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Jueves, 26 Julio 2018 20:20

Guía de mejores técnicas disponibles en la fabricación del cemento en España

Fábrica de Cemento Fábrica de Cemento

Con el fin de facilitar la comprensión del presente documento, se describen a continuación los principios básicos de la Ley 16/2002 relativa a la Prevención y Control Integrados de la Contaminación (en adelante Ley IPPC), y la definición que ésta da sobre el concepto de Mejores Técnicas Disponibles (en adelante MTD o BAT)

ÍNDICE

- Prólogo

- Resumen

1. Información general sobre la Industria del Cemento

2. Procesos y Técnicas aplicadas

3. Niveles actuales de emisiones y consumo de energía y materias primas

4. Las Mejores Técnicas Disponibles en la Industria del Cemento

5. Medición y Control de emisiones a la atmósfera

6. Técnicas emergentes y en desuso en la industria del cemento

- ANEXO

Guía de Mejores Técnicas Disponibles en España de fabricación de cemento

EQUIPO DE TRABAJO Y REDACCIÓN

Directora del equipo: Carmen Canales Canales.
Mº de Medio Ambiente Coordinador técnico: Óscar Giménez Pérez. Instituto Cerdá

Colaboradores:

  • Albert Avellaneda Bargués. Dirección General de Calidad Ambiental. Generalitat Catalunya.
  • Esther Monfá Obach. CEMA. Generalitat de Catalunya.
  • Sonia Silva Segovia. TRAGSA
  • Pedro Mora Peris. OFICEMEN
  • Marina Romay Díaz. OFICEMEN
  • Miguel Angel Serra Biarnés. Asesor, Ingeniero Industrial.

PRÓLOGO

1. La ley IPPC y las Mejores Técnicas Disponibles

Con el fin de facilitar la comprensión del presente documento, se describen a continuación los principios básicos de la Ley 16/2002 relativa a la Prevención y Control Integrados de la Contaminación (en adelante Ley IPPC), y la definición que ésta da sobre el concepto de Mejores Técnicas Disponibles (en adelante MTD o BAT).

El propósito de la ley es conseguir la prevención y el control integrados de la contaminación proveniente de las actividades relacionadas en su Anejo I, con el fin de alcanzar un alto grado de protección del medio ambiente, en línea con la filosofía de ‘desarrollo sostenible’ establecida a nivel de la Unión Europea, conjugando el desarrollo económico y social, con la protección de los recursos naturales y el medio ambiente.

En concreto, la ley establece la concesión de autorizaciones ambientales que tengan en consideración los efectos ambientales de la actividad industrial de forma integrada, para lo cual deben incorporarse al análisis cuestiones tales como emisiones a la atmósfera, generación de residuos, vertidos a los cauces, consumo de recursos naturales, etc.

El objetivo final de este enfoque integrado es que la operación y control de las instalaciones industriales se realice de tal forma que garantice una elevada protección del medio ambiente en su conjunto, para lo que la directiva establece que las exigencias ambientales de los permisos deben basarse en las Mejores Técnicas Disponibles, concepto que la directiva define como:

“la fase más eficaz y avanzada de desarrollo de las actividades y de sus modalidades de explotación, que demuestren la capacidad práctica de determinadas técnicas para constituir, en principio, la base de los valores límite de emisión ...”

Tratando de aclarar este importante concepto considera:

  • “técnicas: la tecnología utilizada junto con la forma en que la instalación esté diseñada, construida, mantenida, explotada y paralizada;”
  • “disponibles: las técnicas desarrolladas a una escala que permita su aplicación en el contexto del sector industrial correspondiente, en condiciones económica y técnicamente viables, ...”
  • “mejores: las técnicas más eficaces para alcanzar un alto nivel general de protección del medio ambiente en su conjunto.”

De los tres conceptos descritos anteriormente, ha sido el de “disponibles” el que más dificultades de interpretación presenta, tanto en lo referente a la viabilidad técnica de las tecnologías consideradas, como en lo que se refiere a la relación coste/beneficio y el impacto que la aplicación de dichas técnicas puede tener sobre la competitividad de los sectores industriales afectados por la Directiva IPPC.

2. Elaboración de este documento

El artículo 16.2 de la Directiva IPPC establece la obligación de realizar intercambio de información a nivel de la Unión Europea sobre ‘Mejores Técnicas Disponibles’ en los sectores de actividad a los que afecta la directiva.

La Comisión Europea, responsable de coordinar los trabajos de intercambio, estableció una oficina de intercambio (IPPC Bureau), con sede en Sevilla, encargada de organizar el intercambio de información. La orientación y supervisión de los trabajos realizados por dicha oficina corresponde al Foro de Intercambio de Información de la IPPC, Grupo de Expertos de ámbito comunitario en el que están representadas las autoridades ambientales de los países de la Unión Europea, industria y ONGs.

Los trabajos concretos sobre sectores industriales se realizan mediante Grupos de Trabajo Técnicos (TWG, su abreviatura en inglés), en los que participan expertos del sector industrial y de las administraciones ambientales.

