Revista Latinoamericana el Ambiente y las Ciencias 5(10): Characterization of air emissions from the productive sector of Cuenca-Ecuador

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1 1 Caracterización de las emisiones al aire del sector productivo de Cuenca Ecuador Characterization of air emissions from the productive sector of Cuenca-Ecuador 1 Nancy García Alvear, 2 Lourdes Jachero Abril Centro de Estudios Ambientales. Universidad de Cuenca. Campus Balzay Av. Víctor Albornoz y Cerezos. Cuenca-Ecuador. Teléfono nancy.garcia@ucuenca.edu.ec RESUMEN. La calidad de aire de las zonas urbanas está afectada principalmente por las emisiones vehiculares y los contaminantes que se generan en el sector industrial. En este trabajo, se evaluó los problemas ambientales inherentes al sector productivo de la ciudad de Cuenca, en un período de tres años. El objetivo fue determinar los niveles de contaminantes que se generan en las diferentes actividades productivas. Los parámetros evaluados fueron: gases de combustión (CO, NOx, SO 2 ), gases en el ambiente laboral (CO, NO 2, SO 2 y VOCs) y material particulado (PM 10 y PM 2.5 ). Participaron empresas de los rubros de: alimentos y bebidas, fabricación de muebles, termoeléctrica, minera y otras. Los resultados obtenidos muestran que los problemas provienen básicamente de los procesos de combustión; pero también se detectó altos niveles de PM 10 y PM 2.5 En el ambiente laboral el problema básico está en las altas concentraciones de monóxido de carbono, no detectándose otro tipo de gases. Comparando las diferentes actividades se tiene, que las generadoras termoeléctricas ocasionan una mayor contaminación, aportando con el 61%, y le sigue el rubro de fabricación de muebles con un 23%. El material particulado se origina en mayor proporción en la fabricación de muebles en el caso de PM 10 ; mientras que el PM 2.5, el 37% tiene origen en las fábricas de materiales de construcción. En algunas situaciones, las empresas están sobrepasando la normativa legal vigente en el Ecuador ABSTRACT. The air quality in urban areas is mainly affected by vehicular emissions and pollutants generated in the industrial sector. In this work, environmental problems inherent in the productive sector of Cuenca city was evaluated over a period of three years. The objective was to determine the levels of pollutants that are generated in different productive activities. The parameters evaluated were: combustion gases (CO, NOx, SO 2 ), gases in the workplace (CO, NO 2, SO 2 and VOCs) and particulate matter (PM 10 and PM 2.5 ). It was participated Recibido: Noviembre, Aprobado: Diciembre,

2 companies in the areas of food and beverages, thermoelectric generators, furniture factories, mining, building factories, and others. The results show that the problems come primarily from combustion processes; but high levels of PM 10 and PM 2.5 was also detected. In the workplace the basic problem is the high concentrations of carbon monoxide. No other gases were detected. Comparing the different activities it has that thermoelectric generators cause more pollution (61%), and follows the furniture factories (23%). Particulate matter originates in greater proportion in the manufacture of furniture in the case of PM 10 ; while PM 2.5 (37%) originated in the factories of building materials. In some situations, companies are exceeding current legislation in Ecuador Palabras clave: contaminación del aire, industria Keywords: air pollution, industry INTRODUCCION Con el avance de la tecnología y la creación de una extensa variedad de sistemas productivos, la contaminación atmosférica se ha vuelto una de las mayores preocupaciones de la humanidad, ya que afecta a todos los seres vivos. Se trata de un problema que no encuentra una verdadera solución. Si bien, en países en vías de desarrollo como Ecuador, la mayor contaminación tiene un origen en las fuentes móviles, no significa que se deba ignorar las generadas por el sector industrial. Las industrias son fuentes de emisión de diverso tipo de contaminantes. El desarrollo económico de la sociedad está íntimamente ligado al incremento de la actividad industrial y esto conlleva la necesidad de generar energía, en buena parte a través de combustibles fósiles (el carbón o el fuel-oil). Estas emisiones se pueden caracterizar como controladas, es decir que pueden estimarse a partir de datos reales de las propias industrias y difusas o de difícil control y estimación Entre las distintas fuentes de contaminación atmosférica de origen industrial, la combustión de combustibles fósiles para la generación de calor y electricidad ocupa un lugar preponderante, tanto por la cantidad como por los tipos de contaminantes emitidos. Especial atención merecen las centrales térmicas de producción de electricidad. (Jiménez, 2011) En Cuenca, hay un sector productivo importante, con empresas que trabajan en diversos rubros como: alimentos y bebidas, textil, curtiembres, fabricación de muebles, termoeléctricas, y otros. 70

