Ch22

2.1. Impacto ambiental
2.2 Medidas de protección

3. Análisis y evaluación de impacto ambiental. Fuentes de referencia

3.1. Generalidades
3.2. Visión sinóptica de valores límite y normativas
3.3. Evaluación de impacto ambiental

4. Relación con otros ámbitos de actividad

5. Evaluación sinóptica de la relevancia ambiental

1. Descripción del ámbito de actividad

En el presente capítulo se describen tecnologías de transformación del carbón, incluidos los procesos de coquización y destilación lenta. El fin de estos procesos es la obtención de coque y gas, así como de productos derivados del alquitrán y de otras materias químicas brutas.

Las plantas requeridas para estas actividades pueden construirse y explotarse independientemente, o bien en combinación con instalaciones de industrias afines (véanse los capítulos "Planificación de emplazamientos industriales" y "Ordenación del espacio y planificación regional").

En caso de una explotación combinada, las instalaciones transformadoras pueden construirse, por ejemplo, cerca de minas de carbón o de plantas siderúrgicas.

En el primer caso, el producto a procesar (carbón) puede ser transportado por vía directa a la instalación transformadora. La cercanía de plantas siderúrgicas, en cambio, brinda la posibilidad de utilizar el coque directamente en éstas, acortando las distancias de transporte y facilitando el suministro del gas de coque al consumidor mediante una red de baja presión. El gas de tragante de la planta siderúrgica, por su parte, es pobre en azufre y puede aprovecharse como combustible (por ejemplo, en una coquería).

Las plantas transformadoras de carbón que funcionan independientemente y que no cuentan con instalaciones afines cercanas precisan amplias obras de infraestructura para transportar, cargar, descargar y almacenar los insumos de producción, las materias auxiliares y los productos finales (véanse también los capítulos "Circulación vial", "Planificación del tráfico", "Puertos interiores", "Vías férreas y servicio de ferrocarriles").

Además, el gas producido en ellas debe ser comprimido y depurado para el suministro a distancia.

La destilación lenta y la coquización del carbón, descritas en este capítulo, se refieren siempre al calentamiento con exclusión de aire en reactores adecuados.

Los procesos se clasifican en función de la temperatura a la que tienen lugar, pudiéndose distinguir entre:

- destilación a baja temperatura (450 - 700°C);
- coquización a mediana temperatura (700 - 900°C);
- coquización a alta temperatura (más de 900°C).

Si bien es cierto que todos los procesos arriba mencionados se basan en el mismo principio, las diferencias de temperatura implican diferentes productos y condiciones de operación. Por consiguiente, existen diferentes sistemas de reactores.

a) Destilación lenta

En el proceso de destilación lenta, empleado comúnmente para procesar el lignito, se emplean primordialmente reactores de carbón a granel, reactores de lecho fluidizado o reactores de corriente ascensional.

El calentamiento de los reactores puede realizarse mediante:

- aprovechamiento de coque caliente circulatorio como portador de calor o
- suministro directo de calor al material de carga, mediante gases de reciclaje calientes (gases de circulación).

El gas producido en el proceso de destilación lenta es enfriado (condensado), desalquitranado, comprimido y depurado antes de ser conducido al consumidor.

El coque residual es enfriado mediante apagado en húmedo o gas frío antes de ser suministrado a la instalación consumidora.

La destilación lenta se usa principalmente para obtener derivados del alquitrán, sustancias químicas brutas y gas de destilación lenta. El coque obtenido de esta forma es de baja calidad y no puede ser utilizado en la industria siderúrgica. Sin embargo, puede utilizarse para otros fines (por ejemplo, para procesos que no requieren coque de alta resistencia).

b) Coquización

La coquización del carbón mineral se realiza en hornos regenerativos de cámara horizontal que funcionan en grupos de retortas. Los hornos funcionan con material suelto o apisonado, dependiendo de si el carbón es apto o no para la producción de coque resistente de alta calidad con aptitud para altos hornos.

