La evaluación de medidas para el tratamiento de residuos de plantas sujetas a autorización

AutorDietrich Brune
CargoITAS

Asunto: La reducción de los residuos por reciclado es actualmente una estrategia muy aceptada. Las distintas leyes y ordenanzas a nivel de la UE y en los diferentes Estados Miembros requieren las medidas correspondientes por parte de todos los que manipulan y producen residuos. Las autoridades competentes autorizan y supervisan las medidas de reciclado individuales- al menos en el caso de plantas sujetas a procedimientos de autorización. Los indicadores significativos de la calidad de las opciones de reciclado así como de otras medidas de reducción pueden facilitar el necesario proceso de negociación entre compañías y autoridades supervisoras.

Relevancia: Las autoridades competentes que se encargan de autorizar y supervisar los asentamientos industriales tienen que evaluar las medidas de reciclado propuestas y comparar los impactos medioambientales de estas medidas con otras opciones para la prevención de residuos o tratamiento de los mismos. Este proceso de evaluación debe llevarse a cabo dentro de un período de tiempo razonable. En consecuencia, se necesita una herramienta para ayudar a identificar las mejores opciones para el reciclado y el tratamiento de los residuos. Esta herramienta deberá ser fácilmente manejable por las autoridades y por las compañías implicadas y también servir de ayuda a las negociaciones necesarias.

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Introducción

El artículo 3 de la directiva IPPC (96/61UE) exige un examen de la posibilidad de evitar los residuos o, si no la hay, de su reutilización. Si la reutilización o el reciclado no son técnica o económicamente factibles, los residuos deben tratarse reduciendo al mínimo cualquier posible impacto medioambiental. Además, el uso de la energía debería ser lo más eficaz posible. Por otra parte, la legislación nacional a veces exige que los operadores de los procesos de reciclado se aseguren de que la medida propuesta sea factible tecnológicamente, sostenible económica y ecológicamente, de que el procedimiento sea de elevada calidad y de que haya un mercado para los productos resultantes.

Existe una gran variedad de procesos de reciclado, que difieren no sólo en el tipo de tecnología empleada sino también en la necesaria aportación de energía y de otras materias primas, en los productos resultantes y en las inevitables emisiones y residuos secundarios restantes. Como consecuencia, las autoridades de supervisión y autorización se enfrentan a la cuestión de cómo evaluar los diferentes procesos de reciclado y compararlos con otras medidas de reducción de residuos.

Esto es especialmente relevante en el contexto de la Directiva IPPC y de las regulaciones nacionales para opciones y procesos de reducción de residuos y de reciclado respetuosos con el medio ambiente. En Alemania, la reciente ley de "economía de ciclos" subraya la prioridad dada a la prevención y reciclado de residuos, pero también exige investigar si un cierto tipo de tratamiento de los residuos puede no ser la mejor solución medioambiental. En otras palabras, la ley no sólo exige que las medidas planificadas sean técnica y económicamente factibles, sino que además obliga a la compañía implicada a demostrar que las medidas de reciclado previstas conducen a un proceso de reciclado de gran calidad y con el máximo respeto al medio ambiente (Artículo 5 de la ley).

Problemas similares se derivan también de consideraciones más generales. El elevado nivel de las tecnologías de reciclado existentes, los logros conseguidos en la mejora de la calidad medioambiental y los esfuerzos de las compañías para reducir su consumo de recursos implican que no siempre se puedan hacer recomendaciones claras. En muchos casos la complejidad de los procesos a evaluar y la variedad de las condiciones límite a considerar hacen difícil una decisión simple. Además, los objetivos de calidad medioambiental y/o las cargas medioambientales tolerables pueden variar enormemente entre las regiones, lo que constituye una complejidad adicional.

