23/01/2010
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Máster en Ingeniería y Gestión MedioambientalMáster en Ingeniería y Gestión Medioambiental
Universidad de CastillaUniversidad de Castilla--La ManchaLa Mancha
InertizaciónInertización de Residuos Industrialesde Residuos Industriales
1Plantas de inertización y macroencapsulación
David Pérez David Pérez GonzaloGonzaloFebrero 2010Febrero 2010
Índice
Introducción
Marco legal
Á bit d li ióÁmbito de aplicación
Mecanismos de transformación
Aditivos
Implantación industrial
Ensayos
2
Gestión de residuos inertizados
Caso práctico
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Introducción
La inertización es una técnica utilizada ampliamente en la gestión de residuos peligrosos
que engloba dos operaciones:
1. La ESTABILIZACIÓN del residuo.
Se trata de un proceso que utiliza una serie de reactivos para:
• reducir la naturaleza peligrosa del residuo,
• minimizando la velocidad de migración de los contaminantes al medio ambiente
y
• reduciendo la toxicidad de sus componentes.
3
p
Comúnmente, se utiliza el concepto de fijación como sinónimo de estabilización.
Introducción
La estabilización se realiza mediante la adición de reactivos que:
Mejoran el manejo y las características físicas del residuo.
Disminuyen la superficie a través de la cual puede tener lugar la transferencia oy p p g
pérdida de contaminantes.
Limita la solubilidad de cualquier contaminante presente en el residuo.
Reduce la toxicidad de los contaminantes.
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3
Introducción
2. La SOLIDIFICACIÓN del residuo.
Se describe como el proceso de adicción de reactivos con el fin de:
solidificar el residuo,,
aumentando su resistencia y
disminuyendo la compresibilidad y la permeabilidad.
5
Introducción
En el sentido más amplio de la palabra, la inertización puede definirse como la técnica a
través de la cual puede transformarse un residuo peligroso en un residuo inerte;
entendiéndose por tal, el residuo que no experimente transformaciones físicas, químicas, o
biológicas significativasbiológicas significativas.
En la práctica común, se trata de conseguir un residuo que pueda ser gestionado como no
peligroso.
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4
Introducción
Dentro de la jerarquía de gestión de residuos, la inertización puede catalogarse como un
procedimiento de valorización ya que, en determinadas situaciones, permite el
aprovechamiento de los residuos en diversas aplicaciones.
Sin embargo, en la mayoría de los casos se utiliza como técnica de tratamiento de los
residuos antes de ser eliminados vía confinamiento en vertederos de residuos industriales.
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Introducción
La inertización se aplica principalmente a residuos peligrosos sólido/pastosos de
naturaleza inorgánica. Se aplica en menor medida a los residuos orgánicos por las
siguientes razones:
o Cuando un residuo orgánico no puede ser reutilizado o reciclado, lo normal es
aprovechar la energía contenida en él utilizándolo como combustible de instalaciones
especiales como cementeras y arcilleras.
o Los compuestos orgánicos dificultan el proceso de solidificación con cemento,
reactivo más utilizado para tal fin.
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Introducción
No obstante, la inertización de residuos orgánicos tiene como objetivo la mejora del manejo
y características físicas del residuo y la reducción de la toxicidad de los contaminantes con
el fin de obtener un material final desclasificado como residuo, que pueda ser valorizado
como combustible industrialcomo combustible industrial.
La inertización puede usarse también como técnica de descontaminación de suelos
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Índice
Introducción
Marco legal :
•Directiva 2008/89/CE
R D 1481/2001•R.D. 1481/2001
•Decisión 2033/33/CE
•IPPC
Ámbito de aplicación
Mecanismos de transformación
Aditivos
Implantación industrial
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Implantación industrial
Gestión de residuos inertizados
Caso práctico
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Marco legal: Directiva 2008/89/CE
VALORIZACIÓN: todo procedimiento que permita el aprovechamiento de los recursos
contenidos en los residuos sin poner en peligro la salud humana y sin utilizar métodos que
puedan causar perjuicios al medio ambiente.
