INDICADOR: EMISIONES DE DISOLVENTES El empleo de disolventes en el sector metal es importante. Ya se ha analizado el consumo de disolventes en los indicadores de consumo, concretamente en los procesos de limpiezas y en la aplicación de pinturas. Este indicador aplica a las emisiones de disolventes a la atmósfera. Gran parte de la ventajas de estos compuestos radica en su facilidad para evaporarse. Por ello, su importancia en la aplicación de pinturas ( facilita la aplicación de la pintura, desapareciendo posteriormente del recubrimiento aplicado), o en la limpieza de piezas (arrastra las impurezas y no deja rastro sobre las piezas). Pero estas ventaja, se convierten en desventajas si lo analizamos desde otros puntos de vista: Desventaja medioambiental, ya que sus emisiones son difíciles de controlar y contribuyen de manera notable al deterioro de la capa de ozono. Son pérdidas económicas para la empresa, porque si no se ponen medidas, su evaporación requiere de su reposición, con el consiguiente coste de materias primas. Estas desventajas, se traducen además en la legislación, que cada vez se está poniendo más exigente respecto al control de las emisiones de Compuestos Orgánicos Volátiles, (COV), que son los componentes mayoritarios de los disolventes orgánicos. Definimos el indicador de la siguiente forma: EMISIÓN DISOLVENTES = TONELADAS DISOLVENTE EMITIDOS POR AÑO FACTURACIÓN ANUAL ( ) Para poder conocer como estimar este indicador, a continuación se detalla el modo de realizarlo. Se han incorporado unos datos comparativos sobre empresas del sector de recubrimiento norteamericanas. 1
Una primera visión del consumo y emisión de disolventes Como primer paso, se debe usar unas pocas horas para estimar cuanto disolvente se consume anualmente La mayoría de disolvente consumido es emitido al aire, y por tanto es importante calcular estas emisiones. Cuanto disolvente es emitido? La cantidad de disolvente emitido (E) a la atmósfera puede ser calculado realizando un pequeño balance de masas. Aunque parezca complicado, no lo es tanto si consideramos un flujo como el que se muestra en la Fig. 1. EMISÓSFRA EMISIONES A LA ATMOSFERA (E) ENTRADA DISOLVENTE (I) SALIDAS DE DISOLVENTE (S) VARIACIÓN EN CANTIDAD ALMACENADA (A) La emisión de disolventes (E) puede obtenerse restando el cambio en los niveles de almacenamiento (A) y la salida total del disolvente (S) del input total del mismo (I) E = I S - A Donde: E es la cantidad total de disolventes emitidos a la atmósfera por evaporación durante el año I es la cantidad total de disolvente comprado y/o reutilizado durante el año 2
S es la cantidad total de disolvente gestionado como residuo, enviado para su recuperación, etc, durante el año A en el cambio en el nivel de stock comparado con el nivel que se disponía al principio de año Entrado a desglosar cada uno de estos conceptos: EMISIONES A LA ATMÓSFERA (E) EMISIONES CAPTURADAS (EC) EMISIONES DIFUSAS (ED) Las Emisiones a la atmósfera (E) consisten en: Emisiones Capturadas (EC), por ejemplo a través de chimeneas Emisiones Difusas (ED), aquellas que se emiten a la atmósfera a través de ventanas, puertas,... COMPRA DISOLVENTE (IDC) ENTRADA DISOLVENTE (I) DISOLVENTE RECUPERADO (IDR) Las entradas o Inputs (I) incluyen: Los Disolventes Comprados u obtenidos de externos a la empresa (IDC). En este concepto se incluyen los disolventes puros y los que vienen incluido dentro de la composición de otras materias primas como pinturas, recubrimientos,... Disolventes Recuperados dentro de la propia instalación (IDR) 3
