inertizacióninertización de residuos industriales de...

$: InertizaciónInertización de Residuos Industriales de ...migm.posgrado.uclm.es/TitulosPropios/UserFiles342\Recursos\Público... · Preparación y uso de aceites usados como combustible$
23/01/2010

1

Máster en Ingeniería y Gestión MedioambientalMáster en Ingeniería y Gestión Medioambiental

Universidad de CastillaUniversidad de Castilla--La ManchaLa Mancha

InertizaciónInertización de Residuos Industrialesde Residuos Industriales

1Plantas de inertización y macroencapsulación

David Pérez David Pérez GonzaloGonzaloFebrero 2010Febrero 2010

Índice

Introducción

Marco legal

Á bit d li ióÁmbito de aplicación

Mecanismos de transformación

Aditivos

Implantación industrial

Ensayos

2

Gestión de residuos inertizados

Caso práctico

23/01/2010

2

Introducción

La inertización es una técnica utilizada ampliamente en la gestión de residuos peligrosos

que engloba dos operaciones:

1. La ESTABILIZACIÓN del residuo.

Se trata de un proceso que utiliza una serie de reactivos para:

• reducir la naturaleza peligrosa del residuo,

• minimizando la velocidad de migración de los contaminantes al medio ambiente

y

• reduciendo la toxicidad de sus componentes.

3

p

Comúnmente, se utiliza el concepto de fijación como sinónimo de estabilización.

Introducción

La estabilización se realiza mediante la adición de reactivos que:

Mejoran el manejo y las características físicas del residuo.

Disminuyen la superficie a través de la cual puede tener lugar la transferencia oy p p g

pérdida de contaminantes.

Limita la solubilidad de cualquier contaminante presente en el residuo.

Reduce la toxicidad de los contaminantes.

4

23/01/2010

3

Introducción

2. La SOLIDIFICACIÓN del residuo.

Se describe como el proceso de adicción de reactivos con el fin de:

solidificar el residuo,,

aumentando su resistencia y

disminuyendo la compresibilidad y la permeabilidad.

5

Introducción

En el sentido más amplio de la palabra, la inertización puede definirse como la técnica a

través de la cual puede transformarse un residuo peligroso en un residuo inerte;

entendiéndose por tal, el residuo que no experimente transformaciones físicas, químicas, o

biológicas significativasbiológicas significativas.

En la práctica común, se trata de conseguir un residuo que pueda ser gestionado como no

peligroso.

6

23/01/2010

4

Introducción

Dentro de la jerarquía de gestión de residuos, la inertización puede catalogarse como un

procedimiento de valorización ya que, en determinadas situaciones, permite el

aprovechamiento de los residuos en diversas aplicaciones.

Sin embargo, en la mayoría de los casos se utiliza como técnica de tratamiento de los

residuos antes de ser eliminados vía confinamiento en vertederos de residuos industriales.

7

Introducción

La inertización se aplica principalmente a residuos peligrosos sólido/pastosos de

naturaleza inorgánica. Se aplica en menor medida a los residuos orgánicos por las

siguientes razones:

o Cuando un residuo orgánico no puede ser reutilizado o reciclado, lo normal es

aprovechar la energía contenida en él utilizándolo como combustible de instalaciones

especiales como cementeras y arcilleras.

o Los compuestos orgánicos dificultan el proceso de solidificación con cemento,

reactivo más utilizado para tal fin.

8

23/01/2010

5

Introducción

No obstante, la inertización de residuos orgánicos tiene como objetivo la mejora del manejo

y características físicas del residuo y la reducción de la toxicidad de los contaminantes con

el fin de obtener un material final desclasificado como residuo, que pueda ser valorizado

como combustible industrialcomo combustible industrial.

La inertización puede usarse también como técnica de descontaminación de suelos

9

Índice

Introducción

Marco legal :

•Directiva 2008/89/CE

R D 1481/2001•R.D. 1481/2001

•Decisión 2033/33/CE

•IPPC

Ámbito de aplicación


Aditivos


10



Caso práctico

23/01/2010

6

Marco legal: Directiva 2008/89/CE

VALORIZACIÓN: todo procedimiento que permita el aprovechamiento de los recursos

contenidos en los residuos sin poner en peligro la salud humana y sin utilizar métodos que

puedan causar perjuicios al medio ambiente.

R1 Utilización principal como combustible u otro medio de producir energía.

R2 Recuperación o regeneración de disolventes.

R3 Reciclado o recuperación de sustancias orgánicas que no se utilizan como disolventes

(incluidos el compostaje y otros procesos de transformación biológica).

Esto incluye la gasificación y la pirólisis que utilizan los componentes como elementos

11

químicos

R4 Reciclado o recuperación de metales y de compuestos metálicos.


R5 Reciclado o recuperación de otras materias inorgánicas.

Esto incluye la limpieza del suelo que tenga como resultado la valorización del suelo y el

reciclado de materiales de construcción inorgánicos

R6 Regeneración de ácidos o de bases.

R7 Valorización de componentes utilizados para reducir la contaminación.

R8 Valorización de componentes procedentes de catalizadores.

R9 Regeneración u otro nuevo empleo de aceites.

12

R10 Tratamiento de los suelos que produzca un beneficio a la agricultura o una mejora

ecológica de los mismos.

R11 Utilización de residuos obtenidos a partir de cualquiera de las operaciones enumeradas

de R1 a R10.

23/01/2010

7


o R12 Intercambio de residuos para someterlos a cualquiera de las operaciones

enumeradas de R1 a R11.

Si no hay otro código R apropiado, pueden quedar incluidas aquí las operaciones

i i i l i l l i ió i l id l t t i t i t l t tiniciales previas a la valorización, incluido el tratamiento previo, tales como, entre otras,

el desmontaje, la clasificación, la trituración, la compactación, la peletización, el secado,

la fragmentación, el acondicionamiento, el reenvasado, la separación, la combinación o

la mezcla, previas a cualquiera de las operaciones numeradas de R1 a R11.

o R13 Almacenamiento de residuos en espera de cualquiera de las operaciones numeradas

de R1 a R12 (excluido el almacenamiento temporal, en espera de recogida, en el lugar

13

donde se produjo el residuo).

Almacenamiento temporal significa almacenamiento inicial antes del transporte del

residuo a una instalación de tratamiento


ELIMINACIÓN: todo procedimiento dirigido, bien al vertido de los residuos o bien a su destrucción, total o

parcial, realizado sin poner en peligro la salud humana y sin utilizar métodos que puedan causar

perjuicios al medio ambiente.

o D1 Depósito sobre el suelo o en su interior (por ejemplo, vertido, etc.).p (p j p )

o D2 Tratamiento en medio terrestre (por ejemplo, biodegradación de residuos líquidos o lodos en el

suelo, etc.).

o D3 Inyección en profundidad (por ejemplo, inyección de residuos bombeables en pozos, minas de

sal, fallas geológicas naturales, etc.).

o D4 Embalse superficial (por ejemplo vertido de residuos líquidos o lodos en pozos, estanques o

lagunas etc )

14

lagunas, etc.).

o D5 Vertido en lugares especialmente diseñados (por ejemplo, colocación en celdas estancas

separadas, recubiertas y aisladas entre sí y el medio ambiente, etc.).

oD6 Vertido en el medio acuático, salvo en el mar.

23/01/2010

8


D8 Tratamiento biológico no especificado en otro apartado del presente anejo y que dé como

resultado compuestos o mezclas que se eliminen mediante cualquiera de las operaciones

numeradas de D1 a D 12.

D9 Tratamiento fisicoquímico no especificado en otro apartado del presente anejo y que dé

como resultado compuestos o mezclas que se eliminen mediante uno de los

procedimientos numerados de D1 a D12 (por ejemplo, evaporación, secado, calcinación,

etc.).

D10 Incineración en tierra.

D11 I i ió l ( ió hibid l ti d l UE l

15

D11 Incineración en el mar (operación prohibida por la normativa de la UE y por los

convenios internacionales)

D12 Almacenamiento permanente (por ejemplo, colocación de contenedores en una mina,

etc.).


D13 Combinación o mezcla previa a cualquiera de las operaciones enumeradas de D1 a

D12.

Si no hay otro código D apropiado, pueden quedar incluidas aquí las operaciones iniciales previas a la

eliminación, incluida la transformación previa, tales como, entre otras, la clasificación, la trituración, la

compactación, la peletización, el secado, la fragmentación, el acondicionamiento o la separación,

previas a cualquiera de las operaciones numeradas de D1 a D12.

D14 Reenvasado previo a cualquiera de las operaciones enumeradas de D1 a D13.

D15 Almacenamiento en espera de cualquiera de las operaciones enumeradas de D1 a D14

(excluido el almacenamiento temporal, en espera de recogida, en el lugar donde se

16

( p , p g , g

produjo el residuo).

Almacenamiento temporal significa almacenamiento inicial antes del transporte del residuo a una

instalación de tratamiento

23/01/2010

9


En la UE hay más de 14.000 instalaciones de tratamiento de residuos.

TRATAMIENTO Nº DE INSTALACIONESFísico químico 9 907Físico-químico 9.907

Transferencia 2.905

Biológicos 615

Preparación y uso de aceites usados como combustible 274

Preparación de combustible a partir de residuos 266

Tratamiento de residuos inorgánicos (salvo metales) 126

Tratamiento de disolventes usados 106

Regeneración de aceites usados 35

17

g

Tratamiento con carbón activo 20

Recuperación de desechos producidos por actividades de reducción de la contaminación

20

Tratamiento de catalizadores usados 20

Tratamiento de ácidos o bases residuales 13

TOTAL 14.307

Marco legal: R.D. 1481/2001

El Real Decreto 1481/2001, por el que se regula la eliminación de residuos mediante

depósito en vertedero, norma que define el marco jurídico actual de los vertederos en

España y que traspone la Directiva del Consejo relativa al Vertido de Residuos, establece

en su artículo 6 que:en su artículo 6 que:

o Sólo podrán depositarse en vertedero residuos que hayan sido objeto de algún

tratamiento previo.

Afirma también que esta disposición no se aplicará a los residuos inertes cuyo

tratamiento sea técnicamente inviable ni a cualquier otro residuo cuyo tratamiento no

contribuya a al objetivo del propio Real Decreto, reduciendo la cantidad de residuos o

18

los peligros para la salud humana o el medio ambiente.

23/01/2010

10

Marco legal: Decisión 2003/33/CE

La Decisión 2003/33/CE establece los criterios y procedimientos de admisión de residuos

en vertederos:

o Sólo se admitirán como estabilización de un residuo peligroso aquellos procesos que

cambien la peligrosidad de los constituyentes de los residuos, transformándolos de

peligrosos en no peligrosos, o garanticen que los constituyentes peligrosos que no se

hayan transformado completamente en constituyentes no peligrosos no puedan

propagarse en el medio ambiente a corto, medio o largo plazo.

o No se admitirá como estabilización aquellos procesos que consistan en una mera

solidificación, es decir, que sólo cambien el estado físico del residuo mediante

19

aditivos, sin variar sus propiedades químicas y toxicológicas.


Residuo paraeliminación ¿se cumplen los

criterios para el

No

Nuevo tratamiento

No

¿peligroso?Si

¿se cumplen los criterios para el vertido depeligrosos no reactivos en vertederos de no peligrosos?