R1 Utilización principal como combustible u otro medio de producir energía.
R2 Recuperación o regeneración de disolventes.
R3 Reciclado o recuperación de sustancias orgánicas que no se utilizan como disolventes
(incluidos el compostaje y otros procesos de transformación biológica).
Esto incluye la gasificación y la pirólisis que utilizan los componentes como elementos
11
químicos
R4 Reciclado o recuperación de metales y de compuestos metálicos.
Marco legal: Directiva 2008/89/CE
R5 Reciclado o recuperación de otras materias inorgánicas.
Esto incluye la limpieza del suelo que tenga como resultado la valorización del suelo y el
reciclado de materiales de construcción inorgánicos
R6 Regeneración de ácidos o de bases.
R7 Valorización de componentes utilizados para reducir la contaminación.
R8 Valorización de componentes procedentes de catalizadores.
R9 Regeneración u otro nuevo empleo de aceites.
12
R10 Tratamiento de los suelos que produzca un beneficio a la agricultura o una mejora
ecológica de los mismos.
R11 Utilización de residuos obtenidos a partir de cualquiera de las operaciones enumeradas
de R1 a R10.
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Marco legal: Directiva 2008/89/CE
o R12 Intercambio de residuos para someterlos a cualquiera de las operaciones
enumeradas de R1 a R11.
Si no hay otro código R apropiado, pueden quedar incluidas aquí las operaciones
i i i l i l l i ió i l id l t t i t i t l t tiniciales previas a la valorización, incluido el tratamiento previo, tales como, entre otras,
el desmontaje, la clasificación, la trituración, la compactación, la peletización, el secado,
la fragmentación, el acondicionamiento, el reenvasado, la separación, la combinación o
la mezcla, previas a cualquiera de las operaciones numeradas de R1 a R11.
o R13 Almacenamiento de residuos en espera de cualquiera de las operaciones numeradas
de R1 a R12 (excluido el almacenamiento temporal, en espera de recogida, en el lugar
13
donde se produjo el residuo).
Almacenamiento temporal significa almacenamiento inicial antes del transporte del
residuo a una instalación de tratamiento
Marco legal: Directiva 2008/89/CE
ELIMINACIÓN: todo procedimiento dirigido, bien al vertido de los residuos o bien a su destrucción, total o
parcial, realizado sin poner en peligro la salud humana y sin utilizar métodos que puedan causar
perjuicios al medio ambiente.
o D1 Depósito sobre el suelo o en su interior (por ejemplo, vertido, etc.).p (p j p )
o D2 Tratamiento en medio terrestre (por ejemplo, biodegradación de residuos líquidos o lodos en el
suelo, etc.).
o D3 Inyección en profundidad (por ejemplo, inyección de residuos bombeables en pozos, minas de
sal, fallas geológicas naturales, etc.).
o D4 Embalse superficial (por ejemplo vertido de residuos líquidos o lodos en pozos, estanques o
lagunas etc )
14
lagunas, etc.).
o D5 Vertido en lugares especialmente diseñados (por ejemplo, colocación en celdas estancas
separadas, recubiertas y aisladas entre sí y el medio ambiente, etc.).
oD6 Vertido en el medio acuático, salvo en el mar.
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Marco legal: Directiva 2008/89/CE
D8 Tratamiento biológico no especificado en otro apartado del presente anejo y que dé como
resultado compuestos o mezclas que se eliminen mediante cualquiera de las operaciones
numeradas de D1 a D 12.
D9 Tratamiento fisicoquímico no especificado en otro apartado del presente anejo y que dé
como resultado compuestos o mezclas que se eliminen mediante uno de los
procedimientos numerados de D1 a D12 (por ejemplo, evaporación, secado, calcinación,
etc.).
D10 Incineración en tierra.
D11 I i ió l ( ió hibid l ti d l UE l
15
D11 Incineración en el mar (operación prohibida por la normativa de la UE y por los
convenios internacionales)
D12 Almacenamiento permanente (por ejemplo, colocación de contenedores en una mina,
etc.).
