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UNIVERSIDAD DE CONGRESO

LICENCIATURA EN GESTIN AMBIENTAL

TESINA DE LICENCIATURA

Utilizacin de residuos como combustibles

en hornos de cemento

AUTOR: HUGO F. BARROSO

DIRECTOR: Dr. JAVIER MONTORO

MENDOZA

1999

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FORMULARIO II**

DATOS DE LA TESINA A PUBLICARDATOS DE LA TESINA

Ttulo Utilizacin de residuos como combustibles en hornos decementoTemtica Energas alternativas

Carrera Lic. en Gestin Ambiental

Ao de Realizacin 1999 Idioma Espaol

Fecha de lectura 11/ 1999 Fecha de Defensa 17/12/99

DATOS DEL AUTOR

Apellido y Nombre Barroso Hugo Felipe

e-mailbarrosohugo@hotmail.com Telfono

(*) 054-261-4488871

DATOS DEL DIRECTOR

Apellido y Nombre Montoro Javier

Ttulo Abogado

CONTENIDO

Cartula Insertar en hoja aparte

ndice

IntroduccinHiptesis PlanteadaFactibilidad Econmica Y Ambiental Del Proyecto

CAPITULO IResiduos Comunes Y Peligrosos Como Combustibles AlternativosPosibles Combustibles Que Pueden Se Incinerados En Este Tipo De HornosCAPITULO II1. Emisin De Contaminantes2. Efectos Potenciales Sobre La Salud Humana3. Criterio De Monitoreos Para Hornos De Cemento

3.1. Dioxinas Y Furanos3.2. Compuestos Peligrosos3.3. Metales Pesados3.4. Los Metales Pesados En La Chimenea

4. Anlisis De Lixiviados Del ClinkerCAPITULO III1. Legislacin Nacional, Provincial E Internacional Aplicables

1.1. Legislacin Nacional1.2. Legislacin Ambiental En Las Provincias En La Actualidad1.3. Leyes Provinciales1.4. Leyes Internacionales

CAPITULO IV1. Educacin Y Colaboracin

1.1. Prevencin Y Cooperacin1.2. Relacin Estado Sociedad1.3. Educacin De La Poblacin Y Las Empresas

1.3.1. Educacin De La Poblacin1.3.2. Educacin De Las Empresas

(*) Campos NO OBLIGATORIOS . Informacin OPTATIVA librada al criterio del autor.

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CAPITULO V1. Experiencias En Otras Parte Del Mundo

1.1. Incineracin De Aceites En EEUU1.2. Plantas De Cemento De Europa Que Quema Aceite Desechado1.3. Regulaciones Suizas Para El Uso De Materiales Alternativos En La Produccin Del Cemento

2. El Problema De Los Plsticos En El Mundo3. Algunos Datos Estadsticos De Mendoza

CAPITULO VIProyecto Presentado En Una Empresa De Mendoza1. Sistema De Gestin Propuesto Para La Quema De Combustibles Alternativos2. Pasos A Seguir Para La Utilizacin De Combustibles Alternativos En La Planta

CAPITULO VIIUna Propuesta Para Mendoza1. Quema De Aceites Usados En El Horno De Juan Minetti S.A.Conclusin

N de Anexos No Hay N de Pginas 101

Palabras clave para clasificar la tesis

Energas - Alternativas residuos - peligrosos combustibles cemento incineracin contaminacin aire clinker -

Sntesis

Las industrias son parte de la vida del mundo de los ltimos 60 o 70 aos y asociadas a estas elconsumo de combustibles se volvi una necesidad vital para su normal desarrollo. El desarrolloeconmico como se lo llamo en su momento tena ms de crecimiento que de desarrollo, es decirque las economas crecan desmesuradamente convencidos de que los recursos naturales eraninagotables por lo tanto la perdida de estos no era incorporada en el proceso econmico. Elconcepto de Desarrollo Sustentable trajo consigo una nueva visin del asunto pues este entendaque las economas deban desarrollarse ms que crecer, es decir utilizar recursos naturales sinexceder su capacidad de regeneracin. Este pensamiento era muy bueno pero solo se podia aplicaren aquellos recursos renovables (madera, agua, etc.) pero que pasaba con los no renovables?.

Los combustibles fsiles son el ejemplo mas claro de un recurso no renovable del cual son adictasla mayora de las industrias es por ello que desde hace algn tiempo s comenz la bsqueda defuentes de energas alternativas para suplir la escases que se avecina, en algunos casos el sol y laenerga elica ya estn dando buenos resultados pero en otro tipo de procesos como aquellos quenecesitan grandes cantidades de energa trmica la solucin es un poco ms complicada.

