2006 INFORME SECTOR www.ecodisseny.net Materias primas alternativas en el sector del metal
INDICE 1. CARACTERÍSTICAS DEL SECTOR 2. CARACTERÍSTICAS DE LOS PRODUCTOS METÁLICOS 3. PROCESOS EN EL SECTOR METAL-MECÁNICO 4. PROCESOS ALTERNATIVOS EN EL SECTOR METAL-MECÁNICO 4.1. TALADRINAS Y ACEITES DE CORTE 4.2. DESENGRASES 4.3. DECAPADOS 4.4 CROMO HEXAVALENTE 4.5 BAÑOS CIANURADOS 4.6 PINTURAS AL DISOLVENTE 5. PROBLEMÁTICA DE LOS PROCESOS ALTERNATIVOS 2 2
1 CARACTERÍSTICAS DEL SECTOR El sector metal mecánico, abarca todas las etapas y procesos necesarios desde la extracción de la materia prima (metal) hasta la fabricación de productos, siendo un sector muy heterogéneo que incluye procesos tan dispares como: Metalurgia Construcción de maquinaria Fabricación de productos metálicos Fabricación de vehículos de motor Fabricación de otro material de transporte Joyería 3 Los materiales metálicos presentan entre otras características buena conductividad eléctrica y térmica, alta resistencia, rigidez y ductilidad, lo que les hace particularmente útiles en aplicaciones estructurales o de carga. La elección de los materiales más adecuados para elaborar un determinado producto depende de muchos factores, entre los que destacan: las propiedades del material, las características del objeto, las posibilidades de fabricación y el coste del material. 2 CARACTERÍSTICAS DE LOS PRODUCTOS METÁLICOS Las superficies metálicas suelen ser reactivas con el oxígeno del aire, por lo que generalmente se recubren con sustancias orgánicas u otros metales, lo que aparte de proteger al metal de la oxidación, mejoran su resistencia a la fricción, le proporciona propiedades físicas diferentes a las originales, modifica sus dimensiones o altera su apariencia estética. Los acabados superficiales y en general el aspecto externo de la superficie del producto tienen una importancia capital. El fin de la vida útil de un producto no está relacionada muchas veces con la pérdida de sus características funcionales, sino con el deterioro de su imagen exterior. Tanto los componentes como el producto, deben tener resistencia a la corrosión, ya que la corrosión reduce la vida útil de los productos metálicos dificultando además su reutilización. 3
3 PROCESOS EN EL SECTOR METAL-MECÁNICO El análisis de los principales impactos medioambientales del sector metalmecánica resulta bastante complejo debido a la gran diversidad de procesos existentes en dicho sector, como puede ser: galvanizado, producción y conformado de piezas, talleres mecánicos, etc. 4 Aunque la gama de procesos es amplia, puede tomarse como proceso productivo genérico el que se muestra a continuación: Figura 1: Proceso productivo genérico del sector metal-mecánico Fuente: Elaboración propia Considerando las 8 estrategias de ecodiseño, nos vamos a centrar en el cambio de materiales para reducir los impactos del producto. La introducción de nuevos materiales se debe realizar para evitar la utilización de materias primas y auxiliares peligrosas, sustituyéndolas por productos alternativos más favorables desde el punto de vista medioambiental. Figura 2: Estrategias de ecodiseño 4
Fuente: www.innred.org/cegesti01.htm La amplia gama de productos que son elaborados en el sector metal-mecánico, le confiere una gran variedad de consumo de materias primas. Las principales materias primas empleadas en el sector metal mecánico se pueden clasificar en 5 grandes grupos: Metales base para la fabricación y conformado de piezas. Aquí quedan incluidos metales preciosos como oro y plata (empleados en el sector de la joyería) hasta aquellos mucho más comunes como el hierro, cobre, latón o zamack entre otros, que suelen ser empleados para la fabricación de piezas metálicas (como pueden ser tubos, tornillos, puertas, accesorios cocina y coches, etc,) 5 Aceites para el templado de piezas, para el engrasado, para el corte etc Piedras preciosas y semipreciosas, empleadas para el engaste de joyas Productos químicos empleados principalmente en el sector de recubrimientos metálicos para la formulación de los baños químicos y electrolíticos Pinturas y lacas para el acabado y revestimiento final de las piezas Entre los tipos de materias primas anteriormente indicadas, las más susceptibles de generar un impacto ambiental negativo son las correspondientes a los reactivos químicos y las pinturas. La utilización de sustancias peligrosas en la fabricación o tratamiento superficial de los productos metálicos generan impactos medioambientales debido principalmente a la generación de corrientes residuales como: Vertidos Emisiones gaseosas Residuos peligrosos En muchos casos, se emplean materias primas altamente contaminantes en los procesos de preparación de las piezas o en los baños de proceso. Sin embargo, existen en el mercado materias primas alternativas basadas en productos de menor peligrosidad, y que al mismo tiempo realizan la misma función o proporcionan los mismos resultados que las materias primas tradicionales. Algunas de estas materias primas ya se han probado obteniendo buenos resultados 5