3 Varios estudios realizados (García y Cooman, 2006; Jachero y Moscoso, 2009; Astudillo, 2013, Abad, 2013) demuestran que la calidad de aire que respiran los habitantes de esta ciudad, tiene un riesgo toxicológico importante para la salud humana y el ambiente. Contaminantes como el material particulado sedimentable presentan efectos fitotóxicos importantes (Abad, 2013), mientras que el PM 10 con una alta composición en metales pesados presenta efectos genotóxicos (Astudillo, 2013). Por lo que antecede, resulta muy pertinente analizar las emisiones que se generan en las empresas instaladas en la zona del parque industrial de la ciudad. MATERIALES Y METODOS Se evaluó básicamente tres aspectos: la generación de gases de combustión emanados a través de las chimeneas, presencia de contaminantes gaseosos que permanecen en el ambiente laboral, y el material particulado PM 10 y PM 2.5 utilizando dos filtros con la finalidad de discriminarlos. Se seleccionó las empresas a conveniencia, basándose en los criterios de apertura de las mismas, así como el rubro al que pertenecen, para alcanzar una mayor diversificación posible. Las mediciones se llevaron a cabo mediante equipos automáticos con respectivos certificados de calibración de fábrica. Determinación de gases de combustión Se utilizó un equipo Testo 350M/XL. Se cuantificaron los siguientes parámetros: NOx, SO 2, CO, CO 2 Determinación de Gases en el ambiente Se trabajó con un equipo gasalert micro 5 cuantificados fueron: NO 2, SO 2, CO, VOCs, O 2 / gas alert micro 5 pid. Los parámetros Determinación de material particulado Se utilizó el equipo Dustscan scout model 3020 aerosol monitor. Los parámetros evaluados fueron PM 10 y PM

4 RESULTADOS Y DISCUSION Determinación de los niveles de gases de combustión En la Tabla 1 se puede ver los rubros a los que pertenecen las industrias evaluadas que son básicamente tres sectores: alimentos y bebidas, en donde se tiene principalmente fábricas de lácteos, y fábricas de embutidos; fabricación de muebles y termoeléctricas. Tabla 1.- Rubros de industrias en las que se determinó gases de chimenea Rubro Ind. Alimentos y bebidas 8 Fabricación de muebles 5 Termoeléctricas 2 Otras 4 Se contó con la colaboración de ocho empresas del rubro de alimentos y bebidas, lo cual permitió una comparación entre éstas. Para el caso de fabricación de muebles se pudo evaluar cinco empresas; se ha agrupado bajo el término otras a: textil, fabricación de adhesivos, fabricación de llantas y piezas de caucho. La fuente de emisión de las industrias evaluadas, en un 85% corresponde a calderos para generación de vapor, y un 15% corresponde a hornos de combustión, El análisis de gases (CO, NOx, y SO 2 ) del rubro de alimentos y bebidas puede verse en la Figura 1 Se han procesado los promedios obtenidos en los diversos puntos de muestreo de acuerdo al diámetro de las chimeneas, según establece la normativa ecuatoriana vigente (TULASMA, 2002). Se observa que los niveles más altos están en el CO, específicamente en tres de las empresas. Lo cual indicaría una combustión deficiente. En lo que se refiere al SO 2, se observan valores aproximados en la mayoría de las empresas, ninguno de los valores superan los 500 ug m -3 De la evaluación del NOx se tiene el máximo valor detectado de ug m -3 por lo que en ninguno de los casos se sobrepasa la normativa. Para el CO no hay normativa establecida, sin embargo, se trata de un contaminante que tiene efectos en la salud, inflamable y altamente tóxico. Puede causar la muerte cuando se respira en niveles elevados (Jiménez, 2011) por tanto, las empresas deben trabajar en el mejoramiento de la combustión. 72

5 ug/m3 Revista Latinoamericana el Ambiente y las Ciencias 5(10): CO Nox SO industrias Figura 1.- Niveles de CO, NOx y SO 2 en las fábricas del rubro alimentos y bebidas Debe considerarse además, que se estaría haciendo uso ineficiente de combustible, consumiendo una mayor cantidad del mismo, ocasionando un perjuicio económico y ambiental. La Tabla 2 presenta los resultados obtenidos en las cinco empresas de fabricación de muebles. Se observa el mismo fenómeno que en el caso del rubro alimentos, es decir, niveles elevados de monóxido de carbono. By y Cx presentan niveles elevados de NOx. Así mismo Cx presenta niveles elevados de SO 2. Mientras que Dw presenta los menores valores comparado con las otras fábricas. Tabla 2.- gases de chimenea en las diversas empresas de fabricación de muebles Empresa CO (ug m -3 ) NOx (ug m -3 ) SO 2 (ug m -3 ) Az By Cx Dw Em

