INDICADORES AMBIENTALES PARA LA INMISIÓN DE LOS EFLUENTES GASEOSOS DE LAS FUNDICIONES. TANDIL, ARGENTINA
Beatriz Soledad Sosa (CV)
beatrizsosa33@gmail.com
Roxana Banda Noriega (CV)
rbanor@gmail.com
Elsa Marcela Guerrero (CV)
emarguerr@gmail.com
RESUMEN
En la segunda década del siglo XXI las actividades industriales continúan siendo las principales responsables de la contaminación atmosférica a nivel global. No obstante, algunos rubros del sector fundición se están esforzando por reducir las emisiones, favoreciendo la disminución de las tendencias negativas vinculadas al ambiente mediante la aplicación de herramientas de gestión ambiental. Entre los recursos metodológicos más utilizados se encuentran los indicadores de condición ambiental (ICAs). La información obtenida a partir de estos ICAs en los procesos de inmisión de los efluentes gaseosos son útiles en la prevención de los problemas de salud de la población, así como en la mitigación de la generación de Gases Efecto Invernadero (GEIs), temas prioritarios cuando se trata la contaminación atmosférica.
Este artículo analiza las particularidades del rubro fundición en la ciudad de Tandil en un contexto particular, caracterizado por las limitaciones de recursos económicos e instrumentales, y propone ICAs para el control y seguimiento de los contaminantes emitidos. Se proponen 9 indicadores de primera instancia de monitoreo, y otros 14 indicadores complementarios para medir en una segunda instancia si las primeras mediciones superan los valores de base propuestos.
Palabras clave : Ambiente - actividad de fundición - emisiones gaseosas - indicadores de condición ambiental (ICAs).
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INTRODUCCIÓN
Aunque las actividades industriales han contribuido económica, social y políticamente a mejorar muchos e importantes aspectos de la calidad de vida de la humanidad. Desde la Revolución Industrial hasta nuestros días, las industrias han sido generadoras de empleo asalariado, productoras de bienes y servicios y sinónimo de desarrollo.
También han sido responsables de muchos de los problemas ambientales globales que padece el planeta –contaminación, calentamiento global, pérdida de patrimonio natural, etc.
Algunos problemas ambientales urbanos asociados a la contaminación atmosférica son ocasionados por el tráfico urbano y la calefacción de las edificaciones (sobre todo en zonas frías). Aunque en algunas ciudades las actividades industriales suelen ser las principales responsables de estos problemas (metalurgia, siderurgia, petroquímica).
En Argentina el sector sidero-metalúrgico tiene importancia dentro de la estructura económica nacional1. A menor escala, la ciudad de Tandil es reconocida por el rol que ha ocupado la metalurgia en el desarrollo y crecimiento local2. No obstante muchas de las prácticas industriales son deficientes en la gestión ambiental de sus procesos, residuos y efluentes.
En ese contexto, se hace evidente la necesidad de poner en práctica instrumentos que colaboren en la gestión ambiental de esas actividades. Existen numerosas metodologías que permiten evaluar y realizar el seguimiento de los efectos de las actividades en el ambiente. El uso de indicadores como instrumento para la toma de decisiones en el ámbito de la gestión ambiental es una práctica creciente y con perspectivas favorables para ser empleada en diferentes sectores
Existen múltiples aspectos que justifican el desarrollo de indicadores de condición (o estado) ambiental (ICAs) para evaluar la actividad productiva de las industrias de fundición en relación a su entorno: a. Problemas ambientales concretos: ruidos leves, vibraciones, olores irritantes, humos, problemas respiratorios, deterioro de material estructural circundante, degradación de la vegetación, residuos de arena de fundición en sitios no apropiados, descargas de efluentes líquidos en cursos de aguas superficiales, etc.; b) Mejorar la adecuación del sistema ambiental de las empresas a los requerimientos legales y administrativos locales, provinciales y nacionales; c) Mejorar la información sobre parámetros de interés para la gestión pública y privada.
El trabajo, busca identificar los contaminantes atmosféricos de interés ambiental respecto de la actividad en cuestión y construir indicadores de condición ambiental para evaluar esas variables.