4 PROCESOS ALTERNATIVOS EN EL SECTOR METAL-MECÁNICO Una forma de reducir el impacto medioambiental generado por las materias primas o las materias primas auxiliares consiste en el empleo de productos alternativos de bajo impacto: 6 Materiales más limpios Materiales renovables Materiales de menor contenido energético Materiales reciclados La selección inicial de las materias primas, estableciendo criterios medioambientales permitirá la reducción de impactos ambientales en la fabricación del producto. Las sustancias peligrosas deberán evitarse o al menos minimizarse, en todo caso deberían ser identificadas y reemplazadas en la medida de lo posible por productos alternativos. 4.1. TALADRINAS Y ACEITES DE CORTE Las taladrinas y aceites de corte, lubrican el metal evitando aumentos de temperatura local y oxidaciones. Pero producen corrientes residuales con elevada DQO, difíciles de tratar. Sistemas como la microlubricación o el mecanizado en seco, disminuyen el consumo de taladrinas y aceites de corte, y son los procesos alternativos empleados para reducir el impacto correspondientes a estas materias primas. 4.2. DESENGRASES Los desengrases se emplean para eliminar suciedades de tipo orgánico como grasas, aceites, etc Los disolventes halogenados son muy utilizados como desengrasantes, debido a su gran poder de disolución de grasas y su rapidez de secado. Consiguiendo una gran efectividad de limpieza. Sin embargo son muy tóxicos, generan emisiones de compuestos orgánicos volátiles y se descomponen generando ácidos que atacan la pieza. Los desengrases alternativos suponen la eliminación de los desengrases halogenados (tricloroetileno, etc), sustituyéndolos por otros disolventes de menor toxicidad o incluso por soluciones acuosas o por limpieza mecánica. Entre los sustitutos más importantes nos podemos encontrar: Soluciones mixtas de alcoholes aminas Terpenos Soluciones acuosas 6
Desengrase biológico Limpieza mecánica 4.3. DECAPADOS El decapado tiene como objetivo eliminar suciedad de tipo inorgánico de la superficie de la pieza como: óxidos, partículas, incrustaciones, etc Este proceso suele realizarse mediante la inmersión de la pieza en soluciones ácidas más o menos concentradas, lo que crea corrientes líquidas residuales con ph bajo y alta cantidad de metales disueltos que hay que tratar previo a su vertido. 7 Los decapados alternativos sustituyen los baños de inmersión ácida por procesos mecánicos que actúan eliminando la suciedad inorgánica mediante abrasión. 4.4. CROMO HEXAVALENTE Existen dos tipos de baños que contienen cromo hexavalente: los baños de cromo y los pasivados crómicos. Los baños de cromo producen un recubrimiento de protección que consiste en la deposición de una capa de cromo metal que le confiere a la superficie un color metálico blanco característico. El cromatizado o pasivados de cromo modifican la superficie del metal formando una capa de conversión de sales crómicas que le confiere una protección adicional al metal, aumentando su resistencia a la corrosión. Estos procesos tienen en común la utilización del cromo hexavalente, esta sustancia es carcinógena para los seres humanos, por lo que su empleo está regulado. Actualmente existen dos directivas europeas: Directiva europea 2002/95/CE del Parlamento Europeo y del Consejo de 27 de enero de 2003 sobre restricciones a la utilización de determinadas sustancias peligrosas en aparatos eléctricos y electrónicos Directiva europea 2000/53/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 18 de septiembre de 2000, relativa a los vehículos al final de su vida útil Que limitan el contenido y uso de cromo hexavalente en diferentes productos: automóviles, electrodomésticos, etc. Como materiales sustitutivos nos podemos encontrar: Para baños de cromo: Baños de cromo trivalente, baños de estaño cobalto como sustitutos de los baños crómicos hexavalentes Para pasivados: Pasivados de cromo trivalente o pasivados exentos de cromo para la sustitución de los pasivados hexavalentes 7
4.5. BAÑOS CIANURADOS Los procesos de metalización tienen como misión mejorar el aspecto superficial de la pieza, aplicando capas metálicas, con fines decorativos o industriales. Según una encuesta realizada a empresas del sector metal- mecánico, entre el 42% y el 50% de las empresas presentan baños de cinc y de cobre, siendo la mayoría de ellos cianurados. 8 Sus sustitutos más comunes son: Para los baños de cobre cianurado: Baños de níquel a alto ph Baños de sales cúpricas Baños basados en pirofosfato de cobre. Para los baños de cinc cianurado: Cinc ácido Cinc alcalino exento de cianuros 4.6. PINTURAS AL DISOLVENTE Las pinturas son un recubrimiento orgánico que protege la superficie metálica a la vez que le confiere una determinada apariencia estética. Las pinturas al disolvente presentan entre otros inconvenientes, una alta emisión de VOCs durante su aplicación. Las pinturas al disolvente presentan un alto impacto medioambiental, por lo que es mejor sustituirlas por pinturas con alto extracto seco, pinturas al agua o pinturas en polvo. 8
5 PROBLEMÁTICA DE LOS PROCESOS ALTERNATIVOS El cambio de las materias primas actuales por las materias primas alternativas sólo se puede realizar cuando: 9 La calidad y los resultados a obtener son al menos los mismos que con los productos o procesos existentes. Los residuos generados con el proceso alternativo son globalmente inferiores en cantidad y toxicidad después de un tratamiento eficiente del agua residual. Los costes son económicamente aceptables Aunque los procesos sustitutivos tengan un gran potencial de aplicación, siempre existen barreras a la hora de sustituir los procesos convencionales. Entre las principales barreras al empleo de los procesos alternativos en procesos de recubrimientos metálicos nos podemos encontrar: Desconfianza ante nuevos productos que ofrecen resultados inciertos Cambios en la forma de trabajo Efectos secundarios asociados al desconocimiento de proceso y de los compuestos empleados. Modificación de las características externas del producto final (por ejemplo: diferencia de color en el depósito). Superando estas barreras, conseguiremos sustituir de forma eficaz los productos y materias primas contaminantes obteniendo productos y procesos respetuosos con el medio ambiente. 9