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Redacción y Ejecución de un Proyecto en QuímicaGRADO EN QUÍMICA

9. Impacto Medioambiental de los Procesos Químicos∙ Pag.: 1

TEMA 9. IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DE LOSPROCESOS QUÍMICOS

GRADO EN QUÍMICA

Redacción y Ejecución de un Proyecto en Química



Contenidos

• Análisis medioambiental del ciclo de vida del proceso

• Fuentes de emisión de residuos en la Industria Química

• Estrategias para la minimización de residuos

• Química verde

• Costes ambientales

• Legislación



Análisis del ciclo de vida (ACV)

• El ACV describe los efectos asociados a productos, procesos oactividades durante su ciclo de vida relacionado con el cálculo delas necesidades materiales y energéticas, así como las emisiones alaire, agua y suelo.

• Su objetivo es analizar de forma objetiva y metódica el efectoambiental ocasionado por los productos desde su origen en lasmaterias primas hasta su eliminación final.

• Constituye una herramienta útil dentro de la gestión ambiental dela empresa y debe servir para ayudar en la toma de decisiones.




CICLO DE VIDA DE UN PRODUCTO. FASES

EXTRACCION Y ELABORACIÓNMATERIAS PRIMAS

FABRICACIÓN

TRANSPORTE

DISTRIBUCIÓN

UTILIZACIÓN/CONSUMO

REUTILIZACION/RECICLADO

ELIMINACIÓN RESIDUO

DISEÑO

CICLODE VIDA




ENTRADAS PROCESO SALIDAS

ENERGIA

MATERIAS AUXILIARES

MATERIAS PRIMAS

SUBPRODUCTOS

FABRICACION, ELABORACION Y FORMULACION

ADQUISICION MATERIAS PRIMAS

DISTRIBUCION Y TRANSPORTE

USO/REUTILIZACION/MANTENIMIENTO

RECUPERACION Y RECICLADO

GESTION DE RESIDUOS

EMISIONES ATMOSFERA

VERTIDOS LIQUIDOS

RESIDUOS SÓLIDOS

POLVO, RUIDO, ETC.

SUBPRODUCTOS




El ACV consta de las siguientes fases:

• Definicio n de objetivos y ambito.

• Analisis de inventarios, incluido el flujo de materia y de energia enforma de balance de entradas y salidas a lo largo de todo el ciclode vida.

• Evaluacion de impactos, que comporta una determinacio n de losposibles impactos ambientales.

• Interpretacio n de los resultados, que se utiliza para seleccionarlas variantes mas favorables desde el punto de vista ecologico.




El ACV se realiza de acuerdo con reglas reconocidas, como:

•ISO 14040: Gestio n medioambiental – analisis del ciclo de vida –principios y directrices.

•ISO 14041: Gestio n medioambiental – analisis del ciclo de vida –analisis de inventarios del ciclo de vida.

•ISO 14042: Gestio n medioambiental – analisis del ciclo de vida –evaluacion del impacto del ciclo de vida.

•ISO 14043: Gestio n medioambiental – analisis del ciclo de vida –evaluacion de la mejora del ciclo de vida.






Fuentes de emisión de residuos en la IQ

Fuentes de residuos de procesos:

•Reactores (subproductos).

•Sistemas de separación y recirculación (perdidas de productos).

•Operaciones de proceso (arranques, paradas, cambios de productos,limpieza de equipos, etc).

•Servicios auxiliares (calefacción, refrigeración, agua).




Residuos generados:

•Aguas residuales.

•Gases residuales.

•Residuos líquidos y sólidos.




Aguas de proceso

•Licores madres•Aguas de lavado de la purificación de productos•Condensados de vapores•Agua de enfriamiento•Agua de limpieza de aire de escape / gases de combustión•Agua de limpieza de equipo•Agua de generación de vacío

Aguas de otras fuentes

• Lavado de bases de escape de incineración y servicios

• Acondicionamiento de agua de servicio

• Sangrado de sistemas de alimentación de agua a calderas

• Sangrado de ciclos de refrigeración• Lavado a contracorriente de filtros• Laboratorios• Talleres• Aguas sanitarias• Aguas pluviales

Aguas residuales




Contaminantes presentes en el agua residual:

• Materias de partida sin reaccionar.