Desde el punto de vista de las restricciones económicas y metodológicas, se debe destacar que el trabajo hace un esfuerzo en construir indicadores acordes a la realidad local y regional. Las limitantes económicas para la obtención del dato, la falta de laboratorios calificados, y una actividad que se desarrolla con bajos niveles tecnológicos establecen un desafío a la hora de establecer prioridades en los contaminantes a monitorear.
En el análisis de los distintos indicadores, se presta especial atención a los de condición ambiental, porque muestran la situación real de los sistemas en cada instante y permiten evaluar la efectividad de las políticas y de las actuaciones.
En la ciudad de Tandil, provincia de Buenos Aires – Argentina, uno de los motores del crecimiento económico y generación de empleo a nivel local han sido las industrias metalúrgicas y de fundición. No obstante, este crecimiento no se vió acompañado por una planificación urbana adecuada. Con el tiempo, las industrias fueron rodeándose de urbanizaciones quedando incluidas dentro del casco urbano dando por resultado situaciones de incompatibilidad de usos de suelo (Sosa, Banda Noriega y Guerrero, 2009) y problemáticas ambientales propias de las emisiones que la actividad genera.
De acuerdo con el análisis ambiental urbano realizado por el municipio de la ciudad durante el año 2004 (FCH-UNICEN, AYDET S.A., 2007), existen en Tandil áreas con distintas características ambientales que se diferencian en función del grado de criticidad ambiental que poseen. En la determinación de estas áreas homogéneas fueron utilizadas, combinadas y ponderadas tres dimensiones: a) población; b) condiciones ambientales y c) características de los procesos territoriales localizados. Cada dimensión incluyó una serie de variables. La dimensión condiciones ambientales contempló el abastecimiento de agua, la existencia de cloacas, la presencia de focos potencialmente contaminantes y/o degradantes del medio ambiente como industrias, la cercanía o influencia de cursos de agua contaminados y, los sectores potencialmente inundables. El resultado fue la obtención de 12 áreas clasificadas como criticidad ambiental mínima, media, media/alta, alta y máxima.
Más de la mitad de las fundiciones se encuentran distribuidas en zonas de criticidad ambiental media (7), alta (3) y máxima (7). El resto de los establecimientos quedan fuera de la delimitación de las áreas críticas ambientales, concentrándose la mayoría de ellas en el Parque Industrial Tandil (PIT).
Inevitablemente, las industrias son focos potenciales de contaminación. Su contribución al aumento del grado de criticidad ambiental depende, además de las variables consideradas en la dimensión condiciones ambientales en el estudio citado anteriormente (FCH-UNICEN, AYDET S.A., 2007), de otras variables que se relacionan directamente con la contaminación atmosférica entre ellas: presencia o ausencia de sistemas de tratamiento de efluentes gaseosos, cantidad de horas de emisión, condiciones meteorológicas (la dirección de los vientos), y la topografía del terreno.
Un paso previo antes de analizar cómo se interrelacionan estas últimas y cómo afectarían en cada área ambiental, es la determinación de los contaminantes que son de interés en el monitoreo de la calidad del aire.
CARACTERIZACIÓN DE LOS EFLUENTES GASEOSOS EMITIDOS
La industria local produce, según estimaciones del año 2010, 3011 toneladas de piezas por mes. Unas 2978,5 toneladas corresponden a hierro gris y aleaciones de hierro, 30,5 toneladas son de aluminio, y 2 toneladas pertenecen a bronce3. Las características de las emisiones de los efluentes gaseosos durante la fusión dependen de la materia prima (mayormente chatarra), del combustible (carbón de coque, gas o gasoil) y del horno utilizado en este proceso.
La tecnología utilizada se corresponde con hornos cubilotes, eléctricos, reverberos y crisoles, siendo los dos primeros habituales en la fusión férrea y los dos últimos en la no férrea. El anexo 1 presenta las emisiones correspondientes a cada horno y al mismo tiempo identifica los contaminantes más abundantes en el sector.
Emisión de contaminantes según combustible, materia prima y horno utilizado
Para la descripción y estimación de los contaminantes prioritarios se trabajó con la bibliografía antecedente Guías Técnicas para la Medición, Estimación y Cálculo de las Emisiones al Aire 1, 7 y 9 de IHOBE, 2008.
a. Contaminantes atmosféricos en industrias ferrosas
b. Contaminantes atmosféricos en industrias de acero
Además de los pasos mencionados anteriormente, similares a todos los procesos de fundición, en las industrias de producción de acero se agregan otros tratamientos que tienen que ver con metalurgia secundaria (desulfuración, desgasificación, descarburación).