Los hornos de coque son calentados con gas; el calor generado se transfiere al material de carga (carbón) mediante paredes de calefacción. La calefacción puede realizarse con gas de coquería parcialmente depurado, gas de tragante o mezclas de distintos gases combustibles. Incluso al calentar exclusivamente con gas de coquería, siempre quedan excedentes de gas con valores caloríficos de aprox. 16.000 - 20.000 kJ/m³, los cuales son depurados para el suministro a consumidores.

Los hornos de coque son cargados y descargados por medios mecánicos; además, disponen de sistemas que transfieren el coque a recipientes de apagado (vagonetas o coqueras) y lo transportan en estado caliente a las instalaciones de apagado en húmedo o de enfriamiento en seco.

En el proceso de coquefacción a temperatura mediana (750 a 900°C), el gas de coquería se acumula sobre la carga y pasa a un colector por una tubería ascensional. A continuación, es rociado con agua de circulación a fin de enfriarlo y condensarlo parcialmente. Durante esta fase se precipita gran parte del alquitrán bruto.

En la etapa siguiente, el gas es enfriado nuevamente hasta alcanzar una temperatura de 25°C, aproximadamente. Luego se procede al desalquitranado fino en filtros electrostáticos y a la extracción de los componentes gaseosos, mediante absorción (sulfuro de hidrógeno, amoniaco, ácido cianhídrico, dióxido de carbono, benceno y naftaleno).

Estos componentes, a su vez, pueden ser tratados para obtener otros productos, tales como:

- sulfato de amoniaco (después de transformar el sulfuro de hidrógeno en ácido sulfúrico);
- sulfuro recuperado (procedimiento de Claus con craqueado simultáneo del amoniaco);
- benceno bruto y
- alquitrán bruto.

Si los gases sobrantes de la coquería no pueden ser llevados a una red de distribución de baja presión, se procede a su compresión y depuración complementaria, a fin de bajar el punto de rocío y de extraer benceno bruto/naftaleno y sulfuro de hidrógeno.

Las aguas residuales producidas durante la condensación del gas o durante la extracción de sulfuro de hidrógeno y amoniaco son tratadas en pasos múltiples; los tratamientos empleados incluyen la destilación en copelas y la desfenolización (mediante extracción, procedimientos biológicos, etc.).

El volumen de procesamiento de una coquería moderna suele ser de unas 6.000 a 10.000 toneladas de carga de carbón por día, lo cual equivale a una producción de coque de 4.500 a 7.500 toneladas diarias.

Con este volumen de producción, se generan unos 80.000 a 150.000 m³/h de gas y unos 80 a 150 m³/h de aguas residuales.

c) Clasificación de los procesos

La destilación lenta y la coquización requieren medidas técnicas de protección ambiental similares.

Sin embargo, debido a la mayor capacidad de producción instalada y a las aplicaciones tecnológicas más amplias, la coquización desempeña un papel más importante que la destilación lenta. Esto se refleja en el hecho de que, actualmente, las leyes, directrices y reglamentos sobre emisiones contemplan primordialmente los procesos de coquización; no obstante, las plantas de destilación lenta deberían evaluarse en base a las mismas premisas.

2. Impacto ambiental y medidas de protección

2.1 Impacto ambiental

La construcción y la explotación de instalaciones de coquización y destilación lenta de carbón en emplazamientos que no han sido utilizados previamente para fines industriales conlleva alteraciones paisajísticas y ocupa superficies de terreno cuya extensión depende del tamaño de la instalación.

Además de evaluar los efectos potenciales de las emisiones, será necesario analizar hasta qué punto la utilización de los recursos hídricos disponibles tendrá consecuencias para los ecosistemas del lugar, ya que en varias etapas de los procesos, además del agua circulante, se requiere agua adicional para cubrir una demanda total de 200 - 500 m³/h (véanse los capítulos de Planificación de la gestión de recursos hídricos y Abastecimiento de agua).

En las inmediaciones de las retortas de coque, especialmente, deben tenerse en cuenta las emisiones definidas (por ejemplo, de chimeneas), pero también las emisiones difusas (procedentes, por ejemplo, de elementos de cierre mal sellados o de grietas en la mampostería de los hornos).