SALIDAS DE DISOLVENTE (S) RESIDUOS DE DISOLVENTE (SRD) DISOLVENTES EN PRODUCTO (SDP) DISOLVENTES EN VERTIDO (SVA) DISOLVENTES REACCIONADO (SDQ) DISOLVENTE A RECUPERAR (SDR) Las Salidas u outputs (S) son: Residuos de Disolventes (SRD) Disolventes usados que se Recuperen en la misma instalación (SDR) Disolventes que se Vierta al Alcantarillado (SVA) Disolvente que permanezca en el Producto final (SDP) Disolvente que reaccionen Químicamente en el proceso (SDQ) La cantidad de disolvente que permanece en el producto (SDP) y que reacciona durante el proceso (SDQ) son despreciables comparado con los que se emiten a la atmósfera, así como también es nula o insignificante la cantidad de disolvente en los vertidos (SVA). VARIACIÓN EN CANTIDAD ALMACENADA (A) ALMACEN PRINCIPAL (AP) ALMACEN INTERMEDIO (AI) Los cambios en la cantidad Almacenada (A) incluyen: Cambios en el Almacén Principal (AP) 4
Cambios en los Almacenamientos Intermedios en proceso (AI), como por ejemplo en depósitos de máquinas,... Esta cantidad (A) puede ser positiva o negativa, en función de si la diferencia con la cantidad al comienzo del periodo objeto de estudio. 5
Ejemplo del calculo de emisiones totales de disolventes a la atmósfera Durante el año fiscal anterior, una compañía adquirió 34,6 toneladas de disolvente, y 80 toneladas de un recubrimiento que contiene un 40 % en peso de disolvente. Generó 8,25 toneladas en forma de diferentes residuos de disolventes (disolventes de limpieza, recubrimientos,...). No realizo ninguna operación de recuperación dentro de la empresa. Asimismo, otras salidas de disolventes no se consideran apreciables, ya que suponen menos del 1 % de la cantidad total adquirida. Los niveles de almacenamiento se calcularon, encontrado que eran 0,25 toneladas menos al final del año comparado con las cifras iniciales del periodo. Entradas Disolvente en recubrimiento : 80 ton x 40 % en peso de disolvente = 32 ton. disolvente Disolvente Comprado :... 32 + 34,6 =. 66,6 t/año (IDC) Disolvente Recuperado:... 0 t/año (IR) Total Entradas : (IDC) + (IR) = (I) 66,6 t/año (I) Salidas Salida de Residuos de Disolventes:... Salida de Disolvente en los productos:... Salida de Disolvente por reacción química:... Salida de Disolvente vertido al alcantarillado:... Salida de Disolvente a Recuperar:... 8,25 t/año ----------- ----------- ----------- ----------- (SRD) (SDP) (SDQ) (SVA) (SDR) Total Salidas : (SRD) + (SDP) + (SDQ) + (SVA) + (SDR) = 8,25 t/año =(S) 6
Variación en Almacenamiento con respecto a principio de año: Variación en almacén principal :...-0,25 t/año Variación en almacenamientos intermedios:... ----------- (AP) (AI) Total Variación en Almacen : (AP) + (AI) -0,25 t/año (A) Estimación Emisiones Totales : (E) = (I) - (S) (A) = 66,6 t/año - 8,25 t/año - -0,25 t/año = 58,6 t/año (E) 7
Ejemplo de cálculo de emisiones capturadas de disolventes a la atmósfera Continuando con los datos del ejemplo anterior, la empresa posee dos conductos de extracción, en los cuales se han realizado medidas de emisiones obteniendo los siguientes datos para cada uno de los extractores: Concentración de COV (Compuestos orgánicos volátiles) 1.120 mg / m 3 (C) Caudal de aire 1,4 m 3 / s (Q) La empresa trabaja 12 horas/día y 306 días/año, por tanto el número de horas que los extractores estan en funcionamiento serán: 12 horas / día X 306 días / año = (H) 3.672 h. / año Emisiones capturadas: Convertimos las unidades a kg / m 3 (C) x 10 6 0,00112 kg/m 3 = (C1) Cantidad capturada por extractor : Convertimos las unidades de velocidad a m 3 / hora 5.040 m (Q) 3 /hora x 3600 = (Q1) Emisiones capturadas por extractor: (C1) x (Q1) = 5,65 kg /hora (EC1) En este supuesto los dos extractores son iguales, por tanto no hace falta repetir los calculos para el segundo (EC1=EC2). En el caso de que fueran distintos, deberíamos realizarlos para cada uno de manera individualizada. 8