Actualmente se pueden procesar como combustibles alternativos para los hornos cementeros unagran variedad de residuos industriales. Pero no es sencillo y se deben tener en cuenta aspectosque son fundamentales y que deben ser analizados.

La posibilidad de usar residuos como combustibles en los hornos de cemento ha quedadodemostrado no solo en los EE.UU., sino tambin en otros pases tales como Suiza, Canad,Alemania, Francia, Suecia, Japn, Blgica, etc.

Sistemas de alta complejidad en ingeniera Ambiental posibilitan el uso de residuos industrialesgenerados por la industria, como combustibles alternativos para los hornos de la industria delcemento, reemplazando parcialmente a los combustibles tradicionales como el fuel-oil, el carbn oel gas mundialmente se presenta como una solucin para situaciones de conflicto, por acumulacinde enormes cantidades de residuos industriales en rellenos de seguridad los cuales muchos sontransitorios y que necesariamente las industrias deben construir, a veces dentro de sus propiospredios, por no saber donde llevarlos. Estas empresas muchas veces se encuentran radicadas

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cerca de reas residenciales y no en parques industriales, por lo que debemos saber queconvivimos con estos rellenos de seguridad.

El objetivo principal de este trabajo es comprobar que la incineracin controlada en hornos decementos es una alternativa viable, ya que significa un importante ahorro de energa, no presentaproblemas ambientales graves, y brinda una solucin a la disposicin final de residuos peligrosos yno peligrosos.

El siguiente trabajo pretende demostrar dicho objetivo, para ello se hace una introduccin a laproblemtica de los residuos en todos sus estados, luego hablaremos del problema de lasemisiones y sus efectos sobre el ser humano, tambin se presenta una breve pero necesariaintroduccin a la legislacin aplicable. Otro punto que es de suma importancia es el que hacereferencia a los aspectos educativos del tema conjuntamente con las experiencias en todo elmundo, para terminar con un proyecto especfico para Mendoza teniendo en cuenta los aspectospropios de la industria del cemento.

Introduccin (*)

Las industrias son parte de la vida del mundo de los ltimos 60 o 70 aos y asociadas a estas elconsumo de combustibles se volvi una necesidad vital para su normal desarrollo. El desarrolloeconmico como se lo llamo en su momento tena ms de crecimiento que de desarrollo, es decirque las economas crecan desmesuradamente convencidos de que los recursos naturales eraninagotables por lo tanto la perdida de estos no era incorporada en el proceso econmico. Elconcepto de Desarrollo Sustentable trajo consigo una nueva visin del asunto pues este entendaque las economas deban desarrollarse ms que crecer, es decir utilizar recursos naturales sinexceder su capacidad de regeneracin. Este pensamiento era muy bueno pero solo se podia aplicaren aquellos recursos renovables (madera, agua, etc.) pero que pasaba con los no renovables?.

Los combustibles fsiles son el ejemplo mas claro de un recurso no renovable del cualson adictas la mayora de las industrias es por ello que desde hace algn tiempo scomenz la bsqueda de fuentes de energas alternativas para suplir la escases que seavecina, en algunos casos el sol y la energa elica ya estn dando buenos resultadospero en otro tipo de procesos como aquellos que necesitan grandes cantidades deenerga trmica la solucin es un poco ms complicada.

La bsqueda de combustibles alternativos s volvi una preocupacin para muchas industrias comopor ejemplo la del cemento, debido a las enormes cantidades de energa trmica involucradas ensu proceso, esta industria esta desde entonces en la permanente bsqueda de nuevas fuentes degeneracin de energa. Desde los aos 70, las industrias cementeras Norteamericana y Europeaconsideraron que residuos con alto contenido de energa, bajo contenido de cloro y bajo contenidode metales pesados podan ser usados en la industria del cemento como fuente de energaalternativa. Desde entonces las industrias del cemento empezaron a preocuparse cada vez ms porla utilizacin de residuos como combustibles alternativos.

La produccin de cemento es un proceso de energa intensivo, puesto que la cantidadde energa trmica necesaria para producir una tonelada de clinker esaproximadamente de 800.000 kilocaloras. Esta cantidad de energa es equivalente a laenerga trmica liberada por 100 Kg de carbn. En 1994, la industria cementeraArgentina comercializ aproximadamente 6.298.000 toneladas de cemento; esto esequivalente a 635 millones de m3 de gas natural o su equivalente en fuel ol que fueronempleadas para cubrir esta demanda de energa.