Marco legal: Directiva 2008/89/CE
D13 Combinación o mezcla previa a cualquiera de las operaciones enumeradas de D1 a
D12.
Si no hay otro código D apropiado, pueden quedar incluidas aquí las operaciones iniciales previas a la
eliminación, incluida la transformación previa, tales como, entre otras, la clasificación, la trituración, la
compactación, la peletización, el secado, la fragmentación, el acondicionamiento o la separación,
previas a cualquiera de las operaciones numeradas de D1 a D12.
D14 Reenvasado previo a cualquiera de las operaciones enumeradas de D1 a D13.
D15 Almacenamiento en espera de cualquiera de las operaciones enumeradas de D1 a D14
(excluido el almacenamiento temporal, en espera de recogida, en el lugar donde se
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( p , p g , g
produjo el residuo).
Almacenamiento temporal significa almacenamiento inicial antes del transporte del residuo a una
instalación de tratamiento
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Marco legal: Directiva 2008/89/CE
En la UE hay más de 14.000 instalaciones de tratamiento de residuos.
TRATAMIENTO Nº DE INSTALACIONESFísico químico 9 907Físico-químico 9.907
Transferencia 2.905
Biológicos 615
Preparación y uso de aceites usados como combustible 274
Preparación de combustible a partir de residuos 266
Tratamiento de residuos inorgánicos (salvo metales) 126
Tratamiento de disolventes usados 106
Regeneración de aceites usados 35
17
g
Tratamiento con carbón activo 20
Recuperación de desechos producidos por actividades de reducción de la contaminación
20
Tratamiento de catalizadores usados 20
Tratamiento de ácidos o bases residuales 13
TOTAL 14.307
Marco legal: R.D. 1481/2001
El Real Decreto 1481/2001, por el que se regula la eliminación de residuos mediante
depósito en vertedero, norma que define el marco jurídico actual de los vertederos en
España y que traspone la Directiva del Consejo relativa al Vertido de Residuos, establece
en su artículo 6 que:en su artículo 6 que:
o Sólo podrán depositarse en vertedero residuos que hayan sido objeto de algún
tratamiento previo.
Afirma también que esta disposición no se aplicará a los residuos inertes cuyo
tratamiento sea técnicamente inviable ni a cualquier otro residuo cuyo tratamiento no
contribuya a al objetivo del propio Real Decreto, reduciendo la cantidad de residuos o
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los peligros para la salud humana o el medio ambiente.
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Marco legal: Decisión 2003/33/CE
La Decisión 2003/33/CE establece los criterios y procedimientos de admisión de residuos
en vertederos:
o Sólo se admitirán como estabilización de un residuo peligroso aquellos procesos que
cambien la peligrosidad de los constituyentes de los residuos, transformándolos de
peligrosos en no peligrosos, o garanticen que los constituyentes peligrosos que no se
hayan transformado completamente en constituyentes no peligrosos no puedan
propagarse en el medio ambiente a corto, medio o largo plazo.
o No se admitirá como estabilización aquellos procesos que consistan en una mera
solidificación, es decir, que sólo cambien el estado físico del residuo mediante
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aditivos, sin variar sus propiedades químicas y toxicológicas.
Marco legal: Decisión 2003/33/CE
Residuo paraeliminación ¿se cumplen los
criterios para el
No
Nuevo tratamiento
No
¿peligroso?Si
¿se cumplen los criterios para el vertido depeligrosos no reactivos en vertederos de no peligrosos?
Si
criterios para el vertido depeligrosos ?
