Tema : Pollution Prevention / WM /Ind. Ecology Dr. Omar Romero Hernández 1/1/ TEMA 6 PREVENCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN (Pollution Prevention), MINIMIZACIÓN

Tema : Pollution Prevention / WM /Ind. Ecology Dr. Omar Romero Hernández

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TEMA 6

PREVENCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN

(Pollution Prevention),

MINIMIZACIÓN DE DESECHOS (Waste Minimisation)

y

ECOLOGÍA INDUSTRIAL

(Industrial Ecology)


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Prevención de la Contaminación

Curiosamente, es más fácil encontrar esta metodología por su nombre en ingles:

Pollution Prevention (PP)

o también P2

Esta metodología surge como una de las principales respuestas empresariales de la década de los noventas.

La premisa principal es que es más atractivo y barato evitar la formación de contaminantes que dedicar grandes cantidades de recursos en sistemas de tratamiento y control de emisiones.


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Es la reducción del uso de materiales tóxicos o del daño ambiental antes de manejar, almacenar, transportar, tratar o desechar el producto. Esto incluye cambios en la producción al modificar:1. Tecnología 2. Materiales

3. Procesos 4. Operaciones


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Prevención de la Contaminación no es:

Prácticas aplicadas después de que se generan los desechos o después de que salga de la fábrica. No promueve ni necesita de lo siguiente:

1. Incineración de desechos para recuperar energía.

2. Intercambiar basura de un medio a otro.

3. Reciclado fuera de las instalaciones de la fábrica.

4. Manejo de emisiones al final del tubo (end-of-pipe)


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Prevención de la ContaminaciónDefinición de Tecnologías Limpias:

Existen muchas definiciones, sin embargo todas incorporan las siguientes dos ideas:

1. Enfásis en la generación de menor cantidad de desperdicio y en el consumo de menos materia prima y energía.

2. También se le da énfasis a evitar las emisienes al final del tubo.

También se considera que:

No puede haber un proceso totalmente limpio. Siempre hay emisiones.

Una vez creados los residuos no pueden ser destruidos.


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¿Por qué no se usan con frecuencia las tecnologías limpias?

•Poca apreciación de los beneficios económicos de los sistemas contables ya que estos no toman en cuenta los costos ambientales en la producción.

•Prioridades de competencia en producción.

•La creencia en que cumplir con la cantidad contaminación legalmente permitida es suficiente.

•Datos incompletos sobre las fuentes exactas y sobre la cantidad de los residuos.


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¿ Porque deberíamos adoptar las tecnologías limpias ?

Por interés propio: Muchas empresas han visto que les conviene minimizar los desechos (3M, Dow, IBM, Apple, Dupont…). El “Responsible Care Programme” es un buen ejemplo de cómo la industria manufacturera ha aceptado estos programas.

Por razones económicas: Tener desperdicios nos dice que hay ineficiencias y esto cuesta dinero. Al reducir los desperdicios se evitan muchas multas ambientales. 3M manifiesta haber ahorrado más de 300 millones de dólares por haber eliminado desechos.


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¿ Porque deberíamos adoptar las tecnologías limpias ?

Legislación: EU: Pollution Prevention Act

MEX: Programa Industria Limpia

Opinión de la sociedad: El comportamiento del cliente puede estar relacionado con el desempeño ambiental de la empresa.

Grupos de presión que demandan una solución para los problemas ambientales.


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¿Qué incentiva la implementación de las tecnologías limpias?

• Mejora las finanzas asociadas al proceso

• Bajos costos por tratamiento de residuos

• Bajos costos por desecho de residuos

• Reduce las obligaciones ante la ley

• Reduce el riesgo de multas

• Hace que el público esté satisfecho


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Cinco Razones o causas por las que se está implementando el concepto de PP:

1. Mayor número de regulaciones y leyes ambientales

2. Un costo cada vez mayor de los sistemas de control de contaminates (especialmente cuando se trabaja a altos porcentajes de remoción)

3. Mayor control y atención del gobierno a las operaciones industriales

4. Mayor conciencia de las empresas por el valor económico y social que representan las acciones P2

5. Mayor preocupación de la sociedad por la sustentabilidad del planeta


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Comparativo entre los aumentos en (i) Leyes y reglamentos Ambientales y (ii) Población

0

510

1520

25

3035

40

1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020

Leyes yReglamentos

Población (x10 mill.)


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Prevención de la ContaminaciónJerarquía para el Manejo de Residuos

Elimination

Source Reduction

Recycling

Treatment

Disposal

Complete elimination of waste.

The avoidance, reduction or elimination ofwaste, generally within the confines of the production unit, throughchanges in industrial processes or procedures.

The use, re-use and recycling of wastes forthe original or some other purpose such as input material, materialsrecovery or energy production .

The destruction, detoxification, neutral-ization etc., of wastes into harmless substances.

The discharge of wastes into the air, wateror land in properly controlled or safe ways such that compliance isachieved.