Un método usado a menudo para resolver este tipo de problema es la evaluación del ciclo de vida (LCA). Este método, cuando se usa adecuadamente con alternativas de investigación bien definidas y con límites de sistemas aceptables, puede dar resultados razonables que pueden aceptarse incluso en situaciones controvertidas. Sin embargo, en la mayoría de los casos, el tiempo requerido para completar un estudio de este tipo y su necesidad de información completa, reducen su atractivo en la concesión diaria de autorizaciones. Además, este tipo de análisis sólo puede llevarse a cabo por grupos de investigación especialmente entrenados que pueden no encontrarse en las compañías normales. Esto a su vez impide a las compañías prever las decisiones de la autoridad y en consecuencia eliminar opciones que presumiblemente no serían aceptadas.

El indicador de Necesidad de Energía Total (GER)

Para superar estas dificultades puede utilizarse un indicador ampliamente aceptado. Se utilizan muchos indicadores, por ejemplo, para evaluar la situación económica de empresas y de economías políticas completas (uno de los mejor conocidos es el PIB ), para el rendimiento de sistemas técnicos (por ejemplo, factores de eficacia) y para evaluaciones de la calidad de sectores medioambientales (por ejemplo, parámetros como la DBO para la calidad del agua). Para la comparación de los diferentes sistemas de conversión de energía, se ha desarrollado el indicador de Necesidad de Energía Total (GER) que ahora está muy aceptado. Este indicador representa "todos los gastos evaluados como entradas de energía primaria que se derivan o pueden atribuirse a la producción, uso y distribución final de mercancías y productos económicos". Una razón para definir este indicador de este modo ha sido la necesidad de comparar los sistemas de generación de electricidad basados en diferentes fuentes de energía primaria, donde los gastos de energía para la construcción y el funcionamiento de una planta se han incluido y comparado con la cantidad neta de electricidad generada. Para que las comparaciones de productos sean posibles, tienen que incluirse el proceso de tratamiento de residuos o el método de eliminación final.

La metodología para la definición de este indicador se ha desarrollado en los últimos cinco años(VDI (1997), VDI (1995), Hagedorn y col. (1992)) en estrecha colaboración entre institutos de investigación, oficinas gubernamentales, organizaciones técnicas y la industria. Básicamente el cálculo se divide en tres etapas:

Determinación de todas las entradas de energía durante la producción de un bien; esto incluye todos los usos de la electricidad, de diferentes combustibles y los llamados gastos no energéticos, evaluados como entradas de energía primaria. Esto último puede, por ejemplo, incluir edificios, transformadores, productos semiacabados y sustancias auxiliares.

Determinación de todas las entradas de energía durante el uso del producto (en el caso de producción de electricidad esto incluye la energía necesitada durante el funcionamiento de la planta);

Determinación de todas las entradas de energía durante el tratamiento de los residuos derivados del producto mismo o de otras fuentes de residuos, tales como máquinas, edificios y otras que pueden atribuirse al producto.

En las tres etapas tienen que incluirse los gastos no energéticos de los portadores de energía. La suma de los gastos de energía así determinada representa la Necesidad de Energía Total. En el caso de plantas de conversión de energía, se tiene que comparar el valor del GER con la cantidad de energía producida durante el tiempo total de vida de la planta, con el fin de poder determinar si la planta producirá más energía comercializable que la que consume (factor de producción). Un estudio reciente compara diferentes módulos fotoeléctricos de la planta fotoeléctrica de Toledo/España (KOHAKE y col., 1997).

Para el reciclado de residuos y los procesos de tratamiento de residuos, se puede asumir que en muchos casos las principales cargas medioambientales se derivan del uso de la energía. Esto es obvio en el caso de la incineración de residuos, (considerando que los residuos pueden representarse como combustible), pero puede extenderse a muchos otros procesos. Esto último puede demostrarse considerando las categorías de impacto que se han identificado como más importantes y razonables en la normalización del proceso LCA. En la Tabla 1 se presenta una comparación:

Tabla 1: Categoría de impactos cubierta por GER

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Categoría de impacto

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Representada
por GER

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Parámetros cubiertos

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Parámetros no cubiertos

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emisiones

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parcialmente

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Nox, CO2, SO2

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metales pesados, etc.