tratamiento
Si
No
20
Vertedero no peligrosos:Subcategoría de inorgánicos de bajo contenido orgánico o biodegradables
Vertederopeligrosos
B1bC
Vertedero Inertes/NP
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Valores límite de lixiviación para residuos peligrosos
Componente L/S= 2 l/kg L/S= 10 l/kg Co (ensayo de percolación)
mg/Kg materia seca mg/kg materia seca mg/lAs 6 25 3
B 100 300 60
Marco legal: Decisión 2003/33/CE
Ba 100 300 60
Cd 3 5 1.7
Cr total 25 70 15
Cu 50 100 60
Hg 0.5 2 0.3
Mo 20 30 10
Ni 20 40 12
Pb 25 50 15
Sb 2 5 1
Se 4 7 3
21
Zn 90 200 60
Cloruro 17.000 25.000 15.000
Fluoruro 200 500 120
Sulfato 25.000 50.000 17.000
Carbono orgánico disuelto
480 1.000 320
Sólidos totales disueltos 70.000 100.000 -
Otros criterios de admisión de residuos peligrosos
o Además de los valores límite de lixiviación que figuran en el punto anterior, los
residuos peligrosos deberán cumplir los criterios adicionales siguientes:
Marco legal: Decisión 2003/33/CE
Parámetro Valor límite (mg/Kg)
COT (carbono orgánico total) 6 %
LOI (pérdida por calcinación) 10 %
CNA (capacidad de neutralización de ácido) Deberá evaluarse
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Se utilizará la COT o la LOI
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Componente L/S= 2 l/kg L/S= 10 l/kg Co (ensayo de percolación)
mg/Kg materia seca mg/kg materia seca mg/l
Criterios de admisión para residuos peligrosos estables no reactivos para ser admitidos en
vertederos de no peligrosos (Valores límite de lixiviación)
Marco legal: Decisión 2003/33/CE
As 0.4 2 0.3
Ba 30 100 20
Cd 0.6 1 0.3
Cr total 4 10 2.5
Cu 25 50 30
Hg 0.05 0.2 0.03
Mo 5 10 3.5
Ni 5 10 3
Pb 5 10 3
23
Sb 0.2 0.7 0.15
Se 0.3 0.5 0.2
Zn 25 50 15
Cloruro 10.000 15.000 8500
Fluoruro 60 150 40
Sulfato 10.000 20.000 7.000
Carbono orgánico disuelto
380 800 250
Sólidos totales disueltos 40.000 60.000 -
Otros criterios de admisión :
Parámetro Valor límite (mg/Kg)
COT (carbono orgánico total) 5 %
Marco legal: Decisión 2003/33/CE
LOI (pérdida por calcinación) Mínimo 6 %
CNA (capacidad de neutralización de ácido) Deberá evaluarse
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La gestión de residuos es una actividad incluida dentro del ámbito de aplicación de
la Ley 16/2002, relativa al control y prevención integrados de la contaminación
El objetivo principal que se persigue con esta Ley es aplicar el principio de
Marco legal: IPPC
prevención a las actividades industriales más contaminantes mediante el
establecimiento de un sistema de actuación administrativa que permite afrontar la
reducción de la contaminación de forma integrada y no sectorial, considerando
todos efectos sobre el medio en ambiente en su conjunto
El tratamiento por separado del control de las emisiones a la atmósfera, al agua o
al suelo puede potenciar la transferencia de contaminación entre los diferentes
25
ámbitos del medio ambiente en lugar de protegerlo en su conjunto.
Impone la obligación de coordinar las autorizaciones ambientales cuando
intervengan varias Administraciones.
El Anejo enumera las actividades consideradas más contaminantes, entre las que
se incluye la gestión de residuos, concretamente:
o Instalaciones para la valorización de residuos peligrosos de capacidad
Marco legal: IPPC
superior a 10 Tm/día
o Instalaciones para la valorización de los residuos municipales de capacidad
superior a 3 Tm/h
o Instalaciones para la eliminación de los residuos no peligrosos (distintas de los
vertederos) con capacidad > 50 Tm/día
26
o Vertederos de todo tipo de residuos que reciban más de 10 Tm/día o que
tengan una capacidad total de más de 25.000 Tm con exclusión de los
vertederos de inertes
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La referencia a la hora de describir las técnicas de gestión de residuos la
encontramos en los BREF elaborados para estas actividades:
o Industrias de tratamiento de residuos: códigos R1, R2, R5 a R9, R12, R13, D8,
Marco legal: IPPC
D9, D13 a D15
o Incineración de residuos (incluye técnicas como la gasificación y la pirólisis):
códigos D10 y D11
27
Los BREF se centran en las instalaciones de gestión de residuos, y no en la
evolución completa del ciclo de vida de los residuos, de donde se obtienen el
conjunto de impactos ambientales generados por la cadena de producción,
distribución utilización y generación del residuo
Marco legal: IPPC
distribución, utilización y generación del residuo.