• Residuos de productos.

• Compuestos auxiliares.

• Compuestos intermedios.

• Subproductos no deseados.




Caracterización de las aguas residuales:

•Carga y concentración de compuestos individuales.

•Carga hidráulica.

•Efecto y/o potencial sobre el cauce receptor (SST, DQO, DBO, pH, conductividad, temperatura).

•Efecto sobre los organismos del cauce receptor, expresada como datos de toxicidad.



Gases residuales:

•Emisiones conducidas.

•Emisiones difusas (no liberadas através de puntos de emisiónespecíficos como p. ej. chimeneas).

•Emisiones fugitivas (gasesliberados a la atmósfera de formaimprevista o deliberada).

Tratamiento

Prevencióny/o

Minimización





Emisiones conducidas:•Emisiones a través de un conducto de ventilación de un equipo de proceso.

•Gases de combustión de las unidades que suministran energía.

•Gases residuales de equipos de control de emisiones.

•Tail-gas de recipientes de reacción y condensadores.

•Gases residuales de regeneración de catalizadores y disolventes.

•Gases residuales de ventilaciones de almacenaje y manipulación deproductos, materias primas y compuestos intermedios.

•Gases residuales de ventilaciones de purgas o equipos de precalentamientoque solo se utilizan en las operaciones de arranque y parada.

•Descargas de dispositivos de alivio de seguridad.



Emisiones difusas:•Emisiones del equipo de proceso, inherente al funcionamiento de la planta,emitidas desde una superficie grande o a través de aberturas.

•Emisiones no conducidas (ej. pérdidas de trabajo y pérdidas por respiración,cuando no son capturadas y conducidas), de equipos de almacenaje y duranteoperaciones de manipulación (ej. llenado de bidones, camiones o depósitos).

•Emisiones no rutinarias, derivadas de operaciones distintas del procesorutinario en la instalación, incluidas emisiones durante arranques o paradas, ydurante mantenimiento.

•Emisiones de antorchas.

•Emisiones secundarias, derivadas de la manipulación o desecho de residuos(ej. material volátil de alcantarillas, instalaciones de manipulación de aguasresiduales o agua de refrigeración).




Emisiones fugitivas:•Fugas de los equipos, de sellos de bombas y compresores, válvulas, bridas,conectores y otros elementos de conducciones, u otros elementos del equipo,como sellos o tapones de ventilaciones.





Principales contaminantes atmosféricos de procesos químicos ysuministro de energía:•Dióxido de carbono.

•Oxidos de azufre (SO2, SO3) y otros compuestos de azufre (H2S, CS2,COS).

•Oxidos de nitrógeno (NOx, N2O) y otros compuestos de nitrógeno (NH3,HCN).

•Halógenos y sus compuestos (Cl2, Br2, HF, HCl, HBr).

•Compuestos de combustión incompleta, como CO y CxHy.

•Compuestos orgánicos volátiles (COV) y compuestos organosilícicos, quepueden incluir compuestos con potencial cancerígeno.

•Partículas (como polvo, hollín, álcali, metales pesados) con posiblespropiedades cancerígenas.




Gestión de las aguas residuales




Gestión de los gases residuales



Estrategias para la minimización de residuos

• La protección ambiental avanzada se desplaza cada vez más desdemétodos de postproducción (final de línea) a medidas integradasen el proceso.

• Tienen por objeto reducir, o incluso evitar, la producción deresiduos directamente en origen antes de que se conviertan enuna descarga.

• Contribuyen a reducir los costes de las medidas de tratamientoadicionales, así como a aumentar la rentabilidad, aumentando elrendimiento de la producción y/o reduciendo las necesidades dematerias primas.