Si

criterios para el vertido depeligrosos ?

tratamiento

Si

No

20

Vertedero no peligrosos:Subcategoría de inorgánicos de bajo contenido orgánico o biodegradables

Vertederopeligrosos

B1bC

Vertedero Inertes/NP

23/01/2010

11

Valores límite de lixiviación para residuos peligrosos

Componente L/S= 2 l/kg L/S= 10 l/kg Co (ensayo de percolación)

mg/Kg materia seca mg/kg materia seca mg/lAs 6 25 3

B 100 300 60


Ba 100 300 60

Cd 3 5 1.7

Cr total 25 70 15

Cu 50 100 60

Hg 0.5 2 0.3

Mo 20 30 10

Ni 20 40 12

Pb 25 50 15

Sb 2 5 1

Se 4 7 3

21

Zn 90 200 60

Cloruro 17.000 25.000 15.000

Fluoruro 200 500 120

Sulfato 25.000 50.000 17.000

Carbono orgánico disuelto

480 1.000 320

Sólidos totales disueltos 70.000 100.000 -

Otros criterios de admisión de residuos peligrosos

o Además de los valores límite de lixiviación que figuran en el punto anterior, los

residuos peligrosos deberán cumplir los criterios adicionales siguientes:


Parámetro Valor límite (mg/Kg)

COT (carbono orgánico total) 6 %

LOI (pérdida por calcinación) 10 %

CNA (capacidad de neutralización de ácido) Deberá evaluarse

22

Se utilizará la COT o la LOI

23/01/2010

12

Componente L/S= 2 l/kg L/S= 10 l/kg Co (ensayo de percolación)

mg/Kg materia seca mg/kg materia seca mg/l

Criterios de admisión para residuos peligrosos estables no reactivos para ser admitidos en

vertederos de no peligrosos (Valores límite de lixiviación)


As 0.4 2 0.3

Ba 30 100 20

Cd 0.6 1 0.3

Cr total 4 10 2.5

Cu 25 50 30

Hg 0.05 0.2 0.03

Mo 5 10 3.5

Ni 5 10 3

Pb 5 10 3

23

Sb 0.2 0.7 0.15

Se 0.3 0.5 0.2

Zn 25 50 15

Cloruro 10.000 15.000 8500

Fluoruro 60 150 40

Sulfato 10.000 20.000 7.000

Carbono orgánico disuelto

380 800 250

Sólidos totales disueltos 40.000 60.000 -

Otros criterios de admisión :

Parámetro Valor límite (mg/Kg)

COT (carbono orgánico total) 5 %


LOI (pérdida por calcinación) Mínimo 6 %

CNA (capacidad de neutralización de ácido) Deberá evaluarse

24

23/01/2010

13

La gestión de residuos es una actividad incluida dentro del ámbito de aplicación de

la Ley 16/2002, relativa al control y prevención integrados de la contaminación

El objetivo principal que se persigue con esta Ley es aplicar el principio de

Marco legal: IPPC

prevención a las actividades industriales más contaminantes mediante el

establecimiento de un sistema de actuación administrativa que permite afrontar la

reducción de la contaminación de forma integrada y no sectorial, considerando

todos efectos sobre el medio en ambiente en su conjunto

El tratamiento por separado del control de las emisiones a la atmósfera, al agua o

al suelo puede potenciar la transferencia de contaminación entre los diferentes

25

ámbitos del medio ambiente en lugar de protegerlo en su conjunto.

Impone la obligación de coordinar las autorizaciones ambientales cuando

intervengan varias Administraciones.

El Anejo enumera las actividades consideradas más contaminantes, entre las que

se incluye la gestión de residuos, concretamente:

o Instalaciones para la valorización de residuos peligrosos de capacidad

Marco legal: IPPC

superior a 10 Tm/día

o Instalaciones para la valorización de los residuos municipales de capacidad

superior a 3 Tm/h

o Instalaciones para la eliminación de los residuos no peligrosos (distintas de los

vertederos) con capacidad > 50 Tm/día

26

o Vertederos de todo tipo de residuos que reciban más de 10 Tm/día o que

tengan una capacidad total de más de 25.000 Tm con exclusión de los

vertederos de inertes

23/01/2010

14

La referencia a la hora de describir las técnicas de gestión de residuos la

encontramos en los BREF elaborados para estas actividades:

o Industrias de tratamiento de residuos: códigos R1, R2, R5 a R9, R12, R13, D8,

Marco legal: IPPC

D9, D13 a D15

o Incineración de residuos (incluye técnicas como la gasificación y la pirólisis):

códigos D10 y D11

27

Los BREF se centran en las instalaciones de gestión de residuos, y no en la

evolución completa del ciclo de vida de los residuos, de donde se obtienen el

conjunto de impactos ambientales generados por la cadena de producción,

distribución utilización y generación del residuo

Marco legal: IPPC

distribución, utilización y generación del residuo.

La minimización en origen de la cantidad y toxicidad de los residuos producidos en

las instalaciones industriales es un aspecto intrínseco de la IPPC de la que se

ocupan los BREF de cada sector industrial

28

23/01/2010

15

El BREF de gestión de residuos incluye:

o las técnicas comúnmente aplicadas, tales como la gestión general de las

instalaciones, la recepción, aceptación y rastreabilidad de los residuos, el

Marco legal: IPPC

aseguramiento de la calidad, el almacenamiento y la manipulación, y los

sistemas de energía;

o los tratamientos fisicoquímicos aplicados a aguas residuales, residuos sólidos

y lodos;

o los tratamientos de reducción de emisiones aplicados al aire, las aguas

residuales y los desechos generados en las instalaciones de tratamiento de

29

residuales y los desechos generados en las instalaciones de tratamiento de

residuos.

o Problemas ambientales más importantes relativos al sector del tratamiento de

residuos: emisiones al aire y vertidos al agua, residuos y contaminación del

suelo.

Marco legal: IPPC

Recepción residuo

TratamientoAlmacenamiento Almacenamiento Expedición

TRATAMIENTO DE RESIDUOS

Residuo Tratamientosfísico-químicos y/o biológicos

Rechazo

Fracción valorizable

Residuo Recuperación de materiales Rechazo

30

Residuo Recuperación de materiales Rechazo

Producto/residuo valorizable

Residuo Preparación de combustibles Rechazo

Energía

23/01/2010

16

Las instalaciones de tratamiento de residuos pueden encontrarse de tres formas:

o En el mismo emplazamiento donde se produce el residuo

o Instalaciones específicas, con una o más operaciones de tratamiento

Marco legal: IPPC

p p

o Instalaciones integradas que aprovechan las sinergias entre las distintas

operaciones

o La clave del éxito de estas instalaciones está en la flexibilidad.

o Precisamente el laboratorio viene a ser una de las unidades clave.

31

El BREF de industrias de tratamiento de residuos engloba al tratamiento de

inertización (denominado “inmovilización”) dentro de los tratamientos físico-

químicos de residuos sólidos y pastosos.

Marco legal: IPPC

El objetivo de estos tratamientos es limitar la lixiviavilidad de metales pesados y

compuestos poco biodegradables presentes en los residuos.

Las diferentes opciones de tratamiento son aplicables en principio a todos los

residuos sólido/pastosos, aunque su eficacia particular depende del tipo de residuo

en cuestión.

El resto de tratamientos físico-químicos se resumen a continuación

32

El resto de tratamientos físico químicos se resumen a continuación

23/01/2010

17

Extracción y separación

Se trata de extraer metales pesados y sales con ácido y la depuración posterior de

la corriente

IPPC: Tratamientos físicoquímicos

Separación mecánica

Se aplica fundamentalmente a cenizas de incineración de residuos, que

generalmente contienen cloro, arsénico, plomo, cadmio, cobre, materiales

inorgánicos y otros metales.

El proceso consiste en diferentes etapas de tamizado, reducción de tamaño y

33

separación obteniendo por separado la fracción inorgánica, los metales y los

inquemados.

El objetivo último es generar un material inerte que pueda ser utilizado en

aplicaciones tales como sustituto de áridos en construcción o reciclado de la

fracción en fundiciones reduciendo previamente el contenido en metales pesados

Floculación

Se utiliza cuando la fracción acuosa obtenida arrastra poca contaminación, de forma

que su depuración posterior sea sencilla


La separación entre fases se realiza mediante filtración o centrifugación

Secado

Se aplica con el objetivo de:

o Eliminar los problemas de manipulación de los productos pastosos, difícilmente

bombeables

34

o Concentrar los residuos, facilitando su valorización posterior (incrementando el

poder calorífico, por ejemplo)

23/01/2010

18

Desorción térmica

El objetivo es el de separar los compuestos volátiles contenidos en los residuos a

temperaturas típicas de 170-370 º C, que pueden llegar hasta los 650 º C


Se aplica a suelos contaminados con compuestos orgánicos no biodegradables,

suelos contaminados con hidrocarburos u otros residuos peligrosos

También pueden eliminarse PCB, dioxinas y metales como el mercurio

El proceso comienza con una reducción de tamaño, y se requiere una línea de

depuración de los vapores generados

35

Extracción con vapor

Se utiliza con suelos contaminados con hidrocarburos volátiles como gasolina o

disolventes clorados

Extracción con disolventes

Se utiliza en suelos contaminados con productos orgánicos (COVs, restos

petrolíferos, PCB y disolventes halogenados) utilizando disolventes en lugar de


agua para extraer los contaminantes

Lavado de suelos

Es un proceso exsitu en el que el suelo contaminado es excavado y alimentado a un

proceso de lavado con agua a la que se pueden añadir distintos aditivos

El agua junto con la contaminación extraída debe continuar con un proceso de

36

depuración posterior

23/01/2010

19

Tratamientos térmicos

Son tratamientos a alta temperatura que funden los residuos con la finalidad de

vitrificarlos.

IPPC: Tratamientos físicoquímicos. Vitrificación

Esta tecnología implica la fundición y fusión de materiales a temperaturas

superiores a 1500 º C seguido de un enfriamiento rápido para obtener un producto

amorfo.

Se obtiene un residuo estructuralmente más estable y con un reducido potencial de

migración de contaminantes.

37

Tratamientos térmicos (II)

Los principales inconvenientes de la técnica son:

o El elevado coste energético.


g

o Las altas temperaturas provocan la volatilización de compuestos orgánicos que

han de ser captados vía condensación o quemados mediante un sistema

incinerador

o La necesidad de disponer importantes sistemas de captación y tratamiento de

emisiones atmosféricas.

38

23/01/2010

20


La vitrificación es un tratamiento térmico en el que el residuo se oxida parcialmente con

una cantidad de oxígeno inferior a la estequiométrica de forma que se obtiene un gas de

síntesis (CO + H2) y un resto sólido de características similares a las del basalto,

completamente inerte.

El proceso permite procesar una amplia gama de residuos (con ciertas limitaciones, como

el contenido máximo de cloro), exceptuando residuos explosivos, radioactivos e infecciosos.

Los residuos líquidos se añaden para incorporar poder calorífico buscando autosuficiencia

de energía.

39

La tecnología es una alternativa tanto de los vertederos (cuyo uso va a ir en declive en los

próximos años) como de la incineración (que apenas tiene límites en la aceptación de

residuos pero que, por el rechazo social que generan, no se construyen en España).