TOPPRIORITY

LOWERPRIORITY


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EJEMPLOS:

Reducción en el origen : Mejorar las técnicas de compra puede prevenir que los materiales se conviertan en desechos por estar fuera de la fecha de uso.

Menos empaque puede resultar en un menor desecho debido al empaque.

Reciclado: Los solventes usados pueden ser separados de un proceso y usados de nuevo.

Los tres mejores ejemplos son el vidrio, el metal y el papel.


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EJEMPLOS:

Tratamiento: Métodos de final del tubo (end-of-pipe).

Los desechos sólidos pueden pasar por un proceso anaeróbico donde el metano va a ser producido y después quemado para ser convertido en energía.

Desecho: Tiraderos e incineración.


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Prevención de la Contaminación:Escalas de Estudio y Análisis

• MACRO-ESCALA: Análiza sectores industriales y parques industriales. Industrial Ecology es una disciplina de mayor interes.

• Meso-escala: Análiza principalmente operaciones unitarias (Unit Operations) o secciones particulares de un proceso

• Micro-escala: Analiza interacciones moleculares o reacciones químicas. Los cambios en proceso se realizan principalmente a nivel de reactivos.


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Mat. Primas

Energia

Agua +Aire

Emisiones al Aire y Calor de Desecho

PRODUCTOS

Emisiones sólidas

Emisiones líquidasCatalizadoresy solventes

Prevención de la Contaminación:Análisis de Procesos (Macro-Escala)

INDUSTRIAS


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Proceso

Mat. Primas

Energia

Agua +Aire


PRODUCTO

Emisiones sólidas


Prevención de la Contaminación:Análisis de Procesos (Meso-Escala)


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REACCIONES QUÍMICASCxHx + O2 CO2 + H2O

Mat. Primas

Energia

Agua +Aire


PRODUCTO

Emisiones sólidas


Prevención de la Contaminación:Análisis de Procesos (Meso-Escala)


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Otros nombres bajo los cuales puede referirse el concepto de Pollution Prevention (PP) son:

Waste Minimisation (Minimización de residuos)

Source Reduction (Reducción en la fuente)

Clean Technology (Tecnologías Limpias)

Green Manufacturing (Manufactura Verde)


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MINIMIZACIÓN DE DESECHOS

INTRODUCCIÓN

En cualquier sistema de minimización de desechos la primera preocupación debería ser reducir la cantidad de residuos producidos.


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Minimización de DesechosRAZONES A FAVOR :

1.- La generación de grandes volúmenes de desperdicio se correlaciona con el consumo de recursos.

2.- La energía requerida para tratar desperdicios es proporcional a las cantidades tratadas y aumenta exponecialmente al incrementar la dilución de los desechos.

3.- El incremento en los costos para el tratamiento, el almacenamiento y desecho de los residuos.

4.- El incremento en la presión de la opinión pública y de las leyes.

5.- La necesidad de aumentar las ganancias (recuerde que los residuos son equivalentes a la ineficiencia)


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Minimización de Desechos

Ejemplo:

“A chemical company uses 2 kg reactants and 5 kg of solvent per kg of finished product manufactured. Examine the waste minimisation alternatives if the relevant production and pricing data are as follows”:Solvent purchase price: $2/kgIncineration cost of solvent: $0.5/kgReactant costs: $20/kgProduct purification costs: $10/kgSolvent losses during processing: 5%Product sales price: $100/kgProduction rate: 10,000 kg/yr


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Minimización de DesechosSolution (1/2):

Current economics:Reactants: 20,000 kg at $20/kg = $ 400,000Solvents : 50,000 kg at $2/kg = $ 100,000Incineration: 0.95x50,000 at $0.5/kg= $ 23,500Separation: 10,000 kg at $10/kg = $ 100,000TOTAL: $ 623 500

PRODUCT: $1,000,000

PROFIT: $ 376,500


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Minimización de DesechosSolution (2/2): Waste minimisation options:

A) Increase conversion: For a 10% increase 2 kg reactants yields 1.1 of product. Thus:

Sales revenue: 11,000 kg at $100/kg = 1,100,000Thus new profit is: $476,500

B) Recover solvents (assume 90% eff.)

Quantity recovered: 0.9 (0.95x50,000) =42750 kg/yr

Savings in purchase: 42750 x $2 = $85,500

Saving is incineration: 42750 x 0.5 = $21375

Total savings: $106,875


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Minimización de DesechosSolution (3/3): Waste minimisation options:

C) Increase separation efficiency (20%):

Savings: 10000 x 0.2 at $2 = $20,000

D) Eliminate losses:

50 000 x 0.05 = 2500 kg at $2/kg = $5000


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ELEMENTOS DE UN PROGRAMA DE MINIMIZACIÓN :


Reducción en el origen

Reciclado

Importancia dada al ambiente

Orden de Exploración

Mayor Menor

ÚltimoPrimero


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Todos estos enfoques están orientados a la minimización de desechos. Esto no necesariamente implica la minimización del impacto ambiental.