El Grupo de Trabajo correspondiente a las industrias del cemento y de la cal comenzó sus trabajos en junio de 1997, y el documento final sobre ambos sectores se hizo público en enero de 2002: Reference Document on Best Available Techniques in the Cement and Lime Manufacturing Industries (en adelante BREF). Está disponible, exclusivamente en versión inglesa, en la web de la oficina de intercambio (eippcb.jrc.es).

El presente documento toma como base de partida el documento BREF, teniendo en cuenta la realidad de la industria cementera española, tanto desde el punto de vista tecnológico como medioambiental. Para ello se ha incorporado la información disponible sobre la industria cementera en nuestro país, y se ha hecho especial hincapié en los aspectos ambientales asociados a la fabricación de cemento que más preocupan e interesan.

En la elaboración del presente documento han participado especialistas medioambientales de las administraciones públicas, y personas expertas de las empresas cementeras españolas, coordinadas en el Grupo de Trabajo ‘Medio Ambiente’ de la Agrupación de Fabricantes de Cemento de España – Oficemen y el Institut Cerdá.

3. Objetivo de este Documento

Con este documento, se pretende dar un paso más en la adecuación progresiva de la industria cementera española a los principios de la Ley IPPC, cuya aplicación efectiva debe conducir a una mejora del comportamiento ambiental de las fábricas de cemento que las haga plenamente respetuosas con el medio ambiente.

Este documento encuentra un apoyo concreto en el “Acuerdo Voluntario para la Prevención y Control de la Contaminación de la Industria Española del Cemento”, firmado el 28 de noviembre de 2001, entre el Ministerio de Medio Ambiente y la Agrupación de Fabricantes de Cemento de España, cuya cláusula cuarta recoge explícitamente la realización de estudios sobre Mejores Técnicas Disponibles.

No se trata en ningún caso de un documento cerrado, sino que, muy al contrario, de su lectura y debate deben obtenerse, además de un mejor conocimiento de la industria cementera y su interacción con el medio ambiente, nuevas aportaciones que permitan un enriquecimiento del mismo, confiriéndole el dinamismo que la propia Directiva IPPC requiere.

4. Contenido del documento

Los capítulos 1 y 2 proporcionan información sobre la industria del cemento y sobre los procesos de fabricación.

El capítulo 3 proporciona información concerniente a niveles de consumo (energía y materias primas) y emisiones, reflejando la situación en las instalaciones existentes en el momento de su elaboración.

El capítulo 4 presenta las técnicas consideradas como MTD, y los niveles de consumo y emisión que se consideran asociados a las mismas. Las técnicas y los niveles indicados en el capítulo 4 no son necesariamente apropiados para todas las instalaciones. En el caso de instalaciones existentes, deberá tenerse en consideración la viabilidad técnica y económica de modificarlas.

Los niveles de emisión asociados no son en modo alguno valores límite de emisión. La determinación de los límites de emisión en las condiciones del permiso, o en la elaboración de obligaciones legales sectoriales, deberán decidirse en su momento tomando en consideración, además de las MTD, los factores específicos medioambientales tales como las características técnicas de las instalaciones, la ubicación geográfica de las mismas y las condiciones ambientales locales.

El capítulo 5 trata sobre los sistemas de medida y control de emisiones aplicables a la industria del cemento. En él se identifican, por un lado, los parámetros legales y de operación que caracterizan los procedimientos de medición y control, y por otro, los principales métodos de medición que pueden ser utilizados. Además de los requisitos legales, se disponen los objetivos del Acuerdo Voluntario de Prevención y Control Integrados de la Contaminación en la industria del cemento.

Asimismo, se resumen las características de los métodos más usuales y se describe, en cada caso, la metodología de toma de muestras y análisis, con mención especial del procedimiento de comparación de los datos obtenidos con la legislación.

En el capítulo 6 se presentan las técnicas emergentes que podrían en un futuro considerarse en la determinación de MTD, si superan el estadio actual de desarrollo para convertirse en opciones industriales aplicables técnica y económicamente, y las técnicas que pueden considerarse en desuso para nuevas instalaciones en Europa.

RESUMEN

La Industria del Cemento

El cemento es un material básico para la edificación y la ingeniería civil. Su principal propiedad es la de formar masas pétreas resistentes y duraderas cuando se mezcla con áridos y agua. El endurecimiento (fraguado) de la mezcla ocurre transcurrido un cierto tiempo desde el momento en que se realiza la mezcla, lo que permite dar forma (moldear) la piedra artificial resultante. Estas tres cualidades (moldeable, resistente, duradero) hacen que los productos derivados del cemento tengan una gran aplicación en la construcción de infraestructuras y otros elementos constructivos.