Planta de Vitrificación

Residuos

Gas síntesis

Lavado

Producciónde energía

Preparación y Acondicionamiento

Producciónde metanol

40

Basalto paraconstrucción

Vitrificación1500 º C

Acondicionamiento (reducción de

tamaño y humedad)

Baño metálico para fundición

23/01/2010

21

El BREF de gestión de residuos propone las siguientes MTD:GESTIÓN AMBIENTAL DE LAS INSTALACIONES DE GESTIÓN

Categoría MTD

IPPC: Mejores técnicas disponibles

g

Gestión ambiental

1. sistemas de gestión ambiental2. comunicar todos los detalles de las actividades realizadas en elemplazamiento3. aplicar un procedimiento de mantenimiento y gestión adecuado4. mantener una estrecha relación con el productor de residuos y el cliente5. disponer de personal cualificado

Categoría MTD

41

Categoría MTD

Conocer mejor el tipo de residuos que recibe la Instalación

6. saber concretamente qué residuos recibe la instalación7. aplicar un procedimiento de aceptación previa8. aplicar un procedimiento de aceptación9. aplicar distintos procedimientos de toma de muestras10. disponer de una instalación de recepción de residuos

Categoría MTD

Producción de residuos

11. analizar la producción de residuos


Categoría MTD

Sistemas de gestión 12. rastreabilidad en el tratamiento de residuos13. normas de mezclado/combinación14. procedimientos de separación y compatibilidad15. eficacia del tratamiento de residuos16. plan de gestión de accidentes17. diario de incidentes18. planes de gestión del ruido y las vibraciones19. clausura

42

23/01/2010

22

Categoría MTD

Gestión de la energía y materias primas

20. consumo y generación de energía21. eficiencia energética22. ejercicio interno de análisis comparativo23. utilización de los residuos como materia prima


23. utilización de los residuos como materia prima

Categoría MTD

Almacenamiento y manipulación 24. técnicas genéricas de almacenamiento25. sistemas de contención26. etiquetado de las tuberías27. almacenamiento/acumulación de los residuos28. técnicas genéricas de manipulación29. técnicas de agrupación/mezclado de residuos envasados

43

30. guía de separación de residuos para su almacenamiento31. técnicas para manipular residuos en contenedores

Categoría MTD

Otras técnicas

32. utilizar sistemas de ventilación mediante extractores durante las operacionesde trituración, fragmentación y tamizado33. realizar las operaciones de trituración y fragmentación de residuos especialesen áreas completamente cerradas


en áreas completamente cerradas34. procesos de lavado

Categoría MTD

Gestión de las emisiones atmosféricas

35. restringir el uso de tanques, contenedores y pozos abiertos36. sistemas cerrados con extracción hacia instalaciones adecuadas de reducción de las emisiones atmosféricas37. sistemas de extracción adecuadamente dimensionados para cubrir algunas zonas de almacenamiento y tratamiento38 funcionamiento y mantenimiento del equipo de reducción de

44

38. funcionamiento y mantenimiento del equipo de reducción de las emisiones atmosféricas39. sistemas de depuración de las principales emisiones de gases inorgánicos40. detección de fugas y procedimientos de reparación41. reducción de las emisiones al aire de compuestos orgánicos volátiles y partículas

23/01/2010

23

Categoría MTD

Gestión de las aguas residuales

42. reducir el uso y la contaminación del agua43. especificación de efluentes idónea para el sistema de tratamiento de efluentesin situ o criterios de vertido44. todos los efluentes deben pasar por los sistemas de la instalación de


44. todos los efluentes deben pasar por los sistemas de la instalación detratamiento45. sistemas colectores de aguas residuales46. separación de las aguas residuales47. suelo de hormigón en todas las zonas de tratamiento48. sistemas colectores del agua de lluvia49. reutilización de las aguas residuales tratadas y de las aguas de lluvia50. inspecciones diarias y registradas del sistema de gestión de efluentes51. identificar los principales componentes peligrosos de los efluentestratados52. técnicas de tratamiento adecuadas para cada tipo de aguas residuales53 aumentar la fiabilidad del control y las técnicas de reducción de la

45

53. aumentar la fiabilidad del control y las técnicas de reducción de lacontaminación de las aguas residuales54. determinación de los principales componentes de las aguas residuales55. vertido de las aguas residuales56. cumplimiento de los niveles de emisión asociados a la aplicación de las MTDcon respecto a la demanda química de oxígeno, a la demanda biológica deoxígeno y a los metales pesados

Categoría MTD

Gestión de los desechos generados en la instalación

57. plan de gestión de los desechos generados en la instalación58. utilizar envases reutilizables59. reutilizar los bidones60. llevar un inventario de los residuos in situ


60. llevar un inventario de los residuos in situ61. reutilizar los residuos

Categoría MTD

Contaminación del suelo 62. pavimentar y mantener el pavimento de las zonas operativas63. utilizar un suelo impermeable y con drenaje64. minimizar los equipos subterráneos y de la instalación

46

23/01/2010

24

Categoría MTD

Tratamientos

físico-

85. Intentar la insolubilización de metales anfóteros, y reducir los lixiviados de

sales tóxicas solubles mediante una adecuada combinación de


MTD específica

físico

químicos de

residuos

sólidos

sales tóxicas solubles mediante una adecuada combinación de

pretratamientos como lavado acuoso, evaporación, recristalización y

extracción ácida cuando el proceso se utiliza para tratar residuos con

compuestos peligrosos destinados a vertedero

86. Analizar la lixiviabilidad de compuestos inorgánicos utilizando el método

CEN tanto a nivel de caracterización básica como de seguimiento de los

envíos

47

envíos

87. Restringir la aceptación de los residuos que vayan a tratarse por

solidificación/inmovilización: altos niveles de COVs, cianuros sólidos,

oxidantes, quelatantes y altos contenidos en COT

Categoría MTD

Tratamientos

físico

88. Utilizar sistemas cerrados de carga/descarga y alimentación de

residuos


MTD específica

físico-

químicos de

residuos

sólidos

residuos

89. Utilizar sistemas de reducción de emisiones durante las operaciones

de carga y descarga

90. Inertizar o vitrificar los residuos sólidos destinados a vertederos

48

23/01/2010

25

Índice

Introducción

Marco legal

Ámbito de aplicaciónÁmbito de aplicación

•Residuos

•Aplicaciones


Aditivos

49



Caso práctico

Ámbito de aplicación: residuos

El tratamiento de inertización se aplica preferentemente a residuos de naturaleza

inorgánica.

Normalmente es aplicable a residuos sólidos o pastosos, aunque pueden utilizarse también

residuos acuosos como agentes hidratantes en el fraguado del cemento.

No obstante, para aquellos compuestos orgánicos de bajo contenido energético, se han

aplicado tratamientos de inertización sobre la mezcla de estos compuestos con otros de

naturaleza inorgánica.

Así, se ha podido demostrar experimentalmente que cuando el contenido en materia

orgánica de la mezcla a tratar es inferior al 30 % sobre materia seca (sms) los resultados

50

orgánica de la mezcla a tratar es inferior al 30 % sobre materia seca (sms), los resultados

del proceso de inertización son satisfactorios en la mayoría de los casos estudiados.

Como claros ejemplos de los residuos susceptibles de ser sometidos a un proceso de

inertización se relacionan los siguientes:

23/01/2010

26


Residuos inorgánicos

oEscorias de acería y plantas de combustión

oCenizas de acería

oPolvos de sistemas de prevención de la contaminación atmosférica

oLodos inorgánicos procedentes de procesos de tratamiento de aguas

oLodos inorgánicos procedentes de operaciones de limpieza industrial

oTierras contaminadas con productos inorgánicos

51

oBarros procedentes de tratamiento de superficies y galvánicos

oReactivos industriales inorgánicos

oSubproductos de procesos químicos inorgánicos

oProductos inorgánicos caducados y fuera de especificaciones


Residuos inorgánicos (II)

oProductos inorgánicos procedentes de procesos de control de la contaminación

oReactivos inorgánicos de laboratoriog

oProductos fitosanitarios

oRecipientes de plástico, vidrio y metal contaminados por residuos

52

23/01/2010

27


Residuos orgánicos

oColas de destilación

oLodos de tintas y pinturasy p

oLodos orgánicos procedentes de procesos de tratamiento de aguas

oLodos orgánicos procedentes de operaciones de limpieza de tanques

oTierras contaminadas con productos orgánicos

oLodos de hidrocarburos pesados.

53

oResinas acrílicas.

oMaterias primas cosméticas.

oMaterias procedentes de la industria farmacéutica.

oMezclas de tensioactivos en estado sólido/pastoso.


Residuos orgánicos (II)

oProductos farmacéuticos, medicamentos y productos veterinarios.

oProductos orgánicos procedentes de procesos de control de la contaminación.g p p

oSubproductos de síntesis orgánica.

54

23/01/2010

28


Residuos a los que no se debe aplicar este tratamiento

o Inflamables y fácilmente inflamables, como disolventes de bajo punto de inflamación

o Residuos con sustancias volátiles

o Oxidantes

o Altos contenidos en materia orgánica soluble

o Molibdeno

o Sales inorgánicas solubles

55

o Cianuros sólidos.

o Agentes quelatantes

o En todo caso pueden buscarse aditivos específicos para estos residuos

Ámbito de aplicación: aplicaciones

Tratamiento de residuos industriales antes de su disposición en vertedero.

o Los residuos solubles, y los que se presentan en forma de lodos con líquido libre o

alto con alto grado de humedad, deben ser estabilizados antes de ser enviados al

vertedero.

o Para lograr una estabilización eficaz, no pueden utilizarse agentes absorbentes tipo

serrín, ya que los líquidos absorbidos pueden liberarse fácilmente por efecto de

desorción cuando se comprimen por sobrecargas.

o Por ello los reactivos de estabilización deben ligar física y químicamente los

componentes solubles y líquidos para evitar que estos sean expulsados por las

56

componentes solubles y líquidos para evitar que estos sean expulsados por las

fuerzas de consolidación o que aparezcan en el lixiviado.

o Por otro lado mediante los procesos de solidificación se mejoran las propiedades

mecánicas de los compuestos vertidos al tiempo que se reduce la velocidad de

migración de los contaminantes al medio ambiente.

23/01/2010

29


Tratamiento de suelos contaminados.

o La inertización está especialmente indicada para aquellos terrenos dónde el peligro

atañe a grandes cantidades de suelo con bajo nivel de contaminación.

o En estos casos, realizar una excavación del terreno y transportar los suelos de baja

contaminación hasta un vertedero controlado o hasta una instalación de incineración,

no será ni medioambientalmente correcto ni económicamente rentable.

57

Recuperación de vertederos de residuos peligrosos.

o Como técnica de recuperación de antiguos vertederos dónde se depositaron residuos

sin las suficientes garantías seguridad bien por las condiciones de diseño del


depósito, bien por la naturaleza o estado físico del residuo vertido.

Preparación de combustibles

o Que previamente hayan sido desclasificados como residuos

58

23/01/2010

30

Índice

Introducción

Marco legal

Ámbito de aplicación


Aditivos



Caso práctico

59

Mecanismos de transformación de los residuos

Los residuos experimentan transformaciones físicas y químicas, diferentes en función de

su naturaleza y de la tecnología aplicada. Estas transformaciones se llevan a cabo a través

de uno o varios de los siguientes mecanismos:

Macroencapsulación

o La macroencapsulación es el proceso por el cual los constituyentes del residuo

quedan atrapados físicamente en una matriz estructural de mayor tamaño, es

decir, los constituyentes del residuo se retienen en los poros discontinuos del

material estabilizante.

o Si se produce la degradación física (descomposición) del material estabilizado

60

o Si se produce la degradación física (descomposición) del material estabilizado,

incluso si es en partículas de gran tamaño, los compuestos atrapados quedan

libres para migrar.