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ahorro de recursos naturales

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parcialmente

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combustible

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minerales

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energía

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acumulación de contaminantes

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no

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consumo de recursos

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parcialmente

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energía para provisión de recursos

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destrucción de la naturaleza

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no

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efecto invernadero

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parcialmente

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no regenerativo

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regenerativo

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disminución de ozono

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no

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acidificación

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parcialmente

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SO2

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Cl

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eutrofización

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parcialmente

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por el aire

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Agua (p.e. fosfatos)

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toxicidad para los organismos (ecotoxicidad)

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parcialmente

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toxicidad para las personas
(toxicidad humana )

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parcialmente

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nieblas estivales

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parcialmente

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NOx

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hidrocarburos

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ruido

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no

La columna 2 de la Tabla 1 muestra si los impactos pueden resultar directamente del uso de la energía o, para un impacto dado, pueden derivar de una cantidad de energía equivalente calculada. La Tabla muestra claramente que para varias categorías de impactos el GER no representa cargas medioambientales. Por consiguiente, debe ser complementado con otros instrumentos o indicadores. Esto es especialmente relevante en el caso de Alemania, donde la "ley de economía de ciclos" exige que las autoridades competentes investiguen la inocuidad medioambiental de las actividades de reciclado propuestas y que las comparen con otras opciones. En un proceso de investigación en marcha, las autoridades alemanas están intentando encontrar una solución considerando cuestiones adicionales relativas a estas categorías de impactos. Como primera aproximación se han formulado las categorías siguientes:

Emisiones:

En un proceso de reciclado, aparte de las emisiones del suministro de energía y del tráfico, ¿están presentes emisiones de sustancias cancerígenas o mutágenas? Las listas de sustancias pertinentes pueden encontrarse en las normas sanitarias en vigor.

¿Existen diferencias importantes en el uso de recursos de energía renovable entre las diferentes opciones de reciclado? Esta cuestión se ve estimulada por la representación limitada del efecto invernadero por el GER.

¿Se liberarán cantidades significativas de metano o de otros gases de efecto invernadero?

Estas emisiones que surgen aparte del consumo de energía deben identificarse; las emisiones equivalentes de CO2 que contribuyen en igual medida al efecto invernadero pueden calcularse y a su vez convertirse en equivalentes de energía.

¿Habrá vertidos significativos de nitratos, fosfatos, contaminantes amónicos u orgánicos hacia los cursos de agua? Deberán demostrarse los parámetros suma de la DBO y de la DQO.

Ahorro de recursos naturales

¿Existen ahorros significativos de recursos naturales no energéticos para las diferentes opciones de reciclado?

Aquí los recursos a mencionar son principalmente el agua y las sustancias minerales.

Destrucción de la naturaleza

¿Hay una destrucción de la naturaleza considerablemente menor para una opción de reciclado alternativa?

Como categoría importante deberá considerarse el uso de áreas no desarrolladas (no utilizadas para viviendas, etc.,).

Acumulación de contaminantes

¿Se acumulan los contaminantes en un producto de un proceso de reciclado, lo que puede conducir a un impacto sobre el medio ambiente cuando este producto se utiliza o finalmente se elimina?

Deben identificarse y evaluarse las posibles acumulaciones.

La evaluación de este procedimiento de GER con cuestiones adicionales tendrá lugar en varias etapas:

En la primera etapa, el cálculo de GER conducirá a una clasificación inicial de las diferentes opciones de reciclado. En la etapa siguiente se contestarán los interrogantes. Si todas estas respuestas son negativas , entonces el valor de GER será representativo para las diferentes opciones.

Si algunos interrogantes se han contestado con un "sí" debe decidirse si se apoya o no la clasificación de GER. Si no se apoya, se necesita información adicional para llegar a una decisión. Si no se puede completar esta última etapa, bien porque no se dispone de la información detallada necesaria o bien porque no puede hacerse la valoración debido a la complejidad del problema, se han alcanzado los límites de este sencillo procedimiento de evaluación.