El consumo y la producción de cemento están ligados directamente a la actividad constructiva (pública y privada) en cada momento, y por lo tanto sigue una evolución muy pareja a la situación económica general. La producción de cemento en la Unión Europea alcanzó en el año 2000 los 194,3 millones de toneladas, aproximadamente el 11,4 % de la producción mundial. En España las cifras de producción y consumo de cemento se situaron en 38,2 y 38,4 millones de toneladas respectivamente en el año 2000, los valores más altos de la Unión Europea junto con Italia. De la producción del cemento en ese año 1,1 millones fueron de cemento blanco.

En el proceso de fabricación de cemento, pueden diferenciarse tres etapas básicas:

a) Obtención y preparación de materias primas (caliza, marga, arcilla) que son finamente molidas para obtener crudo.

b) Cocción del crudo en un horno rotatorio hasta temperaturas de 1.450 ºC (2.000ºC de temperatura de llama) para la obtención de un producto semielaborado denominado clínker de cemento.

c) Molienda conjunta del clínker con otros componentes (cenizas volantes, escoria, puzolana, yeso) para obtener el cemento.

La fabricación de cemento es una actividad industrial intensiva en energía, térmica para la cocción de las materias primas; y eléctrica para las operaciones de molienda, manipulación de materiales e impulsión de gases. Los costes energéticos se sitúan alrededor del 30% de los costes de producción.

En la Unión Europea hay unas 300 instalaciones de fabricación de cemento, en las que están en funcionamiento más de 400 hornos de clínker. En España, están en operación 42 fábricas de cemento, en las que operan cerca de 60 hornos y más de 100 molinos de cemento.

En lo que al sistema de horno se refiere, se acepta que, salvo condiciones especiales de la materia prima, la Mejor Técnica Disponible consiste en un horno rotatorio dotado de precalentador de ciclones multietapas y precalcinador. El consumo energético para un horno nuevo de estas características se estima entre 2.900 y 3.200 MJ/t de clínker.

Aspectos ambientales de la fabricación de cemento

Los aspectos ambientales más importantes de la fabricación de cemento son el consumo energético y la emisión a la atmósfera de las siguientes sustancias:

  • Partículas (polvo), proveniente de las operaciones de almacenamiento, transporte y manipulación de los materiales pulverulentos presentes en la fábrica (fuentes dispersas o difusas), y de los filtros de desempolvamiento (fuentes localizadas o puntuales).
  • Gases de combustión: óxidos de nitrógeno (NOx) y óxidos de azufre (SO2).

Las emisiones del horno de clínker están ligadas a las propiedades de las materias primas (humedad, contenido en compuestos sulfurosos volátiles, dificultad de cocción, resistividad, etc) y a la tipología de sistema de horno empleada (vías húmeda, semihúmeda, semiseca y seca).

La medición de las emisiones en fuentes localizadas es necesaria por diversos motivos, especialmente para controlar el cumplimiento de los límites de emisión.

La elección de un método de medición u otro depende principalmente del tipo de sustancia y de diversos factores que pueden afectar a la exactitud y a la precisión de los resultados.

Mejores Técnicas Disponibles

La mayor parte de las fábricas de cemento españolas y europeas han adoptado las MTD consideradas como técnicas primarias generales:

  • optimización del control del proceso,
  • sistemas gravimétricos de alimentación de combustibles sólidos, en los enfriadores y
  • sistemas de gestión de energía.

Estas medidas redundan en mejoras de calidad, reducción de costes y reducción de los consumos energéticos y de las emisiones a la atmósfera.

Las MTD para la reducción de las emisiones de NOx son una combinación de las técnicas primarias mencionadas y:

  • quemadores de bajo NOx,
  • combustión por etapas (o escalonada), y
  • reducción selectiva no catalítica (SNCR).

El nivel de emisión asociado a estas MTD se sitúa entre 500 y 1.200 mg NOx/Nm3 (como NO2), 500-800 mg NOx/Nm3 para instalaciones nuevas, 800 – 1.200 mg NOx/Nm3 para instalaciones existentes en vía seca.

Las MTD para reducir las emisiones de SO2 son una combinación de las técnicas primarias mencionadas y la adición de absorbente. El nivel de emisión asociado a estas técnicas sería de 200-400 mg SO2/Nm3 para hornos vía seca.

Las MTD para la reducción de las emisiones de partículas provenientes de fuentes dispersas son:

  • protección de los sistemas de transporte (pavimentación y acondicionamiento de viales, cerramiento de cintas, etc)
  • cerramiento total o parcial de los almacenamientos (silos de clínker, naves cerradas, pantallas de protección contra el viento, etc)
  • desempolvamiento de los puntos de carga y descarga, y de transferencia en sistemas de transporte

Las MTD para la reducción de las emisiones por fuentes localizadas son, además de las técnicas primarias:

  • filtros electrostáticos
  • filtros de mangas

El nivel de emisión asociado a estas MTD se sitúa en 10 - 50 mg/Nm3, 30 – 50 mg/Nm3 para hornos y enfriadores, 10 - 30 mg/Nm3 para otras instalaciones de desempolvamiento.

Información adicional

  • Fuente:: ConcretOnline
  • Autor:: ConcretOnline
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