Estrategias para la minimización de residuos

Ejemplos:•Nuevas vías de síntesis.•Uso de materias primas y agentes de proceso más puros o incluso distintos.•Uso de combustibles más puros o incluso distintos.•Optimización de pasos de proceso.•Mejora de la tecnología de la planta, control de proceso y secuencia de reacciones.•Adaptaciones técnicas al proceso.•Uso mejorado de catalizadores y/o disolventes.•Reciclaje de productos auxiliares (ej. agua de lavado, gases inertes, disolventes,catalizadores).•Reciclaje de residuos inmediatamente durante el proceso.•Uso de residuos como materia prima para otras producciones (integración deproductos in situ y/o externamente).•Uso de residuos para generación de energía.



Química verde

• La Química Verde (también llamada Química Sostenible) consiste en unafilosofía química dirigida hacia el diseño de productos y procesos químicosque implica la reducción o eliminación de productos químicos peligrosos(para los materiales, las personas y el medioambiente).

• Se centra en las reacciones y procesos que se llevan a cabo en laIndustria Química e industrias afines. Es necesario distinguirla de laQuímica Ambiental, que estudia el comportamiento de los compuestosquímicos (naturales o sintéticos) en el medioambiente.

• Tiene un carácter preventivo (evitando, en la medida de lo posible, lageneración de productos peligrosos), mientras que la remediaciónmedioambiental se dirige hacia la eliminación de productos dañinos que yase han vertido a la naturaleza.



Química verde

LOS DOCE PRINCIPIOS DE LA QUÍMICA VERDE:1. Es mejor prevenir la formación de residuos que tratar de limpiar tras su formación.2. Lo métodos sintéticos deben ser diseñados para conseguir la máxima incorporación en el producto final de todaslas materias usadas en el proceso.3. En cuanto sea posible, se deben diseñar metodologías sintéticas para el uso y la generación de substancias conescasa toxicidad humana y ambiental.4. Se deben diseñar productos químicos que, preservando la eficacia de su función, presenten una toxicidad escasa.5. Las substancias auxiliares (disolventes, agentes de separación, etc.) deben resultar innecesarias en lo posible y,cuanto menos deben ser inocuas.6. Las necesidades energéticas deben ser consideradas en relación a sus impactos ambientales y económicos yminimizadas. Los métodos sintéticos deben ser llevados a término a temperatura y presión ambiente.7. Las materias de partida deben ser renovables y no extinguibles, en la medida que esto resulte practicabletécnica y económicamente.8. La formación innecesaria de derivados (bloqueo de grupos, protección/desprotección, modificación temporal deprocesos físicos/químicos) debe ser evitada en cuanto sea posible.9. Los reactivos catalíticos (tan selectivos como sea posible) son superiores a los estequiométricos.10. Los productos químicos han de ser diseñados de manera que, al final de su función, no persistan en el ambiente,sino que se fragmenten en productos de degradación inertes.11. Se deben desarrollar las metodologías analíticas que permitan el monitoreo a tiempo real durante el proceso y elcontrol previo a la formación de substancias peligrosas.12. Las substancias y las formas de su uso en un proceso químico, deben ser elegidas de manera que resulte mínimala posibilidad de accidentes.



Costes ambientales

• Los costes externos o externalidades –también llamados costesambientales- incluyen aquellos costes y beneficios que resulten delas actividades productivas, de distribución y de consumo pero queno se consideran en los costes privados de estas actividades.

• Esos costes son soportados por la sociedad en general, o porindividuos que necesariamente no son los usuarios de laproducción.

• Las externalidades están normalmente asociadas con impactos enla salud, medioambientales y estéticos debido a las emisiones a laatmósfera, contaminación de las aguas, deposición de desechos ycambios en los usos de la tierra.



Costes ambientales

¿Cómo estimar las externalidades?• Cuantificar los Impactos (casos/año)• Estimar Costes ($/caso)

¿Para qué?• Decisiones de inversión• Evaluación de tecnologías• Internalización de costes externos• Análisis coste-beneficio• Indicadores de bienestar y sostenibilidad



Costes ambientales

PROCESO QUÍMICO

Calentamiento globalSmog fotoquímicoDestrucción de O3Deposición ácida

ToxicidadEtc.