La minimización en origen de la cantidad y toxicidad de los residuos producidos en
las instalaciones industriales es un aspecto intrínseco de la IPPC de la que se
ocupan los BREF de cada sector industrial
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15
El BREF de gestión de residuos incluye:
o las técnicas comúnmente aplicadas, tales como la gestión general de las
instalaciones, la recepción, aceptación y rastreabilidad de los residuos, el
Marco legal: IPPC
aseguramiento de la calidad, el almacenamiento y la manipulación, y los
sistemas de energía;
o los tratamientos fisicoquímicos aplicados a aguas residuales, residuos sólidos
y lodos;
o los tratamientos de reducción de emisiones aplicados al aire, las aguas
residuales y los desechos generados en las instalaciones de tratamiento de
29
residuales y los desechos generados en las instalaciones de tratamiento de
residuos.
o Problemas ambientales más importantes relativos al sector del tratamiento de
residuos: emisiones al aire y vertidos al agua, residuos y contaminación del
suelo.
Marco legal: IPPC
Recepción residuo
TratamientoAlmacenamiento Almacenamiento Expedición
TRATAMIENTO DE RESIDUOS
Residuo Tratamientosfísico-químicos y/o biológicos
Rechazo
Fracción valorizable
Residuo Recuperación de materiales Rechazo
30
Residuo Recuperación de materiales Rechazo
Producto/residuo valorizable
Residuo Preparación de combustibles Rechazo
Energía
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Las instalaciones de tratamiento de residuos pueden encontrarse de tres formas:
o En el mismo emplazamiento donde se produce el residuo
o Instalaciones específicas, con una o más operaciones de tratamiento
Marco legal: IPPC
p p
o Instalaciones integradas que aprovechan las sinergias entre las distintas
operaciones
o La clave del éxito de estas instalaciones está en la flexibilidad.
o Precisamente el laboratorio viene a ser una de las unidades clave.
31
El BREF de industrias de tratamiento de residuos engloba al tratamiento de
inertización (denominado “inmovilización”) dentro de los tratamientos físico-
químicos de residuos sólidos y pastosos.
Marco legal: IPPC
El objetivo de estos tratamientos es limitar la lixiviavilidad de metales pesados y
compuestos poco biodegradables presentes en los residuos.
Las diferentes opciones de tratamiento son aplicables en principio a todos los
residuos sólido/pastosos, aunque su eficacia particular depende del tipo de residuo
en cuestión.
El resto de tratamientos físico-químicos se resumen a continuación
32
El resto de tratamientos físico químicos se resumen a continuación
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17
Extracción y separación
Se trata de extraer metales pesados y sales con ácido y la depuración posterior de
la corriente
IPPC: Tratamientos físicoquímicos
Separación mecánica
Se aplica fundamentalmente a cenizas de incineración de residuos, que
generalmente contienen cloro, arsénico, plomo, cadmio, cobre, materiales
inorgánicos y otros metales.
El proceso consiste en diferentes etapas de tamizado, reducción de tamaño y
33
separación obteniendo por separado la fracción inorgánica, los metales y los
inquemados.