Esta posibilidad de usar residuos como combustibles en los hornos de cemento ha quedadodemostrado no solo en los EE.UU., sino tambin en otros pases tales como Suiza, Canad,Alemania, Francia, Suecia, Japn, Blgica, etc.

Sistemas de alta complejidad en ingeniera Ambiental posibilitan el uso de residuos industriales

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generados por la industria, como combustibles alternativos para los hornos de la industria delcemento, reemplazando parcialmente a los combustibles tradicionales como el fuel-oil, el carbn oel gas mundialmente se presenta como una solucin para situaciones de conflicto, por acumulacinde enormes cantidades de residuos industriales en rellenos de seguridad los cuales muchos sontransitorios y que necesariamente las industrias deben construir, a veces dentro de sus propiospredios, por no saber donde llevarlos. Estas empresas muchas veces se encuentran radicadascerca de reas residenciales y no en parques industriales, por lo que debemos saber queconvivimos con estos rellenos de seguridad. El ingreso de nuevas tecnologas tambin en el campode la ciencia ambiental con relacin al uso de estos residuos industriales, es una realidad que estaen pleno crecimiento en el mundo y tambin en la Argentina, un ejemplo de ello es la industria delcemento. Estas nuevas tecnologas ambientales son sofisticadas y exigen una especializacin muyalta, el hecho es, que ya es una realidad mundial el uso de los residuos peligrosos comocombustibles alternativos en hornos cementeros.

Para alcanzar esta tecnologa se debe pensar no solo en disponer de equipos de profesionalesespecializados en reas ambientales sino tambin en importantes inversiones.

Actualmente 40 de las 80 planta de produccin de cemento del grupo mundial HOLDERBANK, alcual pertenece tambin Juan Minetti S.A. ubicada en Mendoza, utilizan combustibles producidos apartir de residuos industriales o urbanos. Esto implica una sustitucin del 15 % del total de laenerga trmica utilizada en este proceso. Si consideramos el nivel de utilizacin de residuos comocombustibles este nos arroja la importante suma de 750.000 toneladas de residuos tratados enhornos de cemento en el ao 1994.

La pregunta que hay que hacer es si resulta ventajoso el uso de residuos como combustibles eneste tipo de hornos. La respuesta ya es conocida, el horno de cemento permite la destruccin delos residuos en forma segura y controlada, adems de permitir el aprovechamiento de su energatrmica para el proceso de cemento. Esto ha quedado demostrado por los hechos y lasrecomendaciones de organismos internacionales en la materia como por ejemplo el E.P.A..(Environmental Protection Agency)

Algunos clculos de proyeccin dan para un caso como el de Crdoba, una generacin anual deentre 80.000 a 160.000 toneladas/ao de residuos industriales, para el Gran Buenos Aires estosarrojan una cifran de valores de generacin de 600.000 toneladas/ao.

Actualmente se pueden procesar como combustibles alternativos para los hornos cementerosuna gran variedad de residuos industriales. Pero no es sencillo y se deben tener en cuentaaspectos que son fundamentales y que deben ser analizados.

El objetivo principal de mi Proyecto es comprobar que la incineracin controlada en hornos decementos es una alternativa viable, ya que significa un importante ahorro de energa, nopresenta problemas ambientales graves, y brinda una solucin a la disposicin final deresiduos peligrosos y no peligrosos.

El siguiente trabajo pretende demostrar dicho objetivo, para ello se hace una introduccin a laproblemtica de los residuos en todos sus estados, luego hablaremos del problema de lasemisiones y sus efectos sobre el ser humano, tambin se presenta una breve pero necesariaintroduccin a la legislacin aplicable. Otro punto que es de suma importancia es el que hacereferencia a los aspectos educativos del tema conjuntamente con las experiencias en todo elmundo, para terminar con un proyecto especfico para Mendoza teniendo en cuenta los aspectospropios de la industria del cemento.

Conclusin (*)

Tanto aqu como en otras partes del mundo, las plantas de cemento presentan una posibilidadtcnica y practica que no tienen competencia en lo que se refiere a la destruccin final de muchos

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residuos y su recuperacin energtica.