23/01/2010

31


o La masa estabilizada puede descomponerse con el tiempo debido a las

tensiones medioambientales (ciclos de humectación, desecación, deshielo,

penetración de fluidos de percolación y tensiones físicas de carga).

o Por tanto, los contaminantes estabilizados únicamente por macroencapsulación

pueden retornar al medio ambiente si no se conserva la integridad de la masa.

o El grado de macroencapsulación aumenta según el tipo y la energía por unidad

de masa de la mezcla.

61


Microencapsulación

o En la microencapsulación, los constituyentes del residuo quedan atrapados en el

interior de la estructura cristalina de la matriz solidificada a nivel microscópico.

o Como resultado, incluso si los materiales estabilizados se degradan a partículas de

tamaño relativamente pequeño, la mayor parte del residuo peligroso permanece

atrapado.

o Sin embargo, al igual que ocurre con la macroencapsulación, al no estar el residuo

ligado químicamente, la velocidad de liberación del contaminante de la masa

estabilizada puede aumentar al disminuir el tamaño de partícula y quedar expuesta a

62

estabilizada puede aumentar al disminuir el tamaño de partícula y quedar expuesta a

una superficie mayor.

o De igual forma, el grado de microencapsulación aumenta según el tipo y la energía

por unidad de masa de la mezcla.

23/01/2010

32


Absorción

o La absorción es el proceso por el cual los contaminantes son tomados por el

absorbente de manera similar a como una esponja toma el agua.

o La absorción precisa de un material sólido (absorbente) que empape o absorba los

líquidos libres del residuo.

o Este proceso se emplea principalmente para eliminar los líquidos libres de manera

que se mejoren las características de manejo del residuo, es decir, para solidificar el

residuo.

63


Absorción (II)

o Los absorbentes más comunes son:

Suelo

Cenizas volantes

Polvo de hornos de cemento

Polvo de hornos de cal

o Algunos de estos absorbentes, como el polvo de hornos de cemento, presentan

t j di i l d bid t í ti lá i ( t t ió )

64

ventajas adicionales debido a sus características puzolánicas (autocementación).

23/01/2010

33


Adsorción

o La adsorción es el fenómeno por el cual los contaminantes quedan ligados por

fenómenos de superficie a los agentes de estabilización de la matriz.

o Dichos fenómenos son fuerzas de Van der Walls, puentes de hidrógeno,

interacciones dipolo-dipolo, enlaces químicos, etc..

o Los contaminantes quimisorbidos a la matriz estabilizadora tienen menor probabilidad

de quedar libres en el medio ambiente que aquellos no fijados, ya que se necesita de

una fuerza físico-química para desorber el contaminante de la superficie de

adsorción

65

adsorción.

o En consecuencia, este tratamiento se considera más permanente.


Adsorción (II)

o La utilización de arcillas modificadas orgánicamente, en los procesos de inertización,

ha puesto de manifiesto la eficacia de los mecanismos de adsorción.

o Una arcilla modificada orgánicamente, es una arcilla en la que se han sustituido los

cationes inorgánicos adsorbidos a su superficie por cationes orgánicos generalmente

de cadena larga.

o De esta manera se obtiene una arcilla con carácter organofílico que presenta gran

afinidad por las moléculas orgánicas.

66

23/01/2010

34


Precipitación

o Una de las transformaciones producidas por el tratamiento de inertización es la

precipitación de los contaminantes del residuo, dando lugar a una forma más estable

de los contaminantes dentro del mismo.

o Los precipitados, tales como hidróxidos, sulfuros, silicatos, carbonatos y fosfatos

quedan así contenidos en la masa estabilizada como parte de la estructura del

material.

o Éste fenómeno se puede aplicar para la estabilización de residuos inorgánicos como

los lodos con hidróxidos metálicos

67

los lodos con hidróxidos metálicos.


Detoxificación

o Algunas de las reacciones químicas que tienen lugar durante el proceso de

estabilización pueden dar lugar a un residuo de menor toxicidad.

o Por detoxificación se entiende cualquier mecanismo que modifica un constituyente

químico en otro (u otra forma del constituyente) no tóxico o menos tóxico.

o Un ejemplo de esto es la reducción de cromo en estado de valencia +6 a cromo con

valencia +3 (tiene una menor solubilidad y toxicidad) durante la inertización con

materiales tipo cemento.

68

o Para detoxificar el cromo se pueden utilizar sistemas de fijación que reducen su

valencia, como la utilización de aditivos de sulfato ferroso y sulfato sódico.

23/01/2010

35

Índice

Introducción

Marco legal

Ámbito de aplicaciónp


Aditivos



Caso práctico

69

Aditivos y sustancias auxiliares: cemento

CEMENTO

o El cemento es el principal agente en la estabilización de residuos peligrosos.

o Se obtiene por la cocción en horno a alta temperatura de una mezcla de caliza y arcillap p y

(u otro silicato).

o El horno produce una escoria (clinquer) que se muele a un polvo que es una mezcla

de óxidos de calcio, silicato, aluminio y hierro.

o En la inertización por cemento, los residuos se mezclan con él, y en el caso de que el

residuo no tenga suficiente agua, se añade ésta a continuación para su hidratación

70

(fraguado).

o De esta manera se obtiene una estructura cristalina de aluminosilicato cálcico dura y

de aspecto rocoso.

23/01/2010

36


o La inertización con cemento se adapta mejor a residuos inorgánicos, especialmente

aquellos que contienen metales pesados.

o Como resultado del elevado pH del cemento (en su formación se genera hidróxido

cálcico), los metales son retenidos como hidróxidos insolubles o carbonatos en la

estructura endurecida.

o Estudios de investigación realizados indican que el plomo, cobre, zinc, estaño y

cadmio se unen preferentemente por fijación química a la matriz, mientras que el

mercurio es retenido de forma predominante por microencapsulación física.

o La inertización con cemento muestra un futuro prometedor y una importante utilización

71

o La inertización con cemento muestra un futuro prometedor y una importante utilización

en la fijación de residuos inorgánicos, como lodos de hidróxidos metálicos de la

industria de galvanotécnia.


o El amplio uso de la inertización de compuestos inorgánicos con cemento se debe a:

Ausencia de mejores alternativas de tratamiento (por ejemplo, los metales no se

biodegradan ni varían su estructura atómica al ser incinerados)

Conocimiento y disponibilidad de mecanismos físico-químicos, como la

precipitación y la adsorción.

72

23/01/2010

37


o La inertización con cemento presenta una serie de ventajas:

La tecnología del cemento es bien conocida incluido el manejo, mezcla, fraguado y

endurecimiento. De hecho, la mayoría de las Compañías que han desarrollado las

tecnologías de inertización están directamente relacionadas con el sector de la

construcción, ya que los equipos necesarios son muy semejantes a los utilizados en

dicho sector.

El cemento es muy utilizado en el campo de la construcción, por lo que el coste del

material es relativamente bajo y el equipo y personal están fácilmente disponibles.

La eliminación excesiva de agua en lodos y residuos de alto porcentaje de humedad

73

La eliminación excesiva de agua en lodos y residuos de alto porcentaje de humedad

no es necesaria, ya que se requiere agua para la hidratación del cemento (admite

residuos pastosos).


El tratamiento es efectivo para un amplio abanico de residuos fundamentalmente de

naturaleza inorgánica; es decir, admite variaciones en la composición química del

residuo.

La alcalinidad del cemento puede neutralizar los residuos ácidos.

Como principal desventaja de la utilización del cemento en los procesos de

inertización, cabe señalar una vez más que la presencia de contaminantes orgánicos

interfiere en la reacción de fraguado, disminuyendo la resistencia final y reduciendo la

formación de una masa cristalina para dar lugar a un material amorfo.

74

23/01/2010

38

Aditivos y sustancias auxiliares: puzolanas

Puzolanas

o Las puzolanas son materiales que reaccionan con la cal en presencia de agua para

producir un material de cementación.

PUZOLANAS+CAL+AGUA+RESIDUO = HORMIGÓN PUZOLÁNICO

o La reacción de estos materiales aluminosilíceos con cal y agua da lugar a la formación

de un producto del tipo del hormigón denominado hormigón puzolánico.

o Entre los materiales puzolánicos se encuentran residuos industriales como:

cenizas volantes

75

escorias de incineración

polvo de hornos de cemento.

Aditivos y sustancias auxiliares: puzolanas

o Las estructuras puzolánicas resultantes se denominan aluminosilicatos amorfos.

o Al igual que la inertización con cemento, la mayoría de las aplicaciones de la

estabilización con puzolanas es para material inorgánico.

o El medio básico en el que tiene lugar el proceso, es adecuado para residuos

contaminados con metales pesados.

76

23/01/2010

39

Aditivos y sustancias auxiliares: cal

Cal

o Frente a los reactivos anteriores, la cal se utiliza tanto para el tratamiento de residuos

orgánicos como inorgánicos.

o De hecho, la inertización de lodos orgánicos e inorgánicos se realiza muy a menudo

mediante la adición de hidróxido cálcico o cal hidratada.

o Al reaccionar con los materiales presentes en el residuo se origina carbonato y silicato

cálcico, alúmina cálcica o alumino-silicato cálcico hidratados.

o Estos materiales se forman a partir de la reacción del calcio de la cal, los

77

aluminosilicatos del residuo y la materia orgánica.


o Como en todos los aditivos, puede realizarse una inertización adicional mediante el

uso de otros ingredientes en menor cantidad.

o Hay que tener en cuenta que la cal también puede añadirse para subir el pH de lodos

ácidos, junto con los otros reactivos que proporcionan las reacciones principales de

estabilización, como las cenizas volantes.

o La inertización con cal está indicada, por tanto, para contaminantes orgánicos e

inorgánicos y se ha utilizado ampliamente con lodos metálicos, lodos orgánicos e

hidrocarburos.

78

23/01/2010

40


En forma de óxido, CaO, (cal hidrofobizada), puede utilizarse para el tratamiento de

residuos de naturaleza orgánica. Los inconvenientes de este proceso son:

o Existen riesgos de inflamabilidad de los productos orgánicos como consecuencia de

las elevadas temperaturas que pueden llegar a alcanzarse.

o Se necesita disponer de unos dispositivos de mezcla total para evitar la formación de

puntos calientes en la masa reaccionante.

o Es necesario disponer de sistemas de captación y condensación de los vapores

desprendidos.

79

Aditivos y sustancias auxiliares: silicatos solubles

Silicatos solubles

o El uso de compuestos silíceos en la estabilización de metales se utiliza desde hace

mucho tiempo en procesos comerciales a gran escala.

o En algunos de estos procesos, los reactivos de sílice se acidifican para dar lugar a una

solución monosilícea ácida, a la que se añaden los residuos con metales, que

precipitan posteriormente en forma de silicatos.

o En otros, la combinación de silicatos líquidos solubles y cemento forman la base del

proceso, el cual ha demostrado ser efectivo en la estabilización de residuos con

presencia de materia orgánica en un rango medio y lodos contaminados con altas

80

presencia de materia orgánica en un rango medio, y lodos contaminados con altas

concentraciones de metales pesados.