La metalurgia secundaria cubre los procesos y el tratamiento del acero fundido después de la colada del acero. El acero líquido fabricado en el horno de arco eléctrico no puede considerarse totalmente acabado. Normalmente es necesario complementar las operaciones de afino, ya que el horno eléctrico se centra en la fusión y desfosforación.
La fase de afino, que se inicia en el horno de arco, se realiza mayoritariamente en cuchara. Las fases fundamentales de este proceso son la desoxidación del acero, la desulfuración y el ajuste de su composición (normalmente inyección de argón o nitrógeno). La metalurgia secundaria se lleva a cabo en diversos equipos.
Las emisiones en la producción de acero en HEA se dividen en:
Las emisiones primarias, captadas directamente del horno, pueden representar el 95% de las emisiones totales procedentes del HEA.
Los contaminantes emitidos son: CO, CO2 (asociados a la descarburación del baño y a las lanzas de oxígeno y quemadores oxi-combustible, etc.), PM10 (asociado a la chatarra de entrada: partículas muy finas de óxidos de hierro principalmente), HF (puede estar asociado al consumo de F2Ca), HCl (asociado a materiales de PVC en la chatarra de entrada), metales pesados (Hg, Cr, Pb, Ni, Zn, Cd, Cu, As: asociados a la chatarra de entrada y a las ferroaleaciones introducidas), NOx (asociado a la utilización de N2 como gas portador inerte, y del N2 del aire), SOx (si se consume coque y/o carbón), NMVOCs (asociado con aceites y grasas que pueda contener la chatarra de entrada y con el consumo de carbón), benceno (si se consume carbón y/o coque) clorobencenos (asociados con el consumo de carbón y/o coque y la presencia de PVC en la chatarra de entrada), dioxinas y furanos (PCDD/F asociados a materiales de PVC en la chatarra de entrada).
Los metales pesados van asociados a las partículas sólidas. El Hg y el As no pueden ser eliminados por filtración. Las emisiones de Hg varían dependiendo de la calidad y composición de la chatarra que se cargue en el proceso.
c. Contaminantes atmosféricos en industrias del sector no férreo: aluminio, bronce
Se considera en este apartado la producción de aluminio secundario, es decir a partir de material de reciclaje industrial (chatarras y residuos) en hornos rotativos. Dentro de las etapas que son comunes al proceso de fundición cabe agregar la que corresponde a la aleación, desoxidación y desgasificación (hornos de reverbero).
Los contaminantes emitidos a partir de los Hornos Rotativos son: HCL, HF, PCDD/F, Zn, Pb, Ni, Cu, Cr, Cd, As, NOx, NMVOC, CO2 y CO.
Los emitidos en el horno de reverbero son: HCL, HF, Zn, Pb, Ni, Cu, Cr, Cd, As, NOx, NMVOC, CO2 y CO.
El bronce es una aleación no metálica entre cobre y estaño en la cual la primara es la base, y su proporción es del 80% o más.
Los principales contaminantes emitidos durante la fusión son PM10, HCl, HF, PCDD/F, Zn, Pb, Ni, Cu, Cr, Cd, As, SOx, NOx, MNVOC, CO2, CO.
MATERIALES Y MÉTODOS:
En el proceso de selección y construcción de indicadores de condición ambiental para efluentes gaseosos de industrias de fundición de Tandil se realizaron los siguientes pasos:
Importa aclarar aquí dos cuestiones. La primera de ellas es que si bien la legislación de referencia brinda límites máximos permitidos para un contaminante en un periodo dado, esto no implica que sea un recurso suficiente que atienda a la problemática. El listado general que la norma provee debe leerse con los anteojos de cada situación particular, la cual está asociada a la actividad productiva en cuestión y al medio en donde se inserta, donde es posible diferentes contribuciones a la degradación de la calidad del aire.
La segunda, utilizar la legislación de referencia permitió contemplar la protección de la salud humana, y los efectos del aumento de las concentraciones de GEI en el problema del cambio climático global. La formulación de las normas de calidad de aire, de las normas de emisión, y de los niveles guías de la calidad de aire ambiente son límites legales -obligatorios y sugeridos- que se corresponden con estas inquietudes.