El objetivo último es generar un material inerte que pueda ser utilizado en
aplicaciones tales como sustituto de áridos en construcción o reciclado de la
fracción en fundiciones reduciendo previamente el contenido en metales pesados
Floculación
Se utiliza cuando la fracción acuosa obtenida arrastra poca contaminación, de forma
que su depuración posterior sea sencilla
IPPC: Tratamientos físicoquímicos
La separación entre fases se realiza mediante filtración o centrifugación
Secado
Se aplica con el objetivo de:
o Eliminar los problemas de manipulación de los productos pastosos, difícilmente
bombeables
34
o Concentrar los residuos, facilitando su valorización posterior (incrementando el
poder calorífico, por ejemplo)
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Desorción térmica
El objetivo es el de separar los compuestos volátiles contenidos en los residuos a
temperaturas típicas de 170-370 º C, que pueden llegar hasta los 650 º C
IPPC: Tratamientos físicoquímicos
Se aplica a suelos contaminados con compuestos orgánicos no biodegradables,
suelos contaminados con hidrocarburos u otros residuos peligrosos
También pueden eliminarse PCB, dioxinas y metales como el mercurio
El proceso comienza con una reducción de tamaño, y se requiere una línea de
depuración de los vapores generados
35
Extracción con vapor
Se utiliza con suelos contaminados con hidrocarburos volátiles como gasolina o
disolventes clorados
Extracción con disolventes
Se utiliza en suelos contaminados con productos orgánicos (COVs, restos
petrolíferos, PCB y disolventes halogenados) utilizando disolventes en lugar de
IPPC: Tratamientos físicoquímicos
agua para extraer los contaminantes
Lavado de suelos
Es un proceso exsitu en el que el suelo contaminado es excavado y alimentado a un
proceso de lavado con agua a la que se pueden añadir distintos aditivos
El agua junto con la contaminación extraída debe continuar con un proceso de
36
depuración posterior
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Tratamientos térmicos
Son tratamientos a alta temperatura que funden los residuos con la finalidad de
vitrificarlos.
IPPC: Tratamientos físicoquímicos. Vitrificación
Esta tecnología implica la fundición y fusión de materiales a temperaturas
superiores a 1500 º C seguido de un enfriamiento rápido para obtener un producto
amorfo.
Se obtiene un residuo estructuralmente más estable y con un reducido potencial de
migración de contaminantes.
37
Tratamientos térmicos (II)
Los principales inconvenientes de la técnica son:
o El elevado coste energético.
IPPC: Tratamientos físicoquímicos. Vitrificación
g
o Las altas temperaturas provocan la volatilización de compuestos orgánicos que
han de ser captados vía condensación o quemados mediante un sistema
incinerador
o La necesidad de disponer importantes sistemas de captación y tratamiento de
emisiones atmosféricas.
38
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20
IPPC: Tratamientos físicoquímicos. Vitrificación
La vitrificación es un tratamiento térmico en el que el residuo se oxida parcialmente con
una cantidad de oxígeno inferior a la estequiométrica de forma que se obtiene un gas de
síntesis (CO + H2) y un resto sólido de características similares a las del basalto,
completamente inerte.
El proceso permite procesar una amplia gama de residuos (con ciertas limitaciones, como
el contenido máximo de cloro), exceptuando residuos explosivos, radioactivos e infecciosos.
Los residuos líquidos se añaden para incorporar poder calorífico buscando autosuficiencia
de energía.
39
La tecnología es una alternativa tanto de los vertederos (cuyo uso va a ir en declive en los
próximos años) como de la incineración (que apenas tiene límites en la aceptación de
residuos pero que, por el rechazo social que generan, no se construyen en España).