23/01/2010

41

Aditivos y sustancias auxiliares: silicatos solubles: silicatos solubles

o En la formación de este tipo de silicatos está basado el proceso Soliroc, que fue

desarrollado a escala piloto en 1974 por la Universidad de Lovaina y fue implantado

posteriormente a escala industrial por la Gerep cerca de París.

o Este proceso consiste en una reacción a escala molecular de un monómero de ácido

silícico que se une químicamente a los metales por enlace covalente, electrovalente o

puentes de hidrógeno.

o El producto final es estable, queda solidificado, posee una gran resistencia mecánica,

presenta baja permeabilidad y en la mayoría de las ocasiones puede obtenerse un

residuo inerte.

81

o Este proceso puede utilizarse tanto para residuos en estado líquido como en forma de

lodos o polvo.


o El residuo se añade desde el almacenamiento a la zona de reacción, dónde en medio

ácido y en presencia de un material que aporte silicatos, se forma a pH 1-2 un

monómero de ácido silícico; seguidamente por adición de un reactivo básico se lleva

la mezcla a pH 12 produciéndose la precipitación selectiva de metalesla mezcla a pH 12 produciéndose la precipitación selectiva de metales.

o Los mecanismos son microencapsulado y precipitación de metales en forma de

silicatos.

o Los polvos y gases desprendidos de la reacción exotérmica se recogen en un

absorbedor que recicla al proceso el agua de lavado.

82

23/01/2010

42


o El producto obtenido es un inertizado formado por silicatos metálicos que cumple

parámetros de vertido en vertedero de residuos no peligrosos o incluso inertes.

o Mediante esta técnica pueden tratarse ácidos inorgánicos y algunos orgánicos, bases

(hidróxidos, carbonatos, etc.), productos orgánicos polares, sales (sulfuros, nitratos,

nitritos) etc.

83


23/01/2010

43

Aditivos y sustancias auxiliares: arcillas modificadas orgánicamente

Arcillas modificadas orgánicamente

o En el pasado, el uso de la inertización en residuos orgánicos estaba limitada por la

capacidad de los aditivos de inertización tradicionales para retener en la matriz estabilizada

l á ilos compuestos orgánicos.

o Actualmente, se usan las arcillas modificadas orgánicamente junto con otros reactivos de

estabilización para atrapar la porción orgánica del residuo a estabilizar.

o Las arcillas modificadas orgánicamente se originan cuando se modifican física y

químicamente las arcillas naturales para hacerlas organofílicas.

85


o Esta característica se contrapone a su naturaleza organofóbica original.

o El proceso de modificación se realiza mediante la sustitución de cationes inorgánicos de la

estructura mineralógica de la arcilla por cationes orgánicos, generalmente iones de amonio

t icuaternario.

o Después de esta sustitución, las moléculas orgánicas se adsorben a la estructura cristalina

de la arcilla.

86

23/01/2010

44


o Como ya se ha explicado anteriormente, la eficacia de las arcillas modificadas

orgánicamente en la estabilización de residuos orgánicos se debe al mecanismo de

adsorción de contaminante orgánico sobre la arcilla, que a su vez puede ser

encapsulada mediante cemento u otros aglomerantesencapsulada mediante cemento u otros aglomerantes.

87

Aditivos y sustancias auxiliares

Polímeros orgánicos termoestables

o Este tipo de polímeros suelen utilizarse en la inertización de residuos orgánicos.

o El proceso implica la mezcla de un monómero con la urea formaldehído que actúa como

catalizador, con el residuo orgánico para formar una masa polimérica tipo esponja en cuya

matriz quedan retenidas partículas sólidas del residuo peligroso (macroencapsulación).

o No retiene residuos líquidos

o Las principales ventajas de esta técnica son:

Da lugar a materiales de baja densidad.

88

Se requieren pequeñas cantidades de aditivos poliméricos para solidificar los

residuos.

Es eficaz en el tratamiento de residuos de naturaleza orgánica.

Se puede utilizar para la estabilización de residuos radioactivos de baja intensidad.

23/01/2010

45


Materiales termoplásticos

o Otras técnicas de estabilización de residuos peligrosos utilizan la combinación de

materiales plásticos fundidos con los residuos a altas temperaturas.

o Cuando la masa reaccionante se enfría, se obtiene un material solidificado adaptado

al recipiente donde se haya vertido, revestido por un termoplástico.

o Los principales materiales termoplásticos utilizados en este proceso son: asfalto,

parafinas, betún, polietileno, polipropileno y azufre.

o La principal ventaja de este tipo de estabilización es que se obtienen productos

89

bastante resistentes a la lixiviación y biodegradación.


componente cemento puzolanas termoplástico Polímeros orgánicos

Orgánicos no polarescomo aceites y grasas, hidrocarburos aromáticos y halogenados, PCB

Pueden impedir el fraguado. Disminuye la durabilidad en periodos largos de tiempo. Los volátiles

Pueden impedir el fraguado. Disminuye la durabilidad en periodos largos de tiempo. Los volátiles

Los orgánicos pueden evaporarse durante el calentamiento. Eficacia demostrada bajo determinadas

Pueden impedir el asentamiento. Eficacia demostrada bajo determinadas condiciones

pueden escapar de la mezcla. Eficacia demostrada bajo determinadas condiciones

pueden escapar de la mezcla. Eficacia demostrada bajo determinadas condiciones

condiciones

Orgánicos polares como alcoholes, fenoles, ácidos orgánicos, glicoles

Los fenoles retrasan significativamente el fraguado y disminuyen la durabilidad a corto plazo. Disminuye la durabilidad en periodos largos de

Los fenoles retrasan significativamente el fraguado y disminuyen la durabilidad a corto plazo. Los alcoholes pueden retrasar el fraguado. Disminuye

Los compuestos orgánicos pueden evaporarse durante el calentamiento

Sin efecto significativo sobre el asentamiento

90

tiempo la durabilidad en periodos largos de tiempo

Ácidos como HCl, HF Ningún efecto significativo sobre el fraguado. El cemento neutraliza los ácidos. Eficacia demostrada

Sin efecto significativo sobre fraguado. Compatible, neutralizará los ácidos. Eficacia demostrada

Pueden neutralizarse antes de su incorporación.

Pueden neutralizarse antes de su incorporación. La ureaformaldehído ha demostrado su eficacia

23/01/2010

46


componente cemento puzolanas termoplástico Polímeros orgánicos

Oxidantes como hipoclorito y permanganato sódico, ácido nítrico,

compatible compatible Pueden provocar rotura de la matriz,fuego

Pueden provocar rotura de la matriz,fuego

ácido nítrico, dicromato potásico

Sales como sulfatos,haluros, nitratos, cianuros

Aumentan los tiempos de fraguado. Disminuye la durabilidad. Los sulfatos pueden retrasar el fraguado y provocar exfoliación salvo que se empleen cementos especiales. Los sulfatos aceleran otras reacciones

Los haluros se lixivian fácilmente y retrasanel fraguado. Los haluros pueden retrasar el fraguado, la mayoría se lixivian fácilmente. Los sulfatos pueden retardar o acelerar las reacciones

Los sulfatos y halurospueden deshidratarse y rehidratarse, provocando agrietamientos

Compatible

91

otras reacciones

Metales pesados como Cd, Pb, Cr, As, Hg

Compatible. Puede aumentar el tiempo de fraguado. Eficacia demostrada bajo determinadas condiciones

Compatible. Eficacia demostrada sobre determinados elementos (Pb, Cd, Cr)

Compatible. Eficacia demostrada sobre determinados elementos (Cu, As, Cr)

Compatible. Eficaciademostrada con As

Materiales radiactivos Compatible Compatible Compatible Compatible

Índice

Introducción

Marco legal



Aditivos


•Diseño: selección del emplazamiento y de la tecnología

92

•Etapas del proceso

•Equipos e instalaciones


Caso práctico

23/01/2010

47

Implantación industrial: introducción

El diseño de un proceso de inertización requiere de la elección de una tecnología de las

disponibles en el mercado y de una correcta elección del emplazamiento.

En todas las tecnologías, los criterios básicos de aceptación del tratamiento son que:

o El residuo no inhiba el proceso de fraguado de la mezcla con los aditivos y reactivos,

o Los valores límite de lixiviación y la concentración de contaminantes debe cumplir con

lo establecido en la Decisión 2003/33/CE.

Una planta de inertización está sujeta a autorización ambiental integrada y al régimen

derivado de la Directiva 2004/35/CE, sobre responsabilidad en relación con la prevención y

93

reparación de daños medioambientales (desarrollo del principio de “quien contamina paga”).

Diseño: selección del emplazamiento

Habrá que tener en cuenta, al menos, los siguientes factores:

o Aguas superficiales. Hay que tener en consideración los riesgos de sufrir

inundaciones, cercanía a suministro de aguas potables, presencia de embalses

cercanos.

o Aguas subterráneas. Son factores importantes:

la conductividad hidráulica del terreno

la profundidad hasta las aguas subterráneas

el espesor de los sedimentos arcillosos

94

p

presencia de acuíferos y áreas de carga

proximidad a manantiales

dirección de flujo de las aguas subterráneas.

23/01/2010

48

Diseño: selección del emplazamiento

o Terrenos medioambientalmente sensibles. En particular, la cercanía a

zonas húmedas,

hábitats de especies protegidas yp p g y

parques naturales.

o Población. Proximidad a zonas habitadas, a colegios o zonas de alta densidad de

población.

95

Diseño: selección de la tecnología

A la hora de seleccionar la tecnología, hay que tener en cuenta los siguientes aspectos:

o Proceso. Diagrama de flujo de la planta de inertización con todas las etapas del

tratamiento.

o Materias primas empleadas (reactivos). Para cada una de ellas debe conocerse su

descripción, la calidad requerida y los ratios de consumo por unidad de residuo tratada.

o Residuos susceptibles de tratamiento. Debe conocerse con exactitud las

características y propiedades físico-químicas de cada uno de los residuos susceptibles

de ser tratados con la tecnología, incluyendo los márgenes de concentración y

tratamiento

96

tratamiento.

23/01/2010

49


o Resultados del tratamiento (productos obtenidos). De los productos resultantes hay que

conocer las cantidades obtenidas, características físico-químicas y clasificación según la

normativa europea peligroso, no peligroso o inerte.

En función de estos resultados se decidirá entre la posibilidad de valorización o eliminación

posterior.

o Controles analíticos del proceso. La tecnología debe aportar los procedimientos analíticos

para materias primas, residuos, productos obtenidos y periodicidad de análisis requerida.

o Implantación de la planta en la ubicación elegida. Hay que tener en cuenta criterios

urbanísticos y paisajísticos y la integración de la planta con otros posibles procesos y

97

urbanísticos y paisajísticos y la integración de la planta con otros posibles procesos y

servicios.


o Servicios necesarios. Engloba las características y necesidades de agua de red, vapor,

aire comprimido, nitrógeno para inertización y otros servicios.

o Obra civil. Hay que definir las partidas correspondientes a desmontes y explanaciones,

cimentaciones, estructuras metálicas y de hormigón, cerramientos, cubriciones, tuberías,

conducciones internas de la planta, accesorios y materiales empleados y calidades

requeridas.

o Instalación eléctrica. Especial atención hay que prestar a la posibilidad de que sea

necesaria instalación eléctrica para instalaciones con riesgo de incendio o explosión.

o Equipos electromecánicos Hay que definir para cada uno de ellos sus características

98

o Equipos electromecánicos. Hay que definir, para cada uno de ellos, sus características,

cantidad necesaria, implantación en la planta y suministradores.

