libera los agentes espumantes. Poliestireno expandido y extruido (EPS y XPS): En la fabricación se puede emitir estireno y benceno. El EPS utiliza el aire como agente espumante. El reciclaje de ambos es factible. Betún: se elabora con el residuo de la destilación del petróleo que contiene los hidrocarburos de cadena más larga y, por ende, tóxicos. Se recicla con cierta facilidad, aun que debe tenerse cuidado con los agentes modificantes.

1º sesión: 3 horas introducciÓn y tecnologÍas … · paralelamente en el proceso de filtraje y...

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