Perjuicios a lasalud y a losecosistemas

COSTE EXTERNO AMBIENTAL

CAUSA

ALTERACIÓNEFECTO

VALORACIÓN ECONÓMICADEL DAÑO OCASIONADOINTERNALIZACIÓN DE COSTES

EXTERNOS



Costes ambientales

• Principio vigente: El que contamina paga. Sin embargo, lalegislación en general está destinada a contener la contaminación,no a reparar los daños consiguientes, por muy pequeños que seanéstos.

• En la práctica: El que contamina “poco” (< VLE) no paga o inclusoobtiene beneficios, caso del CO2. El que contamina “mucho” (> VLE)paga pero en provecho de alguna o algunas Administraciones delEstado o de algún otro productor (caso del CO2). Su contribuciónno se destina, al menos directamente, a remediar los daños quepudiera haber causado.



Costes ambientales

• Tendencia: Búsqueda de un sistema para cuantificar el efecto quela contaminación asociada a la actividad productiva tiene sobre lasalud y el medio ambiente, de tal forma que aquél (el efecto) sepueda valorar económicamente como un coste, destinadodirectamente a remediar el mal causado. Esta política se conocecomo “Internalización de costes externos”, ambientales en estecaso.

• Beneficiarios de esta política: Los ciudadanos, el medio ambiente ytodos aquellos fabricantes de productos “ limpios ” , como lasenergías renovables, cuyos costes por este concepto son casinulos.



Costes ambientales

• En 1991, la Unión Europea y el Departamento de Energía deEstados Unidos lanzaron un proyecto de investigación conjuntacuyo principal objetivo fue realizar una evaluación comparativa deriesgo de diferentes sistemas de energía, incluyendo, entre otros,el carbón y los ciclos de combustible nucleares.

• La intención fue desarrollar una metodología común y rigurosa quepudiera ser aplicada para determinar los costes externos de lageneración de electricidad en Europa y Estados Unidos.

• Los trabajos posteriores se han concentrado en un procedimientode estimación estándar para la valoración de los costes externos,con la meta final de integrar estos costes a las políticas locales ynacionales relacionadas con el manejo de la energía, suplanificación y expansión.

Fuente: http://www.externe.info/



Legislación

Un proyecto, en el momento actual, precisa de los siguientespermisos ambientales:

•Declaración de Impacto Ambiental que debe emitir el Ministeriode Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.

•Autorización Ambiental Integrada que debe emitir el ÓrganoAmbiental Competente de la Comunicad Autónoma con carácterprevio a todas las autorizaciones y licencias necesarias.



Legislación

Evaluación del Impacto Ambiental

•Conjunto de estudios y análisis técnicos que permiten estimar los efectosque la ejecución de un determinado proyecto puede causar sobre el medioambiente.

•Desde el año 1986 está incorporada a la normativa española en lo que serefiere a la evaluación de impacto ambiental para proyectos y actividadesespecíficas y, desde el año 2006, también para Planes y Programaselaborados por la Administración.

•Real Decreto Legislativo 1/2008, de 11 de enero, por el que se aprueba eltexto refundido de la Ley de Evaluación Ambiental de proyectos (BOE nº 23de 26/01/2008)

Fuente: http://www.mma.es/portal/secciones/evaluacion_ambiental/



Legislación

Estudio de Impacto Ambiental

•Es el documento técnico que debe presentar el titular del proyecto, y sobrela base del que se produce la Declaración de Impacto Ambiental.

•Este estudio deberá identificar, escribir y valorar de manera apropiada, yen función de las particularidades de cada caso concreto, los efectosnotables previsibles que la realización del proyecto produciría sobre losdistintos aspectos ambientales (efectos directos e indirectos; simples,acumulativos o sinérgicos; a corto, a medio o a largo plazo; positivos onegativos; permanentes o temporales; reversibles o irreversibles;recuperables o irrecuperables; periódicos o de aparición irregular; continuoso discontinuos).