6 La fábrica Em genera mayores cargas tanto de NOx como de SO 2 y aunque no sobrepasa los límites establecidos en la normativa, sería importante trabajar en el cambio de combustible, el cual constituye probablemente la fuente de emisiones (Jachero y Carrillo, 2006) Tabla 3.- Gases de chimenea en las Termoeléctricas Chimenea CO (ug/ m -3 ) NOx (ug m -3 ) SO 2 (ug m -3 ) normativa En la Tabla 3 se encuentran los valores obtenidos en las generadoras termoeléctricas. Es preciso indicar que si bien se trabajó con dos empresas, se evaluó cinco chimeneas de los generadores. La chimenea 1 presenta valores elevados de SO 2 y NOx, este último incluso supera la normativa. En la Tabla 4 se tiene un resumen del porcentaje de contaminantes generados según la actividad industrial. Se consideró de forma aleatoria 5 chimeneas de cada una de las actividades industriales y se cuantificó el porcentaje de generación para cada uno de los gases Tabla 4.- Porcentaje de contaminantes generados según actividad industrial Actividad CO (%) NOx (%) SO 2 (%) alimentos muebles termoeléctricas otras El mayor porcentaje de SO 2 proviene de la industria de alimentos, mientras que en el caso de NOx el 63.16% se origina en la industria de muebles, y en el caso del monóxido de carbono, el 84.22% proviene de las generadoras termoeléctricas. En la Figura 2 se presentan los porcentajes generales de carga contaminante según la actividad industrial. 74

7 7% 9% 23% 61% Alimentos Muebles Termoeléctricas Otras Figura 2.- Carga contaminante según la actividad industrial Como se puede ver el 61% de la carga contaminante se origina en las termoeléctricas, y el 23% proviene de la fabricación de muebles, datos que resultan coherentes con otros estudios realizados (CONUEE, 2009; Kiely, 1997). Hay que considerar que en Ecuador las generadoras termoeléctricas perteneces al estado, por tanto es prioritario que como política del gobierno se tomen medidas al respecto. Niveles de contaminantes en el ambiente laboral La Tabla 5 detalla las empresas con las que se trabajó para la determinación de gases en el ambiente laboral. Se tiene una mayor diversidad que en la situación anterior (gases de combustión), aunque el número total de empresas participantes fue menor. Tabla 5.- Rubros a los que pertenecen las empresas en las que se determinó gases en el ambiente laboral Rubro 75 Ind. Alimentos y bebidas 4 Fabricación de muebles 2 Termoeléctricas 1 Minera 1 Gasolinera 1 Otras 5

8 CO (ug/m3) Revista Latinoamericana el Ambiente y las Ciencias 5(10): En cada una de las fábricas se realizó un muestreo en uno o varios puntos en los que, por el proceso de producción o por constituir bodegas de almacenamiento de químicos se sospechaba la presencia de gases en el ambiente. La Figura 3 ilustra los niveles máximos de monóxido de carbono en las cuatro fábricas pertenecientes al rubro de alimentos y bebidas. En el primer caso el valor máximo alcanzado corresponde a la zona de bodega, es el mismo caso en la fábrica 2, mientras que en la fábrica 3 se trata de un punto interior. La fábrica 4 presentó nivel 0 de monóxido de carbono en los diferentes puntos evaluados. La determinación de NO 2, SO 2 y VOCs para todos los puntos dio valores de cero industrias de alimentos Figura 3.- Niveles de monóxido de carbono en las industrias de alimentos Material particulado Para la determinación de material particulado se contó con 31 empresas participantes, las cuales pertenecen a los rubros que se detallan en la Tabla 6. Otras agrupa empresas de cerámica, plásticos, textil, etc. Tabla 6.- Rubros a los que pertenecen las empresas en las que se determinó material particulado Rubro 76 Ind. Muebles 9

9 Termoeléctricas 2 Mineras 5 Agua 2 Materiales de construcción 4 Otras 9 La Tabla 7 detalla los valores máximos promedio de PM 10 y PM 2.5 encontrados en las diferentes actividades. Tabla 7.- Valores máximos promedio de PM 10 y PM 2.5 encontrados en las diversas actividades Rubro PM 10 (ug m -3 ) PM 2.5 (ug m -3 ) muebles Termoeléctricas Mineras Agua Materiales de construcción Otras Los mayores niveles de PM 10 se encuentran en el rubro fabricación de muebles, mientras que el PM 2.5 se genera en mayor proporción en el rubro materiales de construcción. Las Figura 4 presentan los niveles de carga contaminante de material particulado PM 10. Se observa que el mayor porcentaje de las diversas actividades industriales proviene de la fabricación de muebles, lo cual es un hecho comprensible por la etapa de lijado. El 28% corresponde a la fabricación de materiales de construcción, mientras que las termoeléctricas generan un 9%, es decir se encuentran en mejor situación que en al caso de emanación de gases de combustión. 77