Las siguientes emisiones son particularmente importantes:

a) Contaminantes atmosféricos

Los contaminantes atmosféricos incluyen:

- partículas en suspensión, tales como polvo de carbón o de coque;
- gases y vapores, como por ejemplo:

• dióxido de azufre (SO₂);
• sulfuro de hidrógeno (H₂S);
• óxidos de nitrógeno (NO_x);
• monóxido de carbono (CO);
• benceno, tolueno, xilol (BTX);
• hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP);
• benzo(a)pireno (Bap).

b) Aguas residuales de procesos

Las sustancias contaminantes e indicadores de contaminación incluyen:

- diversos compuestos del nitrógeno;
- fósforo;
- demanda química y bioquímica de oxígeno;
- fenoles;
- hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP);
- cianuros;
- sulfuros;
- benceno, tolueno, xilol (BTX);
- conjunto de todas las sustancias tóxicas (cuantificación, por ejemplo, mediante medición de los efectos tóxicos sobre peces [uso de peces como bioindicadores]).

c) Ruido

Existen numerosas fuentes de ruido en las diversas etapas de procesamiento de las plantas de coquización. Cada elemento de impulsión de un equipo debe considerarse como una fuente de ruido.

Las instalaciones de mezcla, trituración y cribado del carbón y del coque, al igual que los compresores de gas, son especialmente ruidosos y requieren amplias medidas de aislamiento acústico. Sin medidas adecuadas de protección, las emisiones de ruido de algunos equipos pueden superar ampliamente los 85 dB(A).

A fin de evitar los perjuicios sanitarios ocasionados por el ruido, se han estipulado en Alemania valores máximos vinculantes de emisión y de inmisión,⁴⁴ tanto para el entorno de las instalaciones como para las inmediaciones de la fuente de ruidos.

⁴⁴Inmisión: término alemán derivado de la Ley Federal sobre la Protección contra los Contaminantes Ambientales (Bundes-Immissionsschutzgesetz) del 15 de marzo de 1974, según la cual se define la inmisión como "la incidencia de los factores de contaminación en los seres vivos (seres humanos, flora, fauna) o en el entorno ambiental inanimado al exponerse a fuentes contaminantes (emitentes). La emisión se define por la misma ley como las materias sólidas, líquidas y/o gaseosas que, procedentes de una fuente de contaminación, afectan a la atmósfera, las aguas u otros sectores medioambientales, así como los ruidos, vibraciones, radiaciones luminosas, caloríficas o radiactivas y otros agentes que puedan igualmente incidir en el entorno medioambiental. En un sentido más amplio, el término 'inmisión' se usa para referirse a las propias sustancias contaminantes procedentes del medio, o incluso a las contenidas en el entorno de un receptor.

d) Contaminantes del suelo y de aguas subterráneas

Las aguas subterráneas y los suelos pueden verse amenazados por el almacenamiento y el transporte de productos de coquería, alquitrán bruto, benceno bruto y ácido sulfúrico, así como por el uso de aditivos químicos requeridos en los procesos.

El impacto ambiental está dado, por una parte, por las emisiones, cuya incidencia en el entorno de las instalaciones puede suponer perjuicios para el hombre y la naturaleza, y que son registradas en Alemania en forma de valores de inmisión. Por otra parte, debe tenerse en cuenta el nivel de contaminantes en las inmediaciones de los focos de emisión, particularmente en el puesto de trabajo⁴⁵. Para la protección de los empleados, han sido especificadas en Alemania concentraciones máximas admisibles en el ambientes de trabajo y concentraciones tolerables de mutágenos y sustancias cancerígenas.⁴⁶

⁴⁵Maximale Arbeitsplatzkonzentration (MAK).

⁴⁶Technische Richtkonzentration (TRK).