4.1 Primera selección de indicadores: indicadores de primera instancia
De acuerdo a las emisiones que resultan de las características tecnológicas del sector (Anexo1) y de las condiciones operativas de las industrias locales4, se propone un primer listado de indicadores expuesto en la tabla 1. La descripción de compuestos a monitorear se realiza a continuación.
En la elección de los compuestos descriptos recientemente, se consideró los contaminantes de importancia a nivel nacional e internacional, en especial los cinco contaminantes prioritarios de la Unión Europea (Real Decreto 1073/2002 y 1796/2003) a partir de los cuales se construye el índice de calidad del aire5 (PM10, SO2, NO2, O3, CO), y los Estándares Nacionales de Calidad de Aire de la EPA (CO, Pb, NO2, PM10, PM 2,5, O3, SO2), algunos de los cuales son mencionados en el punto 4.2 (ver tabla 1).
Quedaron fuera en esta primera aproximación algunos metales identificados en el Anexo 1 (plata, níquel, zinc) por no haber referencias en la legislación nacional que permita hacer un seguimiento. Esto sucede también con el antraceno y benzo (a) pireno.
Si bien el zinc es un componente importante en el proceso de producción, no se hallan antecedentes bibliográficos que evidencien problemas en la salud humana por la exposición a largo plazo; en exposiciones de cortos periodos de tiempo este elemento es eliminado del cuerpo al cabo de pocas semanas. Puede observarse además, que no se tienen en cuenta los óxidos de hierro provenientes de la materia prima de fusión, y los óxidos de silicio provenientes de la degradación del horno de cubilote (durante la fusión) los que, como partículas sedimentables, afectan la estructura de materiales circundantes. Esto último se debe a que el criterio en la determinación de los ICAs se direcciona a la salud humana y los GEI.
En el caso de las dioxinas y furanos, normalmente no se monitorean, ya que no existen en el país laboratorios reconocidos por la autoridad de aplicación de la norma para realizar los análisis (ni en emisión, ni en calidad de aire). Cabe aclarar que estas limitaciones económicas y de servicios disponibles solo condicionan la actual aplicación de estas variables como indicadores, sin subestimar la importancia de su medición y control.
Para el metano, no se encontró legislación que de límites máximos permitidos o niveles de calidad de aire. Sin embargo, sí existen objetivos de reducción pensados de forma que a nivel global y con la participación de los países se reduzcan las emisiones en plazos previamente pautados.
En la legislación argentina, la Ley 25438/01 aprueba el Protocolo de Kyoto donde el metano es uno de los gases definidos como de efecto invernadero (Anexo A de la ley). Respecto de este protocolo, Argentina sólo se compromete a no aumentar sus emisiones. En este país, las emisiones de metano –en el sector industrial– se deben fundamentalmente a la industria petroquímica (aporta el 0,03% de las emisiones totales nacionales), y no se registra el seguimiento de las concentraciones de este gas para la industria del hierro, acero y aluminio (Segunda Comunicación Nacional IPCC, 2006). Por otra parte, el Convenio de Viena, ratificado por la Ley 23724/89, también estima que el metano es una sustancia de origen natural y antropogénico con potencial para modificar las propiedades químicas y físicas de la capa de ozono.
4.2. Segunda selección de indicadores: indicadores de segunda instancia
Sobre la base del apartado 4.1, se propone otro listado de indicadores, de segunda instancia, no siendo necesario en todos los casos proponer un nuevo indicador (ver tabla 1). Recuérdese que aquí se está considerando la situación de que son superados los valores límites permitidos o los niveles guías de calidad de aire que dispone la legislación.
Se han construido dos grupos de indicadores. El primero compuesto por 9 indicadores de condición ambiental para efluentes gaseosos de industrias de fundición (PM10, monóxido de carbono, dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, xileno, tolueno, formaldehido, naftaleno y benceno,), y el segundo por otros 14 indicadores de condición ambiental como parte de una segunda instancia de actuación, para el caso de que se superen los valores límites permitidos por la legislación o los niveles guías sugeridos en el primer grupo (PM10 Cr, PM10 Pb, PM10 Cd, PM10SO2, PM10 H2SO4, O3, 2HNO3, PM2,5 xileno, PM2,5 tolueno, PM2,5 formaldehido, PM2,5 naftaleno, PM2,5 benceno, PAN, y PBN). De esta forma se espera cubrir la necesidad de protección de la salud humana y prevenir los efectos adversos en el medio ambiente.