10 27% 32% 28% 2% 2% 9% Fabricación de muebles Termoeléctricas Mineras plantas de agua Materiales de construcción Otras Figura 4.- Porcentajes de carga contaminante de PM 10 La Figura 5 ilustra los porcentajes de PM 2.5, el mayor porcentaje (37%) proviene de las termoeléctricas. Hay que considerar que este tipo de material particulado tiene especial importancia, ya que por su tamaño puede ingresar fácilmente a las vías respiratorias del ser humano, incluso a nivel de alveolos pulmonares (García, 2006). Es importante mencionar los daños que puede ocasionar en los sistemas vivos de las zonas aledañas, e incluso alejadas (por el fenómeno de dispersión de los contaminantes atmosféricos). 10% 22% 37% 26% 2% 3% Fabricación de muebles Termoeléctricas Mineras plantas de agua Materiales de construcción Otras Figura 5.- Porcentajes de PM 2.5 según actividad industrial 78

11 CONCLUSIONES La contaminación de origen industrial no puede ser estandarizada, pues depende de una serie de factores que tienen relación con temas como las tecnologías utilizadas en los procesos productivos, la calidad de los combustibles, etc. Varias empresas de la ciudad tienen problemas con sus sistemas de combustión ineficiente, lo que requiere un trabajo para optimizarlo, así como un control de calidad del combustible empleado. El sector de generación termoeléctrica tiene una importante tarea que realizar para minimizar sus emisiones a la atmósfera Sectores que generan material particulado como son la industria de muebles y materiales de construcción deberían llevar a cabo un estudio más detallado con la finalidad de mejorar dicha situación. AGRADECIMIENTOS Este trabajo se llevó a cabo con el apoyo de la Asociación Flamenca al Desarrollo y Asistencia Técnica (V.V.O.B.), Se agradece la colaboración de las empresas que participaron en esta investigación. REFERENCIAS Abad, M. (2013). Fitotoxicidad del material particulado sedimentable generado en la zona urbana del cantón Cuenca. Tesis previa a la obtención del grado de Magister en Toxicología industrial y ambiental. Centro de Estudios Ambientales. Universidad de Cuenca. Cuenca-Ecuador. Astudillo Anita. (2013). Efecto genotóxico del PM10 de la zona urbana del cantón Cuenca. Tesis previa a la obtención del grado de Magister en Toxicología industrial y ambiental. Centro de Estudios Ambientales. Universidad de Cuenca. Cuenca-Ecuador. CONUEE (2009). Metodologías para la cuantificación de gases de efecto invernadero y de consumos energéticos evitados por el aprovechamiento sustentable de la energía. noviembre de

12 García, N. (2006). Contaminación del aire. En: Contaminación del aire. CEA-VVOB- CGA. Cuenca-Ecuador García, N., Cooman, K. (2006). Determinación de los niveles de contaminación de aire y ruido del Centro Histórico de la ciudad de Cuenca. En: Contaminación del aire. CEA- VVOB-CGA. Cuenca-Ecuador Jachero, L., Carrillo, G. (2006). Determinación de emisiones procedentes de calderos del parque industrial de la ciudad de Cuenca. En: Contaminación del aire. CEA-VVOB-CGA. Cuenca-Ecuador Jachero L., D. Moscoso, Evaluación del Riesgo de Exposición a Sustancias Tóxicas procedentes de la contaminación atmosférica en la Ciudad de Cuenca. Centro de Estudios Ambientales de la Universidad de Cuenca. Cuenca- Ecuador Jiménez, Xiomara Alexandra Caracterización de la calidad del aire en el sector industrial y propuesta de herramientas de medida. Universidad Politécnica de Catalunya Máster En Sostenibilidad. Descarga de: en noviembre de Kielly, G. (1997). Contaminación atmosférica. En: Ingeniería ambiental: fundamentos, entornos, tecnologías y sistemas de gestión. McGraw Hill. Madrid-España Texto Unificado de Legislación Ambiental Secundaria del Ministerio de Ambiente (TULASMA), Libro VI. Anexo 4. Norma de calidad de aire ambiente. 80