Emisiones totales capturadas (EC): EC = (EC1 + EC2 ) x H EC = ( 5,65 kg /hora + 5,65 kg /hora ) X 3.672 h. / año 41.500 kg / año 41,5 t / año EC = = Importante: Si no dispone de medidas de emisiones de Compuestos Orgánicos Volátiles, EC = 0 9
Ejemplo del cálculo de emisiones difusas a la atmósfera Tomando los datos previamente calculados Emisiones totales (E) = I S A =... Emisiones capturadas (EC) =... 58,6 t / año 41,5 t / año (E) (EC) Emisiones difusas (ED) = E- EC =... 17,1 t / año (ED) El porcentaje de emisiones difusas, debidas a mezclas, limpieza, fugas, derrames, etc, representa más de un 25 % del total de disolventes comprados, y cerca de un 30 % de las emisiones de disolventes a la atmósfera. 10
CALCULO DE EMISIONES TOTALES DE DISOLVENTES A LA ATMÓSFERA Entradas Disolvente Comprado :... Disolvente Recuperado:... (IDC) (IR) Total Entradas : (IDC) + (IR) = (I) (I) Salidas Salida de Residuos de Disolventes:... Salida de Disolvente en los productos:... Salida de Disolvente por reacción química:... Salida de Disolvente vertido al alcantarillado:... Salida de Disolvente a Recuperar:... (SRD) (SDP) (SDQ) (SVA) (SDR) Total Salidas : (SRD) + (SDP) + (SDQ) + (SVA) + (SDR) = = (S) Variación en Almacenamiento con respecto a principio de año: Variación en almacen principal :... Variación en almacenamientos intermedios:... (AP) (AI) Total Variación en Almacen : (AP) + (AI) (A) Estimación Emisiones Totales : (I) - (S) (A) = - - = t/año (E) 11
CÁLCULO DE EMISIONES CAPTURADAS DE DISOLVENTES A LA ATMÓSFERA Completar con los datos de las medidas realizadas en cada foco emisor: Concentración de COV (Compuestos orgánicos volátiles) mg / m 3 Caudal de aire m 3 / s (Q) (C) Horas trabajadas al año = h. / año (H) Emisiones capturadas: Convertimos las unidades a kg / m 3 Cantidad capturada por extractor : Convertimos las unidades de velocidad a m 3 / hora (C) x 10 6 = kg/m 3 (C1) (Q) x 3600 = m 3 /hora (Q1) Emisiones capturadas por extractor: (C1) x (Q1) = kg /hora (EC1) En este supuesto los dos extractores son iguales, por tanto no hace falta repetir los calculos para el segundo (EC1=EC2). En el caso de que fueran distintos, deberíamos realizarlos para cada uno de manera individualizada Emisiones totales capturadas (EC): EC = (EC1 + EC2 ) x H EC = ( kg /hora + kg /hora )X h. / año EC = = kg / año t / año Importante: Si no dispone de medidas de emisiones de Compuestos Orgánicos Volátiles, EC = 0 12
CÁLCULO DE EMISIONES DIFUSAS DE DISOLVENTES A LA ATMÓSFERA Tomando los datos previamente calculados Emisiones totales (E) = I S A =... Emisiones capturadas (EC) =... t / año t / año (E) (EC) Emisiones difusas (ED) = E - EC =... t / año (ED) 13
DATOS COMPARATIVOS En la tabla siguiente se muestran los datos comparativos de cantidad de emisiones de Compuestos Organicos Volátiles en empresas de recubrimiento norteamericanas, obtenidos del National Center for Manufacturing Sciences (Estados Unidos). Dichos valores no muestran variedad significativa entre procesos, reflejando mas exactamente calidad de las emisiones que modelos de emisión. Los valores se muestran en kg de COV por de facturación. Proceso Valor medio ( kg / ) Zincado 0,0011 Niquelado 0,0006 Cromado decorativo 0,0008 Niquelado no electrolítico 0,0006 Anonizado 0,0002 Cromado duro 0,0008 14