23/01/2010

50


o Instrumentación. Engloba todos los equipos de instrumentación y control

o Mantenimiento. Hay que indicar las acciones de mantenimiento preventivo a realizar en la

planta, así como las listas de repuestos recomendables para la ejecución del mantenimiento

correctivo.

o Elementos de prevención de la contaminación. Se proyectarán todos los elementos

necesarios para el cumplimiento de la normativa española en cuanto a minimización y

vertido de aguas residuales y gases a la atmósfera.

o Almacenamiento de materias primas y residuos. Debe realizarse dando cumplimiento a la

normativa española existente y buscando el mayor grado de automatización posible de

99

normativa española existente y buscando el mayor grado de automatización posible, de

forma que se reduzca al mínimo que la técnica permita la posibilidad de contacto de los

operarios con los productos.


o Medidas de seguridad. Deben dar respuesta a la normativa existente a nivel europeo en

cuanto a la protección de las personas, instalaciones y del Medio Ambiente. Comprende las

siguientes parcelas:

o Instalación contra incendios.

o Protecciones de equipos eléctricos

o Medidas para vehículos

o Protecciones personales

o Contención de fugas y derrames

100

g y

o Programa de control de la salud de los trabajadores

23/01/2010

51


o Vehículos y maquinaria móvil. Hay que conocer sus características, necesidades y

suministradores.

o Análisis de riesgos y Plan de Emergencia. Deben redactarse conforme a la normativa

española para instalaciones químicas, debiendo estar integrados con el entorno industrial

donde se ubique la planta.

o Manual de operaciones para la planta y el laboratorio.

101


o Costes. El estudio de costes debe comprender los siguientes apartados:

Costes fijos desglosados por partidas

Costes variables desglosados por partidas.g p p

Análisis de sensibilidad frente a variaciones en el precio de la energía eléctrica,

materias primas, residuos y deposición en vertedero.

o Esquemas y planos. Se deben elaborar los planos y esquemas correspondientes a todos

los apartados anteriores.

o Asistencia en la puesta en marcha.

102

p

23/01/2010

52


Una vez seleccionada la tecnología a partir del estudio de los criterios anteriores, se han

de tener en cuenta también los siguientes factores adicionales:

o Características de manejabilidad del residuo y reactivos

o Tipo de mezcla a utilizar: continua o discontinua

o Tiempos de mezcla y maduración tanto en laboratorio como en campo.

o Posibles generaciones de calor: calor de hidratación y otras reacciones químicas.

o Probables generaciones de gases y polvo: desprendimientos de compuestos volátiles,

porosidad del material

103

p

o Otros riesgos: potencial explosivo o inflamable de los productos tratados.

Diseño: etapas del proceso

Identificación del productor

PROCESO COMPLETO DE GESTIÓN

Análisis de muestrasAceptación Rechazo

Documento de aceptación

Programa de envíos

Control de entrada

Análisis

Logística ytransporte

Recepción

Rechazo

104

Almacenamiento

Tratamiento

Centro final

Gestióninterna

Comunicación alProductor y a laAdministración

23/01/2010

53


Líquidos PastososSólidos

EnvasadosGranel EnvasadosGranel Envasados Granel

Área de recepción, análisis y bombeo

Almacénproductosenvasados

Envases

Tanques

Almacénproductosenvasados

Envases

105

Fosos de decantación

Tanquesde

almacenamiento

Trituración Combustiblessólidos


Lavado

Prensado

Envases Recuperación

Vertedero

106

23/01/2010

54


Proceso inertización

Trituración

Reactivos

107

MezcladoReactivos

Maduración

Vertido/valorización

Tanquesde

almacenamiento

Etapas del proceso: recepción de residuos

Recepción de residuos

En general, pueden inertizarse residuos sólidos, pastosos y líquidos. En los dos primeros

casos, hay que diferenciar si se encuentran a granel o envasados:

o ya que los residuos a granel son depositados directamente en los fosos que debe

disponer la instalación,

o mientras que los residuos envasados pueden vaciarse directamente en los fosos, o

bien ser triturados junto con el envase antes de ser depositados en los mismos.

Normalmente, sólo pueden tratarse residuos líquidos acuosos, que se utilizan como

108

complemento en la hidratación de la masa estabilizada.

Aunque existen algunos procesos, como el de Soliroc, que utilizan medios ácidos y básicos

para el desarrollo de la reacción de estabilización; con esta técnica pueden utilizarse

residuos líquidos de naturaleza ácida y básica.

23/01/2010

55


En los fosos se produce la mezcla de los residuos, en función de sus características y

compatibilidades, procurando que no se superen los límites de los parámetros básicos para

que se desarrolle correctamente el fraguado:

o Contenido en materia orgánica

o Contenido en compuestos volátiles

o Contenido en compuestos halogenados

o Tamaño de partícula

o Punto de Inflamación

109


Conocidos estos parámetros, y realizando balances de materia, el responsable de la

instalación calcula las mezclas de forma que el residuo de entrada al proceso cumpla con

las características requeridas;

posteriormente las introduce al autómata de control para que inicie el proceso

110

23/01/2010

56

Etapas del proceso: mezclado

Mezclado

Los residuos, en función de su composición, son sometidos a una operación básica de

mezclado con los aditivos que se han descrito anteriormente.

Normalmente, las instalaciones suelen disponer de varios silos de almacenamiento de

reactivos sólidos y tanques de almacenamiento de reactivos líquidos, con las

correspondientes células de pesaje para que las mezclas se realicen en las proporciones

que requiera la composición química del residuo que se vaya a inertizar, según la "receta"

elaborada previamente.

Previamente se realizan estudios de laboratorio para determinar las proporciones de

111

Previamente, se realizan estudios de laboratorio, para determinar las proporciones de

mezclas a aplicar a cada tipología de residuos, de forma que se garantice que el producto

final cumpla con las especificaciones requeridas por el tratamiento final.

Los datos obtenidos se almacenan en el autómata de control de la planta para que las

operaciones puedan ser realizadas de forma automática.


La actividad del laboratorio es por tanto en una instalación de este tipo, debiendo:

o Tener el laboratorio en la planta

o Aplicar un control de calidad que permite excluir residuos que inhiban los procesosp q p q p

o Determinar el tiempo óptimo de residencia y la dosis óptima de reactivos

o Ejecutar procedimientos de aceptación de residuos en cada recepción que incluyan

test de lixiviación para comprobar que la composición se corresponde con la analítica

de aceptación

o Analizar los compuestos que pueden causar problemas posteriores en los vertederos:

112

p q p p p

Cl, CN, F, sulfatos, hidrocarburos, PCB, fenoles, As, Cd, Cr total, Cr 6, Hg, Ni, Pb, Zn

23/01/2010

57


En el caso de residuos que contengan materia orgánica, se utilizarán arcillas modificadas o

bien se realizará una mezcla previa de cemento, cal, agua y otros reactivos líquidos en un

recipiente independiente antes de ser enviada a la mezcladora, donde se unirá con el resto

de reactivos y con los residuosde reactivos y con los residuos.

El proceso de inertización precisa de agua, que podrá ser limpia o residual, procediendo en

este último caso de efluentes industriales.

113


La plantas de inertización suelen poder ser operadas tanto de forma manual como

automática, para lo que están dotadas de sistemas de control que actúan sobre todas las

variables relacionadas con la operación de mezcla (número de componentes, pesos,

calibración etc )calibración, etc.).

El ordenador del sistema proporciona una representación de todo el proceso, incluyendo

células de pesaje, niveles, mezcladora, actuadores e interruptores durante el ciclo de

mezclado, junto con datos de medidas a tiempo real.

El jefe de proceso puede acceder a las configuraciones metrológicas de forma sencilla:

escala de calibración, tara de pesaje, número de transductores de pesaje, características

114

de los transductores, etc.

En resumen, el proceso y, en consecuencia, el sistema de control, suelen estar diseñados

para que se puedan llevar a cabo de forma correcta las mezclas que garanticen las

propiedades requeridas al residuo inertizado.

23/01/2010

58

Etapas del proceso: vertido

Vertido

Tras su paso por la mezcladora, los residuos se encuentran en estado pastoso y son

enviados a zonas donde se completa el proceso de fraguado antes de ser enviados a

vertedero.

Es una práctica habitual construir estas plantas cerca de los vertederos, de forma que los

residuos sean cargados directamente de la mezcladora a camiones que los llevan a los

vertederos, donde se completa el proceso de fraguado.

En el caso de residuos orgánicos el tiempo de residencia en la mezcladora no es suficiente

y se requiere una etapa adicional de maduración (tiempo de residencia típico un día) que

115

y se requiere una etapa adicional de maduración (tiempo de residencia típico un día) que

se realiza normalmente sobre solera y mediante volteo en naves dotadas de ventilación

forzada.

Etapas del proceso: vertido

En caso de que la inertización tenga por finalidad la obtención de un producto valorizable,

el proceso debe adaptarse para obtener, tras el proceso de fraguado, un producto

consistente de bajo contenido en humedad con una resistencia mecánica suficiente para

que se mantenga la forma del moldeque se mantenga la forma del molde.

La mezcla reaccionada se pasará hasta el correspondiente equipo de peletización,

briquetado, granulación, o bien se verterá sobre el molde específico para la aplicación

deseada.

Si el destino final es el confinamiento en vertedero, es preferible obtener una masa de

menor consistencia que una vez vertida se adapte fácilmente a los huecos disponibles en

116

la celda.

En este caso el proceso de fraguado es más lento pero se aprovecha mejor el espacio del

vertedero.

23/01/2010

59

Equipos e instalaciones

Mezcladora

Es el equipo más importante de la instalación, ya que es donde se produce la mezcla de

los residuos con los reactivos necesarios para conseguir la inertización de la mezcla.

El equipo debe presentar una robustez elevada, debido a:

o Extrema variabilidad del comportamiento de los distintos residuos que pueden

inertizarse.

o Comportamientos agresivos y tendencias no deseadas de reacciones químicas.

o Empleo de reactivos químicos.

117

p q

o Variaciones de los ciclos de tratamiento, arranques irregulares y operaciones de

limpieza.

o Posibilidad de admitir puntas de carga.

Equipos e instalaciones: mezcladora

A la hora del diseño, hay que tener en cuenta los siguientes factores:

o Régimen de funcionamiento (continuo/discontinuo).

o Cálculo de las potencias necesarias. Se determinan por los fabricantes en función delp p

volumen del equipo, que se calcula a partir del tiempo de residencia (típico 3 minutos)

y considerando un grado de llenado del 50 %.

o Definición de la robustez de sus partes constructivas, los materiales empleados en las

juntas y el sistema logístico de carga y descarga.

o Definición del tipo de material y calidad de las partes en contacto con los residuos y

118

reactivos.

23/01/2010

60


o La mezcladora debe permitir la mezcla de sólidos (residuos con los distintos reactivos

sólidos) y su humectación (tanto con agua de fraguado como de otros reactivos líquidos).

o Las más utilizadas industrialmente están constituidas por un tambor cilíndrico en posición

horizontal donde giran las palas con forma de arado del agitador (transporte interno

helicoidal), levantando la mezcla desde la parte inferior formando una turbulencia que

favorece la transferencia de materia durante el mezclado.

o Las mezcladoras suelen disponer de instalación eléctrica con protección antideflagrante

dada la posibilidad de que se mezclen residuos con posibilidad de inflamarse o de hacer

explosión.