Los indicadores obtenidos son representativos de los temas ambientalmente prioritarios tanto a nivel local como regional e internacional. Esto se debe a que para su construcción se trabajo con legislaciones de los distintos ámbitos.
La disponibilidad de recursos económicos e instrumentales en el nivel local y regional fue una limitante significativa durante el proceso de selección de los indicadores. No obstante, la posibilidad de tener distintas instancias de monitoreo permite evitar costos y muestreos innecesarios del estado de la calidad del aire. En este sentido, a los fines prácticos y de gestión, se puede tomar como referencia de contaminación por oxidación fotoquímica al indicador de ozono, ya que es el más importante tanto por su toxicidad como por su abundancia, sin desconocer, en tal caso, la importancia que los PAN y PBN revisten.
Se puede decir también que el monitoreo de los indicadores de condición ambiental de efluentes gaseosos propuesto, es un aporte que cada industria puede utilizar para realizar una evaluación de su desempeño ambiental incorporando estos indicadores en el sistema de indicadores de la propia empresa. Con ello, puede trabajar en sus indicadores de presión y respuesta y establecer relaciones causa efecto entre su actuación y el estado de la calidad de aire de su entorno.
Además, estos ICAs son un instrumento para la toma de decisiones ya que contribuyen con información adecuada permitiendo conocer el déficit ambiental de un territorio (la distancia entre la situación ambiental y las metas establecidas por las políticas y la legislación), y colaboran en mitigar tendencias que son desfavorables.
GLOSARIO:
Contaminante: Agente químico, físico o biológico que tiene la potencialidad de contaminar.
Contaminación de aire: Presencia en la atmósfera exterior de uno o más contaminantes o sus combinaciones, en concentración y con tal duración y frecuencia de ocurrencia que puedan afectar la vida humana, de animales, de plantes, o la propiedad, que interfiera en el goce de la vida, la propiedad o el ejercicio de actividades.
Contaminante primario: es el emitido directamente de una fuente al aire.
Contaminante secundario: se forma por la reacción, química o fotoquímica, de los contaminantes primarios con los componentes naturales de la atmósfera.
Efluente gaseoso: Toda aquella sustancia en estado aeriforme, sean gases, aerosoles (líquidos y sólidos), material sedimentable, humos negros, químicos, nieblas y olores, que constituyan sistemas homogéneos o heterogéneos y que tengan como cuerpo receptor a la atmósfera.
Inmisión: transferencia de contaminantes de la atmósfera a un receptor.
Normas de emisión: Son límites a la cantidad de unidad de tiempo y/o concentración de contaminantes emitidos por la fuente.
Nivel guía de calidad de aire ambiente: Concentración de contaminantes debajo de cuyos valores se estima, para el grado de conocimiento del que se dispone, que no existirán efectos adversos en los seres vivos. No son obligatorios, solo sugeridos.
Valor límite permitido: Normas de calidad de aire. Son límites, (primarios y secundarios), correspondientes a niveles de contaminación en aire, durante un período de tiempo dado. Norma primaria: Son límites destinados a la protección de la salud de la población. Norma secundaria: Son límites destinados a mejorar el bienestar público, que incluye la protección de los animales, cultivos, vegetación, bienes de la comunidad públicos y privados y las condiciones de visibilidad de los efectos de la contaminación del aire.
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1 Se puede conocer la participación de este sector en la economía a partir de las exportaciones producidas. En 1980 las exportaciones fueron del 4,5% del total del sector industrial, del orden del 10,2% en 1990 y del 6,5% del total exportado en el año 2000 (Gonzales, 2005).
2 Un dato en tal sentido es que en Noviembre de 2007, la ciudad fue sede del Tercer Congreso Latinoamericano de Fundición.
3 Observaciones aún no publicadas.
4 Observaciones aún no publicadas
5 El índice de Calidad de Aire es una escala muy simple a base de código de colores que describe la calidad de aire de la comunidad para el PM10, SO2, NO2, O3, CO (Área Medio Ambiente, Madrid).
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