El manejo inadecuado de sustancias potencialmente contaminantes puede causar el deterioro del suelo y de las aguas subterráneas. Las sustancias contenidas en las aguas residuales, por su parte, pueden ser tóxicas (toxicidad como parámetro común), conferir un sabor desagradable al agua (fenoles) o producir efectos de fertilización excesiva (nitrógeno, fósforo), disminuyendo así la cantidad de oxígeno disponible en el agua.

Por último, hay que tener en cuenta que la construcción y la explotación de instalaciones influye en las condiciones de vida de determinados grupos de la población, por lo que deben analizarse también los aspectos socioeconómicos y socioculturales.

2.2 Medidas de protección

La protección del medio ambiente y la seguridad laboral en las coquerías se rigen por disposiciones legales; en Alemania, por ejemplo, por el reglamento sobre la calidad del aire⁴⁷, el reglamento sobre sustancias peligrosas⁴⁸ y la ley de recursos hídricos.⁴⁹

⁴⁷Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft).

⁴⁸Gefahrstoffverordnung

⁴⁹WHG - Gesetz zur Ordnung des Wasserhaushalts: (Wasserhaushaltsgesetz).

Con la modificación y la actualización de las leyes y la aplicación de nuevas y rigurosas exigencias, se han ido introduciendo innovaciones técnicas que permiten una protección ambiental más amplia.

Los grandes hornos de coque, por ejemplo, reducen en un 80% el número de veces que hay que abrir el horno, sin alterar el volumen de producción. También se han reducido notablemente (en un 65%) los bordes de cierre estancos que requieren limpieza. En instalaciones nuevas se implementan, entre otras, las siguientes medidas de reducción de emisiones:

a) Instalaciones de tratamiento del carbón, descarga, almacenamiento, acondicionamiento (mezcla, trituración) y transporte:

- humedecimiento del carbón mediante rociadores fijos instalados sobre los patios de almacenamiento y adaptados a las condiciones climáticas del lugar;

- minimización de la altura de descarga en las estaciones móviles de descarga y transferencia;

- instalación de cintas transportadoras encerradas;

- instalación de colectores de polvo (incluidos silos colectores), en las plantas trituradoras y mezcladoras.

b) Grupos de retortas de coque:

- captación de los gases de relleno y conducción de éstos al gas bruto por dos vías separadas (por ejemplo, conducción al horno contiguo a través de pequeños tubos ascendentes y conducción al colector por el tubo ascendente principal);

- extracción de los gases de relleno mediante dispositivos de succión móviles o fijos, incluida la recombustión y el desempolvamiento de los gases de escape;

- limpieza mecánica de los marcos y tapas de los orificios de carga, y sellado después de cada carga;

- limpieza mecánica (aspiración) del techo del horno;

- limpieza mecánica de la tubería ascensional; equipamiento de los cierres correspondientes con dispositivos de sellado por inmersión en agua;

- instalación de sistemas de limpieza mecánicos para las puertas y los marcos de cámara en las máquinas del horno de coque;

- captación y depuración de las emisiones producidas al quitar las puertas del horno;

- uso de carros especiales de limpieza para las puertas;

- instalación de un sistema altamente eficaz para el cierre hermético de puertas, con canales de alivio diseñados para evitar una presión excesiva de los gases sobre los elementos de cierre;

- instalación de campanas de aspiración para los sistemas de limpieza de marcos y puertas;

- aspiración de fugas gaseosas en las puertas de los hornos; conducción del aire aspirado al aire de combustión de las retortas;

- uso de gases combustibles con un contenido de azufre inferior a 0,8 g/m³, a fin de limitar las emisiones de dióxido de azufre;

- reducción de las emisiones de óxidos de nitrógeno durante el calentamiento del horno, mediante alimentación gradual del aire y recirculación interna/externa de los gases de humo;

- uso de piedras refractarias de alta conductividad térmica para las paredes de calefacción;

- captación y depuración de las emisiones al deshornar el coque.

c) Instalaciones de enfriamiento del coque:

- uso de técnicas de enfriamiento en seco del coque, incluidas las siguientes medidas individuales:

• humedecimiento del coque refrigerado en seco para reducir la cantidad de polvo en los puntos de transferencia;
• desempolvamiento en los puntos de transferencia del coque;
• desempolvamiento de los excedentes de gas mediante filtros de manguera;
• producción de gas inerte a base de gas pobre en azufre, con el fin de sustituir el gas de enfriamiento de reciclaje;

- aplicación de medidas destinadas a reducir las emisiones generadas durante el apagado en húmedo; por ejemplo, instalación de torres de apagado en húmedo con dispositivos deflectores.

d) Instalaciones de tratamiento del coque:

- construcción de sistemas cerrados para el transporte del coque;
- construcción de instalaciones cerradas para el cribado del coque;
- captación y depuración de las emisiones de polvo procedentes de tolvas de alimentación, líneas cribadoras, trituradoras, alimentadores de cintas, etc.;
- instalación de humectadores para el coque refrigerado en seco, a fin de reducir la cantidad de polvo en los puntos de transferencia.

e) Instalaciones de procesamiento de gas y subproductos del carbón:

- uso de sistemas/elementos de estanqueidad eficientes para bombas, accesorios y bridas;

- instalación de dispositivos de respiración forzosa en recipientes, tambores de inmersión, etc.; realimentación de los gases de respiración al canal de aspiración del gas bruto;

- operación de instalaciones Claus con dispositivos de realimentación de gases de escape al gas bruto;

- operación de instalaciones de ácido sulfúrico con sistemas de depuración de los gases de escape y dispositivos de contacto adicionales para reducir al mínimo las emisiones de dióxido/trióxido de azufre.

f) Instalaciones depuradoras de aguas residuales (véanse también los capítulos "Disposición de aguas residuales", "Construcción de maquinaria, talleres y astilleros"):

- uso de eliminadores de amoniaco antepuestos que funcionan mediante la adición de álcalis (por ejemplo, sosa cáustica), con el fin de reducir la carga de compuestos fijos de amonio en las aguas de proceso residuales de la coquería;

- instalación de plantas de depuración biológica de etapas múltiples, incluida una etapa de nitrificación/desnitrificación, para la eliminación de compuestos nitrogenados de las aguas residuales de la coquería.

g) Protección del suelo y de las aguas:

- instalación de sistemas de desagüe separados para aguas lluvia (techos y calles) y para la producción de gas y subproductos del carbón;

- instalación de recipientes recogedores de rebosamientos y derrames debajo de todos los recipientes y aparatos empleados en el procesamiento de sustancias potencialmente contaminantes; instalación de colectores para evacuar las aguas de forma controlada, conduciéndolas, por ejemplo, al sistema de depuración biológica de agua;

- construcción de tanques y depósitos cuyo fondo pueda observarse para controlar la estanqueidad (por ejemplo, instalación sobre cimientos de zapata corrida); instalación de seguros de sobrellenado;

- uso de materiales adecuados y empleo de una protección anticorrosiva externa para mejorar la fiabilidad y la vida útil de los componentes de la planta.

h) Protección acústica:

- instalación de elementos de protección acústica en la fuente de ruido; por ejemplo, blindaje de máquinas, bombas etc.;

- instalación de elementos de protección acústica en los edificios; por ejemplo, construcción maciza, uso de paredes múltiples, instalación de amortiguadores de vibraciones, mamparas antisonoras, etc.;

- construcción de terraplenes antirruido;

- control individual de fuentes de ruido, con el fin de evitar la contaminación acústica de la zona circundante y cumplir las disposiciones sobre los niveles sonoros máximos estipulados para el equipo.

Todas las medidas expuestas en los puntos a) - h) han sido puestas en práctica y han superado las pruebas técnicas pertinentes; muchas de ellas son integradas automáticamente en instalaciones nuevas.

Se calcula que, en las coquerías nuevas, las medidas de protección ambiental representan aproximadamente un 30 - 40% de la inversión total.

La seguridad operacional y la eficacia de las instalaciones de protección ambiental dependen del nivel de calificación del personal. Por lo tanto, se requieren medidas de capacitación, para que el personal opere las instalaciones de manera competente y profesional.

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