119


Los equipos de mezclado suelen disponer de diversos equipos auxiliares, como por

ejemplo:

o Tuberías de carga de residuos y reactivos.

o Conducciones de descarga de la mezcla inertizada.

o Venteos.

• Su función es la de actuar como elementos de venteo en el caso de que se

produzcan sobrepresiones.

• Suelen llevar acoplados los tubos de adicción de líquidos en forma de ducha para

120

p q p

evitar la emisión de partículas pulverulentas.

o Cuchillas desterronadoras. Su objetivo es el de destruir floculaciones excesivas de la

mezcla o bien buscar un tamaño de partícula concreto.

23/01/2010

61


o Tolva de carga. Sobre ella se vacía el contenido de los bidones de almacenamiento de

los residuos o, cuando se alimente desde fosos, de las cintas transportadoras, tornillos

sin fin o cucharas bivalvas procedentes de los fosos de almacenamiento de los

residuos a granelresiduos a granel.

o Sistemas de vaciado automático de bidones.

o Otros

121

Equipos e instalaciones: silos de reactivos

Silos de almacenamiento de reactivos sólidos

El almacenamiento de reactivos sólidos (cemento, cal, cenizas...) suele realizarse en silos,

de capacidad variable en función de las necesidades.

Su diseño es convencional y similar a los utilizados en otras instalaciones como

cementeras, plantas de fabricación de áridos etc.

Se trata de tanques cilíndricos verticales de fondo cónico, soportados sobre una estructura

metálica.

Su construcción es en acero al carbono y el sistema de carga/descarga es por transporte

122

neumático.

23/01/2010

62


Tanques de almacenamiento de reactivos líquidos

Los reactivos líquidos (fundamentalmente agua de hidratación) se almacenan de tanques,

normalmente verticales.

Su diseño es convencional, normalmente tanques cilíndricos verticales en acero al

carbono, polipropileno o resinas estervinílicas según el tipo de reactivo a almacenar.

En el caso de tratarse de productos inflamables, combustibles o corrosivos, su diseño

deberá realizarse conforme a las ITC-APQ-1 y 6, relativas al almacenamiento de productos

químicos inflamables y combustibles y corrosivos, respectivamente.

123


Células de pesaje

Deben permitir la dosificación, en la estequiometría necesaria, de los diferentes productos

que se han de introducir en la mezcladora:

o Agua

o Reactivos sólidos

o Reactivos líquidos

o Residuos

E t él l tá d d l tó t d t l

124

Estas células están comandadas por el autómata de control.

23/01/2010

63


Fosos de almacenamiento de residuos

Los residuos a granel de naturaleza sólida-pastosa, se almacenan en fosos de hormigón

impermeabilizados.

Normalmente suele disponerse de un número suficiente (de 4 a 6 fosos) para poder

agrupar residuos de propiedades similares.

Desde estos fosos los productos son alimentados a la mezcladora mediante los sistemas

de transporte.

Los residuos y reactivos se transportan:

125

mediante bombeo por tuberías, en el caso de los líquidos,

y mediante tornillos sin fin, cintas transportadoras, elevadores de cangilones,

transporte neumático o cucharas bivalvas (para el caso de sólidos y pastosos) desde

su punto de almacenamiento hasta la mezcladora.


Sistemas de tratamiento de gases y filtros de captación de polvo.

Los vapores orgánicos que puedan desprenderse de las operaciones de manipulación e

inertización de los productos, se captan mediante aspiración y son conducidos hasta los

sistemas de tratamiento habitualmente formados por Scrubber y filtros de carbón activo.

Las partículas sólidas que puedan desprenderse durante la descarga o trituración de los

residuos sólidos se captan mediante sistemas de pulverización de agua.

Para la captación de los polvos procedentes de la descarga de los reactivos pulverulentos

(cal, cemento etc) se utilizan ciclones y filtros de mangas.

126

23/01/2010

64


Equipos auxiliares de preparación del producto

Como equipos auxiliares que facilitan el manejo de productos antes de ser alimentados al

proceso de inertización cabe destacar los siguientes:

o Sistemas de vaciado de bidones de productos sólidos-pastosos.

• Se puede realizar bien por volteo del bidón o por sistema de volteo y prensado

para separar el contenido del continente.

o Equipos de trituración.

• Para conseguir el tamaño de partícula necesario que garantice una buena

127

g p q g

mezcla.

• Se utiliza para la trituración de aquellos productos sólidos que se presentan en

forma de bloque y para los productos cosméticos o similares que se reciban en

sus envases comerciales.


Equipos auxiliares de preparación del producto (II)

o Mesas de tamizado/cribado. Para asegurar que los sólidos alimentados al mezclador

tienen el tamaño de partícula adecuado.

o Separador magnético. Para la eliminación de los metales férricos que procedentes de

la trituración de envases.

128

23/01/2010

65


Equipos auxiliares de acabado del producto inertizado

Cuando el producto estabilizado puede ser valorizado, es habitual que tenga que

presentarse bajo una forma física específica: briquetas, granulados, pelets, etc.

Para ello se utilizan :

o Briquetadoras

o Peletizadoras

o Ruedas de granulación

129

Sistemas automáticos de control

Para asegurar la calidad del proceso de inertización y mejorar la seguridad en este tipo de

plantas, es habitual la instalación de sistemas automáticos de control basados en el


desarrollo de un Software específico que analiza todas las variables de proceso y ejecuta

las ordenes oportunas sobre los controladores de campo: células de pesaje, válvulas,

bombas, niveles, sondas de temperatura, etc.

Instalación eléctrica

La instalación eléctrica será de seguridad aumentada salvo en la zona de mezclado, donde

deberá contar con protección antideflagrante

130

deberá contar con protección antideflagrante.

Instalación contraincendios

La instalación contra incendios se diseñará conforme al R.D. 2267/2004, por el que se

aprueba al reglamento de seguridad contra incendios en los establecimientos industriales.

23/01/2010

66

Como toda instalación industrial, una planta de inertización debe contar con cuatro tipos de

redes de agua:

o Red de agua limpia para consumo humano


o Red de agua industrial para su uso en la hidratación del residuo inertizado cuando se

usa cemento como solidificante.

• Su calidad no debe ser necesariamente la misma que la utilizada para consumo

humano.

• De hecho, es una práctica común la utilización de aguas residuales en procesos

131

de inertización (bajo el cumplimiento de unas determinadas parámetros fisico-

químicos).

o Red de aguas residuales procedentes del consumo humano.

• Se originan en los aseos, duchas, cafetería, etc.

• Son aguas residuales urbanas y pueden verterse al colector de la red.


g y p

o Red de aguas potencialmente contaminadas.

• Estas aguas se originan como consecuencia de derrames, contacto de aguas de

lluvia con los residuos, etc.

• Este agua no puede mezclarse con el resto de aguas residuales, sino que la

planta debe disponer de soleras impermeabilizadas y pendienteadas hacia fosos

132

p p p y p

o cubetos impermeabilizados de retención.

• Este agua puede reutilizarse para el proceso.

23/01/2010

67

133

134Plantas de inertización y macroencapsulación

23/01/2010

68

Índice

Introducción

Marco legal



Aditivos


Ensayos

135


Caso práctico

Ensayos

La evaluación de la eficacia de la inertización precisa del análisis de las propiedades

físicas, técnicas y químicas del material inertizado.

La propiedad medida depende de la técnica de valoración, por lo que diferentes ensayos

para una misma propiedad pueden conducir a resultados distintos.

Por otro lado, es prácticamente imposible predecir las tensiones ambientales a largo plazo

a las que se verán sometidos los materiales inertizados (congelación y deshielo,

humectación y desecación, percolación de la precipitación y presiones debido a las cargas

superpuestas).

En cualquier caso el primer ensayo que se debe realizar con un residuo inertizado es el de

136

En cualquier caso, el primer ensayo que se debe realizar con un residuo inertizado es el de

comprobación de su naturaleza.

Es decir, hay que determinar si el residuo inertizado ha perdido su carácter de peligroso.

23/01/2010

69

Ensayos

En la Orden de 13 de octubre de 1989, se definen las características de los residuos que

permiten calificarlos como peligrosos :

o Tener un punto de inflamación menor o igual a 55 º C. El procedimiento de medición se

describe en el Apéndice I de la Orden de 13 de octubre de 1989 por la que se

determinan los métodos de caracterización de los residuos tóxicos y peligrosos.

137

Ensayos

o Presentar alguna de las características de corrosividad siguientes:

Ser un residuo acuoso con pH menor o igual a 2 o mayor o igual a 12.5.

Ser un residuo líquido que corroe más de 6.35 milímetros de espesor de aceroq q p

por año a una temperatura de prueba de 55 ºC.

Causar daños graves en los tejidos humanos por exposición durante un periodo

de tiempo no superior a quince minutos, por inhalación o por contacto con la piel

y/o ojos.

138

23/01/2010

70

Ensayos

o Presentar alguna de las características de reactividad siguientes:

Ser normalmente inestable y experimentar fácilmente cambios violentos sin

detonación.

Reaccionar violentamente con el agua.

Formar mezclas potencialmente explosivas con el agua.

En contacto con el agua o con el aire húmedo, desprender gases fácilmente

inflamables y/o tóxicos en cantidades peligrosas. La reactividad entre residuo y

agua e inflamabilidad se determinarán según el método de ensayo descrito en el

139

Apéndice II de la Orden de 13 de octubre de 1989.

Contener substancias como cianuros, sulfuros u otras, que cuando se está en

medios con pH comprendido entre 2 y 12.5 puede generar gases tóxicos.

Poder detonar o reaccionar explosivamente en condiciones normales de presión

y temperatura.

Ensayos

o Contener un producto cancerígeno o probablemente cancerígeno, de acuerdo con la IARC

(International Agency for Research on Cancer) con una concentración igual o superior al

0.01 %).

Si j i i d l t t i id t i í t é io Sin perjuicio del punto anterior, se consideran como sustancias cancerígenas, mutagénicas

y teratogénicas las así definidas en el Real Decreto 2216/1985.

o Presentar los siguientes valores de una toxicidad LD50:

Igual o inferior a 200 mg/Kg para ratas

400 mg/Kg para rata o conejo en contacto con la piel.

140

o Presentar, para rata, una toxicidad CL50 por inhalación para una dosis de 2 mg/l durante 4

horas.

o Que los lixiviados obtenidos según los métodos de lixiviación descritos en el Apéndice III de

la citada Orden presenten un valor de CL50 iguales o inferiores a 750 mg/l, o inferior a igual

a 3000 mg/l, según los bioensayos homologados (luminiscencia y toxicidad aguda en

dafnias) que se describen en el Apéndice IV de la citada Orden.

23/01/2010

71

Ensayos

Posteriormente, hay que realizar otros ensayos que determinan propiedades que

condicionan la gestión posterior del residuo inertizado, incluyendo los necesarios para

determinar el tipo de vertedero en el que puede ser aceptado (Decisión 2003/33/CE).