Perspectivas

Son posibles varias ampliaciones al concepto del GER que podrían evitar la complejidad de un LCA completo con sus correspondientes exigencias de datos. Un primer paso podría ser la transformación del GER en un índice general de energía que podría incluir los impactos sobre el medio ambiente de otros procesos consumidores de energía importantes, como el transporte y la generación de electricidad con una mezcla de energía primaria.

Otra extensión podría ser el cálculo de una contribución específica de un impacto comparada con un impacto existente y/o comparada con una figura más general, como por ejemplo, la emisión promedio por persona y/o por día.

Un desarrollo más elaborado sería la inclusión de emisiones y recursos consumidos en diferentes etapas de producción de las materias necesarias para el proceso de reciclado. Esto puede incluir, por ejemplo, las emisiones y consumo de recursos necesarios para fabricar toda la maquinaria necesaria para desmantelar productos complejos y para procesar las fracciones resultantes, como en el caso de residuos de productos eléctricos y electrónicos. Todas estas emisiones resultantes de producciones diferentes que pueden atribuirse al producto investigado, pueden calcularse, al menos en principio, utilizando tablas de input/output para la economía pertinente. Un ejemplo de las posibilidades y de la necesidad de desarrollo posterior de este método está reseñado en el trabajo de Weber (VDI, 1995).

Los proyectos de investigación en marcha que estudian ejemplos prácticos, contribuirán a aclarar la necesidad de estas posibles extensiones.

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Palabras clave

Tratamiento de residuos, procedimientos de autorización, desarrollo sostenible, indicadores, Necesidad de Energía Total (GER).

Referencias

VDI - Gesellschaft Energietechnik (1997): Kumulierter Energieaufwand - Befriffe, Definitionen, Berechnungsmethoden, Richtlinie VDI 4600, Beuth Verlag, Berlin

Kohake, D., Deckers, D., Pust, K. (1997): Das 1 - Mw.—Photovoltaik-Kraftwerk Toledo; kumulierter Energieaufwand, Amortizationszeit, Ernte- und Substitutionsfaktor, Energiewirtschaftliche Tagesfragen, 47. Jg., H. ½, S. 64 - 69

VDI - Gesellschaft Energietechnik (1995): Kumulierter Energieaufwand, Tagung Veitshöchheim, VDI Berichte 1218, VDI Verlag, Düsseldorf

Hagedorn, G., Mauch, W., Schaeder, H. (1992): Der kumulierte Energieaufwand, Neue, erweiterte Definitionen, Energiewirtschaftliche Tagesfragen, 42. Jg., H. 8, S. 531 - 537

Contactos

Dipl.-Phys. Dietrich Brune, Forschungszentrum Karlsruhe, Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse

Postfach 3640

D-76021 Karlsruhe

Tel: +49-7247/82-4868

Fax: +49-7247/82 4811

correo electrónico: brune@itas.fzk.de

Sobre el autor

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Dietrich Brune, diplomado en Física, ha sido investigador en el ITAS Forschungszentrum Karlsruhe (Institut für Tecnnikfolgenabschätzung und Systemanalyse) desde 1975. Estudió Física y Química Física en la Universidad de Stuttgart, Alemania, y se graduó en 1968. Su trabajo en el ITAS ha consistido en la evaluación de las consecuencias de estrategias para un uso más amplio del carbón en la República Federal de Alemania; evaluación de la tecnología de diferentes opciones carbón-fuel; los problemas y estrategias de la prevención, tratamiento y eliminación de residuos; aspectos legales y evaluación de la tecnología del uso de plásticos biodegradables en el área del embalaje; impactos sobre el medio ambiente y sobre la salud de la fabricación, uso y eliminación de módulos y circuitos integrados en microelectrónica y optoelectrónica; Análisis de Estructura de Emisiones y un enfoque y evaluación general de la generación y flujo de residuos.

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