Prevención de la Contaminación Minimización de Desechos


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ECOLOGÍA

INDUSTRIAL


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La Ecología Industrial (EI) es una disciplina científica a macro-escala, encargada de analizar los sistemas industriales de forma integral, es decir, considerando no sólo al sistema de forma aislada, sino tomando también en cuenta su entorno, tanto tecnológico como ambiental y las interacciones que existen entre ambos.

ECOLOGÍA INDUSTRIAL (Industrial Ecology)


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El objetivo principal de la EI es la optimización en el manejo de flujos de materiales y energía, utilizando de forma más eficiente los recursos y evaluando los factores económicos que inciden en su implementación.


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Principios de la EI:• Todo lo que se genera en un proceso

industrial tiene valor.• El desecho de una empresa puede llegar a

ser útil para otra.• Todo o casi todo puede ser reutilizado• El potencial que tienen los contaminantes

para recuperarse depende de su concentración y su valor en el mercado.


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• Parques Eco-Industriales:

Son comunidades de negocios que cooperan entre sí y con la comunidad local, para compartir recursos eficientemente y así conseguir ganancias económicas, mejoras en la calidad ambiental y desarrollo en los recursos humanos involucrados


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Ejemplo:The Kalundborg Park (Dinamarca)

Este es el primer parque eco-industrial y representa un gran grado de integración de materiales entre diferentes empresas.


34/The Kalundborg Industrial Park


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- Asnæs power station - the largest coal-fired plant producing electricity in Denmark.

- Statoil - an oil refinery belonging to the Norwegian State oil company.

- Novo Nordisk - multi-national biotechnology company that is a leading producer of insulin and industrial enzymes.

- Gyproc - a Swedish company that produces plasterboard for the building industry.

- The town of Kalundborg, which receives excess heat from Asnaes for its residential district heating system.

- Bioteknisk Jordrens - a soil remediation company.


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Intercambio de Desechos

Se ha estimado que al intercambiar desechos, la industria en EUA ahorra anualmente $27 millones de dólares y la energía equivalente a 100,000 de barriles de petróleo.

El potencial todavía es mucho mayor…


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Intercambio de Desechos:

Ejemplo: Una planta eléctrica en North Carolina redujo sus costos de disposición de residuos y generó ingresos de $2.5 millones de dólares anuales por la venta de cenizas (fly ash y bottom ash).

Las cenizas se utilizaron en Portland para elaborar cemento, concreto, plásticos y para actividades de pavimentación.


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Dilución y Valor: El Diagrama de Sherwood

Los desechos industriales sirven en menor o mayor medida como materia prima, dependiendo no solamente de la masa de los recursos presentes, sino también de su concentración.

La siguiente figura muestra que los recursos que están presentes a muy bajas concentraciones se recuperan sólo si su precio de venta es alto, mientras que los recursos que están presentes a altas concentraciones pueden ser vendidos a un precio bajo.



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El Diagrama de Sherwood


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Otros factores que influencian la recuperación de desechos:

(a) Se necesita información sobre las tasas de los flujos y su composición para poder realizar las evaluaciones adecuadas.

(b) Cualquier práctica que conduzca a mayores concentraciones de materiales en el flujo de desperdicios permitirá una mayor recuperación económica.

CASO DE ESTUDIO: ECOLOGÍA INDUSTRIAL DEL PLOMO


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Un modelo simplificado del proceso de Ecología Industrial del Plomo (tons por año)


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Extracción, uso y disposición mundial del plomo en 1990 (miles de toneladas)


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Parque Eco-Industrial Prototipo – Bronwsville, Texas/Matamoros, México

•Se estudió el área del puerto de Brownsville porque ofrece un acceso fácil al canal del puerto y está cerca de una base industrial, además de poseer una importante red de carreteras y un puente internacional que lo conecta con México. •Tiene un sitio asignado ya para la ubicación de nuevas compañías y varias industrias quieren participar juntas sin tener que cambiarse de lugar.


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Desagüe de aceite

Desagüe de solvente

Desperdicio de asfalto

Parque Eco-Industrial – Bronwsville, Texas/Matamoros, México


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1. La Planta de Energía por medio de tubería reparte vapor a la Refinería y al Depósito de Tanques. El condensado se retorna a la Planta de Energía para generar más vapor.

2. La Compañía de Piedra reparte piedra caliza a la Planta de Energía y para la Planta Depuradora.

3. La Fábrica de Tabiques de yeso recibe el desagüe de sulfato de calcio de la Planta de Energía.


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4. La Planta de Tratamiento provee agua limpia a la Refinería. Las Recicladoras de solvente y aceites reciben los desechos de estos productos de las industrias del Parque y los venden como producto recuperados a menor precio.

5. La Compañía Química envía su desagüe de Sulfato de Calcio a la fábrica de tabiques de yeso, la industria de Procesamiento de mariscos, envía agua de refrigeración a la Textil.

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