141

Índice

Introducción

Marco legal




Ensayos


Caso práctico

142

23/01/2010

72


Tras el proceso de inertización, la aplicación o destino final al que será enviado el producto

tratado, depende de los siguientes factores:

o De la naturaleza y características físico-químicas del residuo inertizado.

o Del grado de fijación de los componentes tóxicos conseguida en el proceso.

o De las propiedades de estabilidad, resistencia mecánica, densidad, consolidación,

conductividad hidráulica etc. del producto tratado.

o De la tecnología aplicada en el proceso de inertización.

o De los factores socioeconómicos y geográficos del entorno: en los países que tengan

143

y g g p q g

escasez de suelo y exista una buena educación medioambiental, prevalecerá siempre

la búsqueda de soluciones vía valorización frente a la eliminación vía vertedero.


Con estas premisas básicas, se podrá decidir el destino final al que será enviado el residuo

tratado:

o Confinamiento en vertedero. Este tratamiento de eliminación se utilizará siempre que

no sea posible encontrar una aplicación técnica y económicamente viable de la masa

tratada.

144

23/01/2010

73


Sellado de minas.

o Aunque podría considerarse como un tratamiento de eliminación similar al

confinamiento en vertedero, en este caso el vertido tiene una aplicación práctica:

rellenar los huecos libres de las minas agotadas con el fin de evitar hundimientos con

el tiempo de las grandes zonas excavadas.

o Se inyectan residuos inorgánicos inertizados en fase de fraguado.

o Aprovechando la manejabilidad y adaptabilidad a los huecos del producto inertizado

en estado semifluido, se van rellenando los huecos de las galerías; finalmente, al

cabo de unos días de fraguado y maduración se obtienen paredes de gran resistencia

145

cabo de unos días de fraguado y maduración se obtienen paredes de gran resistencia

mecánica, similares a los muros de hormigón que se utilizan en la construcción.

o La Decisión 2003/33/CE establece condiciones de seguridad a aplicar en estas

prácticas.


Aplicación en la construcción. En el sector de la construcción los materiales inertizados de

origen principalmente inorgánico, pueden utilizarse como:

o Áridos de relleno de carreteras. El producto final ha cumplir parámetros de residuo

inerte, ha de presentarse en forma de sólido granulado de pequeño tamaño de

partícula y debe tener unas características específicas de estabilidad, conductividad

hidráulica y resistencia mecánica similares al resto de materiales utilizados como

relleno.

o Materia prima para la fabricación de bloques de hormigón: realizado la reacción de

fraguado del residuo tratado sobre moldes en forma de bloque estándar de hormigón,

146

se pueden obtener elementos constructivos de similares características físicas y

mecánicas que las habitualmente obtenidas a partir de las materias primas vírgenes.

o La utilización en el sector de la construcción está muy limitada actualmente por las

reticencias de los constructores ante la imposibilidad de poder predecir con absoluta

seguridad el comportamiento de tales productos a largo plazo.

23/01/2010

74


Restauración de canteras.

o Se trata de rellenar la zona explotada con residuo inertizado considerado como

inerte. Esta actuación requiere de la correspondiente autorización del plan de

restauración por la administración de minas.

o El substrato se vierte por la ladera de dichas montañas, utilizando unas mallas de

fijación, después se realiza una siembra por dispersión de semillas autóctonas para

conseguir el crecimiento de la vegetación quedando así ocultada la masa de residuos

de minería.

147


Aglomerado energético.

o Esta aplicación está especialmente concebida para los residuos inertizados de origen

orgánico, ya que son los que pueden aportar su contenido energético al proceso de

valorización.

o Una vez estabilizado el residuo orgánico para conseguir la reducción de las

características peligrosas, se somete a un proceso de granulación o briquetado para

obtener un producto fácilmente manejable que podrá ser enviado a una instalación de

valorización energética si cumple las especificaciones legalmente impuestas para el

uso de combustible residuales en instalaciones industriales de coincineración.

148

o Dependiendo de la eficacia del proceso de inertización, se podría llegar a conseguir

un producto desclasificado como residuo que podría utilizarse como combustible en

cualquier instalación industrial convencional.

o Las últimas investigaciones se están desarrollando en esta línea.

23/01/2010

75

Índice

Introducción

Marco legal


Fundamentos teóricos


Ensayos


Caso práctico

149

Caso práctico

“Desarrollo de un proceso de estabilización/solidificación de residuos peligrosos de naturaleza

orgánica”

El proyecto se aplicó a los residuos siguientes:

o Lodos de limpieza de tanques. Se trata de residuos procedentes de la fabricación de PVC

constituidos fundamentalmente por compuestos organohalogenados, polímeros de moléculas

largas, óxidos de hierro y cloruro férrico y agua.

o Cosméticos caducados: bases de cremas, maquillajes y glicerinas, principalmente, caducados o

rechazados de sus procesos de fabricación.

o Tensioactivos catiónicos y no iónicos: grupo de residuos procedentes de la fabricación de

d t t lí id t l d i t i l h l ( li li l

150

detergentes líquidos compuestos por sales de amonio cuaternarias y alcoholes grasos (poliglicol

eter, fundamentalmente)

o Fondos de destilación de pinturas: restos de disolventes procedentes de procesos de recuperación

de disolventes en la fabricación de pinturas. Están constituidos por acetato de butilo, butanol y

xileno, principalmente

o Materiales rechazados y caducados procedentes de la fabricación de resinas base disolvente.

23/01/2010

76

Caso práctico

Residuos iniciales

Caracterización

Composición química

Líquidos volátilesSi No

Destilación Inertización

151

Disolventes Residuo sólido

Recuperación

Mezcla con sepiolita

Material estabilizadoBriqueteado

Valorización energética

Reciclado

Caso práctico

El proceso de inertización se llevó a cabo con sepiolita, una arcilla natural que se

corresponde químicamente con un silicato de magnesio de fórmula ideal:

Si12Mg8O30(OH)4(OH)28H2O

La estructura es muy porosa, con un elevado volumen de meso y macroporos.

Sus canales zeolíticos permiten la absorción de líquidos por succión capilar, existiendo así

mismo una adsorción selectiva en el interior de los canales que actúan como tamices

moleculares.

A lo largo de las partículas se encuentra un gran número de grupos silanoles (Si-OH) y

152

grupos activos constituidos por moléculas de agua coordinadas al Mg de la estructura.

Estos centros son los responsables de gran parte de los procesos de adsorción:

o Las moléculas polares de agua y de algunas moléculas orgánicas forman puentes de

hidrógeno con estos centros activos.

23/01/2010

77

Caso práctico

La capacidad de intercambio catiónico es baja y la interacción con electrolitos débil.

Una vez realizadas las mezclas se determinó la toxicidad de los inertizados siguiendo el

protocolo TCLP de la EPA, consistente en la lixiviación de los sólidos con ácido acético 4 N

durante 24 horas.

Transcurrido este tiempo los sólidos se separaron de los lixiviados mediante filtración,

analizándose en estos últimos el contenido en metales, la DQO y el valor EC50.

153

Caso práctico

Los residuos procedentes de la fabricación de pinturas presentan contenidos valorizables

de disolventes (del orden del 60 %) que pueden ser recuperados como paso previo a su

inertización.

o Se obtuvieron esteres y amidas aromáticos

Los sólidos resultantes de la destilación presentan poderes caloríficos comprendidos entre

4.900 y 6.200 Kcal/Kg

El aporte medio de sepiolita para la inertización fue del 50 %.

El punto de inflamación aumentó considerablemente en todos los casos, alcanzando

154

valores próximos a los 100 C, aunque los poderes caloríficos obviamente disminuyeron.

23/01/2010

78

Caso práctico

El resultado global del tratamiento fue el siguiente:

o Lodos de limpieza de tanques. El contenido en metales de los lixiviados es muy bajo y

los valores EC50 son superiores a los 3.000 ppm.

o Cosméticos. Entran en especificaciones tanto en DQO, EC50 como a metales en los

lixiviados, por lo que se podrían llevar a depósitos de no peligrosos

o Resinas, fondos de destilación de pinturas y tensioactivos. El producto final puede

llevarse de depósito de no peligrosos.

155

Caso práctico

Del estudio realizado por espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier y la

morfología mediante Crio-SEM se deduce lo siguiente:

o El proceso de estabilización se basa en la adsorción de moléculas orgánicas sobre la

superficie externa de la arcilla y a través de enlaces por puentes de hidrógeno en los

canales zeolíticos.

o La totalidad del residuo interacciona con la arcilla, dando lugar a un material en el que

los compuestos orgánicos se distribuyen de manera homogénea.

o Los materiales granulados presentan:

156

Contenido de halógenos iguales o inferiores al 2 % (a excepción de los

tensioactivos) (suficiente para valorización energética)

Contenido total en metales pesados muy pequeño

Valores de PCI superiores a 2.000 Kcal/Kg (suficiente para valorización

energética)

23/01/2010

79

Caso práctico

o Las resinas, cosméticos caducados y fondos de destilación de pinturas podrían ser

destinados a estabilización con valorización energética, con una adición de arcilla del

40 %, y poderes caloríficos de 3.700 Kcal/Kg y Cl < 1 %

o Los lodos de limpieza de tanques y los tensioactivos se estabilizan con un 60 % de

arcilla.

157

Caso práctico

Se prepararon briquetas cilíndricas obtenidas con prensa hidráulica para facilitar la

alimentación de estos combustibles.

Las resinas base disolvente y los residuos procedentes de la fabricación de pinturas la

gestión actual es la incineración fuera de España con costes de tratamiento de unas 45

pts/Kg más unas 15 pts/Kg de transporte

El coste de inertización con cal de residuos orgánicos es de unas 25 pts/Kg

Teniendo en cuenta que el coste de la sepiolita no es superior a 10 pts/Kg, el coste del

tratamiento propuesto oscila entre las 15-18 pts/Kg

158

23/01/2010

80

Caso práctico

Residuo Estado físico Punto de inflamación PCS (Kcal/Kg) % cloro pH Humedad Metales pesadosLodosdetanques líquidoviscoso < 30-47 < 1000-5667 0 37-1929 55-98 <1 340

Características de los residuos

Lodos de tanques líquido viscoso 30 47 1000 5667 0,37 19,29 5,5 9,8 1 340Cosméticos Sólido pastoso 52-67 2909-8516 0,15-0,38 - 1,8-55,2 1633Resinas Sólido pastoso < 30 9473 0,12 - 0,22 535Fondos destilación Sólido pastoso < 30-35 4744-8077 0,09-2,69 3,5-8,0 0,2-8,4 678Tensioactivos Líquido pastoso 78 < 1000 20,5 <1 49,6 691

Residuo Estado físico Punto de inflamación PCS (Kcal/Kg) % cloro pH EC50x 104 Metales pesadosLodosdetanques sólidopulverulento 85-90 500-3066 04-205 51-126 >12 <1

Características de los residuos inertizados

159

Lodos de tanques sólido pulverulento 85-90 500-3066 0,4-2,05 5,1-12,6 >1,2 <1Cosméticos sólido pulverulento 72-92 1318-2320 0,13-0,42 7,7-8,4 0,9-3,1 <1Resinas sólido pulverulento 98 4217 0,07 7,6 0,93 <1Fondos destilación sólido pulverulento > 100 1046 0,71 7,9 1,36 <1Tensioactivos sólido pulverulento > 100 < 500 12,43 3,4 0,16 <1

inertizacióninertización de residuos industriales de...

Documents