Legislación

Declaración de Impacto Ambiental

•Es el pronunciamiento de la autoridad competente de medio ambiente, en elque, de conformidad con el artículo 12 del Real Decreto Legislativo 1/2008,se determina, respecto a los efectos ambientales previsibles, la convenienciao no de realizar la actividad proyectada, y, en caso afirmativo, lascondiciones que deben establecerse en orden a la adecuada protección delmedio ambiente y los recursos naturales.



Legislación

Prevención y Control Integrado de la Contaminación (Ley IPPC)

•La nueva Directiva 2008/1/CE del Parlamento Europeo y el Consejo, de 15de enero de 2008, es el texto refundido de La Directiva 96/61/CE, dePrevención y Control Integrados de la Contaminación (Ley IPPC), y lasmodificaciones que a lo largo de los años ésta ha ido sufriendo.

•El objetivo de la ley IPPC es “evitar o, cuando ello no sea posible, reducir ycontrolar la contaminación en su conjunto, mediante sistemas de prevención ycontrol que eviten su transmisión de un medio a otro”.

•Define importantes actuaciones como son la necesidad de obtención de laAutorización Ambiental Integrada (AAI), para poder iniciar la actividad, elconcepto de las Mejores Técnicas Disponibles (MTD) como medida deprotección del medio ambiente y la transparencia informativa (PRTR).Fuente: http://www.mma.es/portal/secciones/calidad_contaminacion/ipcc/



Legislación

Autorización Ambiental Integrada (AAI)

•Es una nueva figura de intervención administrativa que, para lasinstalaciones afectadas, sustituye al conjunto de autorizaciones ambientalesexistentes hasta el momento, y que establece un condicionado ambiental parael funcionamiento de complejos industriales. Esta autorización se otorga concarácter previo a otras autorizaciones o licencias sustantivas exigibles, comolas reguladas por la Ley 21/1992 de Industria y las licencias municipales deactividades clasificadas y que con carácter vinculante para todo lo relativo alcondicionado ambiental.

•La AAI incluye todos los aspectos ambientales, y aquellos otros relacionadosque consideren las autoridades ambientales competentes, de acuerdo con lalegislación básica estatal y las correspondientes autonómicas.



Legislación

Mejores Técnica Disponibles (MTD)

•Se puede definir como Mejores Técnicas Disponibles aquellas tecnologíasutilizadas en una instalación junto con la forma en que la instalación estédiseñada, construida, mantenida, explotada y paralizada, y siempre que seanlas más eficaces para alcanzar un alto nivel de protección del medio ambienteen su conjunto y que puedan ser aplicadas en condiciones económica ytécnicamente viables.

•Los documentos que recogen estas MTD en el ámbito europeo son losdenominados documentos BREF, hay 33 aprobados ya por la Comisión Europeay actualmente están en revisión 9 de ellos.



Legislación

Registro de Emisiones y Fuentes Contaminantes (PRTR)

•PRTR-España es, a partir del 1 de enero de 2008, el nuevo Registro Estatalde Emisiones y Fuentes Contaminantes que sustituye al anterior registroEPER-España, cumpliendo el Reglamento (CE) 166/2006 E-PRTR y el RealDecreto 508/2007, de 20 de abril, por el que se regula el suministro deinformación sobre emisiones del Reglamento E-PRTR y de autorizacionesambientales integradas.

•En este registro, se pone a disposición del público información sobre lasemisiones de contaminantes y transferencias de residuos fuera delemplazamiento, de todos aquellos complejos industriales que realicen algunade las actividades contempladas en el reglamento europeo y en la legislaciónespañola, siempre que se superen los umbrales de información establecidos.



Fuentes de información

• Mejores Técnicas Disponibles de referencia europea. Sistemas deGestión y Tratamiento de Aguas y Gases Residuales en el SectorQuímico. Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino,2009.

• Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.http://www.marm.es/

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