As es que estados Europeos han designado preferentemente empresas cementeras comooperadoras y tratadoras de determinados tipos de residuos (tal el caso de aceites usados, tierrascontaminadas con hidrocarburos, barros de plantas de tratamiento biolgico, etc.), debido a laseguridad intrnseca de dichos sistemas. Tal es el caso de la planta de Bundner Cement Untervazen la localidad Suiza de Untervaz, o la planta de Ciments dObourg en la localidad belga de Obourg.Ambas plantas estn designadas y autorizadas para destruir tierras contaminadas conhidrocarburos provenientes de derrames, entre otras posibilidades.

Por otra parte ya existen en EEUU reglamentaciones que regulan el quemado de residuospeligrosos en plantas de cemento, estas reglamentaciones fijan emisiones standars paracompuestos peligrosos, adems de que son aun ms estrictas que las de los propios incineradoresde residuos peligrosos. En efecto la EPA establece que las plantas de cemento debern cumplirnuestros ms rigurosos requerimientos, para garantizar la seguridad publica cerca de estoslugares . 1

Estudios recientes han demostrado que las emisiones de los hornos que queman residuospeligrosos no difieren de los que quema solo combustible convencional.

En efecto, estos estudios indican que las emisiones orgnicas no dependen del combustibleutilizado sino de las condiciones de operacin. La mayora de los metales pesados presentes tantoen el residuo peligroso como en las materias primas o en el mismo combustible convencional,quedan cristalizadas en la estructura interna del clinker, adems estudios recientes indican que lamayora de las emisiones de metales no se incrementan con el cambio de combustible.

Estas observaciones nos llevan a la siguiente pregunta son las concentraciones en las emisioneso en el clinker significativamente diferentes con la utilizacin de combustibles convencionales oresiduos peligrosos?, La EPA dice que no, adems la PCA (Portland cement Association) en estudiosrecientes indico que el tipo de combustible no es el determinante principal en la distribucin yconcentracin de metales tanto en el clinker con en cemento, puesto que ninguna de lasconcentraciones extradas de los anlisis efectuados excedi los estndares de la EPA.2

Todos estos resultados tienen importancia para la evaluacin de los efectos sobre la saludasociados con el quemado de residuos peligroso en hornos de cemento, como no se han observadoaumentos en los componentes orgnicos y metlicos en emisiones, clinker o cemento, cuando sequeman residuos no se espera que ocurran aumentos en los efectos adversos para la salud. Por lotanto la evidencia analizada en este trabajo indica que los hornos de cemento no poseen un granriesgo en la salud publica cuando se queman residuos peligrosos.

El programa de combustibles alternativos se presenta en la Argentina y en Mendoza como unaalternativa valida y real para el caso de muchos residuos generados actualmente, y que hoy estnsiendo almacenados (en el mejor de los casos) o se le da un destino incierto e incontrolado.

Todos los sistemas a implementar como ya vimos generalmente estn regulados por normasinternacionales con experiencia slida en la materia, en este caso las referidas al uso de hornos dela EPA.

Con respecto a las hiptesis planteadas fueron verificadas puesto que:

H1 : Los residuos comunes y peligrosos presentan una posibilidad concreta de ahorro de energaen la industria del cemento, esta demostrado el ahorro concreto de energa al reducirsignificativamente el consumo de gas y otros combustibles.

1EPA, Bureau of National Affairs, EEUU, 1991, pag. 56

2 Environmental Toxicology International, Op. cit. Pag. 89.

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H2 : El uso de energa alternativa reduce el consumo de gas natural en beneficio de la sociedad,con respecto al gas natural adems de ser escaso y necesario no podemos dejar de lado elDesarrollo Sustentable, es decir pensar en las generaciones venideras, por lo tanto el beneficio ala sociedad es muy importante.

H3 : El horno de Juan Minetti es apto para la destruccin controlada y efectiva de algunosresiduos mencionados en la ley 24051, no cabe duda que la destruccin adems de ser segura ycontrolada son completa por todas las condiciones que los hornos de cemento poseen para esteproceso.

H4 : Los residuos comunes y peligrosos son una alternativa de generacin de energa factible ysegura en Mendoza, finalmente el control de las emisiones de gases, la eliminacin deelementos trazas, los anlisis de lixiviados del clinker el manejo seguro y controlado ha sidodemostrado desde muchos puntos de vista.

Por todo esto esta demostrado que los residuos comunes y peligrosos son una alternativa degeneracin de energa factible y segura obteniendo una solucin al actual problema de loscombustibles, disposicin segura de los residuos y conservacin de los recursos no renovables.

Sistematizacin de Cuadros, Grficos y Tablas

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Traduccin en Ingls de estos contenidos

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