IPPC: Tratamientos físicoquímicos. Vitrificación
Planta de Vitrificación
Residuos
Gas síntesis
Lavado
Producciónde energía
Preparación y Acondicionamiento
Producciónde metanol
40
Basalto paraconstrucción
Vitrificación1500 º C
Acondicionamiento (reducción de
tamaño y humedad)
Baño metálico para fundición
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El BREF de gestión de residuos propone las siguientes MTD:GESTIÓN AMBIENTAL DE LAS INSTALACIONES DE GESTIÓN
Categoría MTD
IPPC: Mejores técnicas disponibles
g
Gestión ambiental
1. sistemas de gestión ambiental2. comunicar todos los detalles de las actividades realizadas en elemplazamiento3. aplicar un procedimiento de mantenimiento y gestión adecuado4. mantener una estrecha relación con el productor de residuos y el cliente5. disponer de personal cualificado
Categoría MTD
41
Categoría MTD
Conocer mejor el tipo de residuos que recibe la Instalación
6. saber concretamente qué residuos recibe la instalación7. aplicar un procedimiento de aceptación previa8. aplicar un procedimiento de aceptación9. aplicar distintos procedimientos de toma de muestras10. disponer de una instalación de recepción de residuos
Categoría MTD
Producción de residuos
11. analizar la producción de residuos
IPPC: Mejores técnicas disponibles
Categoría MTD
Sistemas de gestión 12. rastreabilidad en el tratamiento de residuos13. normas de mezclado/combinación14. procedimientos de separación y compatibilidad15. eficacia del tratamiento de residuos16. plan de gestión de accidentes17. diario de incidentes18. planes de gestión del ruido y las vibraciones19. clausura
42
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22
Categoría MTD
Gestión de la energía y materias primas
20. consumo y generación de energía21. eficiencia energética22. ejercicio interno de análisis comparativo23. utilización de los residuos como materia prima
IPPC: Mejores técnicas disponibles
23. utilización de los residuos como materia prima
Categoría MTD
Almacenamiento y manipulación 24. técnicas genéricas de almacenamiento25. sistemas de contención26. etiquetado de las tuberías27. almacenamiento/acumulación de los residuos28. técnicas genéricas de manipulación29. técnicas de agrupación/mezclado de residuos envasados
43
30. guía de separación de residuos para su almacenamiento31. técnicas para manipular residuos en contenedores
Categoría MTD
Otras técnicas
32. utilizar sistemas de ventilación mediante extractores durante las operacionesde trituración, fragmentación y tamizado33. realizar las operaciones de trituración y fragmentación de residuos especialesen áreas completamente cerradas
IPPC: Mejores técnicas disponibles
en áreas completamente cerradas34. procesos de lavado
Categoría MTD
Gestión de las emisiones atmosféricas
35. restringir el uso de tanques, contenedores y pozos abiertos36. sistemas cerrados con extracción hacia instalaciones adecuadas de reducción de las emisiones atmosféricas37. sistemas de extracción adecuadamente dimensionados para cubrir algunas zonas de almacenamiento y tratamiento38 funcionamiento y mantenimiento del equipo de reducción de
44
38. funcionamiento y mantenimiento del equipo de reducción de las emisiones atmosféricas39. sistemas de depuración de las principales emisiones de gases inorgánicos40. detección de fugas y procedimientos de reparación41. reducción de las emisiones al aire de compuestos orgánicos volátiles y partículas
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23
Categoría MTD
Gestión de las aguas residuales
42. reducir el uso y la contaminación del agua43. especificación de efluentes idónea para el sistema de tratamiento de efluentesin situ o criterios de vertido44. todos los efluentes deben pasar por los sistemas de la instalación de
IPPC: Mejores técnicas disponibles
44. todos los efluentes deben pasar por los sistemas de la instalación detratamiento45. sistemas colectores de aguas residuales46. separación de las aguas residuales47. suelo de hormigón en todas las zonas de tratamiento48. sistemas colectores del agua de lluvia49. reutilización de las aguas residuales tratadas y de las aguas de lluvia50. inspecciones diarias y registradas del sistema de gestión de efluentes51. identificar los principales componentes peligrosos de los efluentestratados52. técnicas de tratamiento adecuadas para cada tipo de aguas residuales53 aumentar la fiabilidad del control y las técnicas de reducción de la
45
53. aumentar la fiabilidad del control y las técnicas de reducción de lacontaminación de las aguas residuales54. determinación de los principales componentes de las aguas residuales55. vertido de las aguas residuales56. cumplimiento de los niveles de emisión asociados a la aplicación de las MTDcon respecto a la demanda química de oxígeno, a la demanda biológica deoxígeno y a los metales pesados
Categoría MTD
Gestión de los desechos generados en la instalación
57. plan de gestión de los desechos generados en la instalación58. utilizar envases reutilizables59. reutilizar los bidones60. llevar un inventario de los residuos in situ
IPPC: Mejores técnicas disponibles
60. llevar un inventario de los residuos in situ61. reutilizar los residuos
Categoría MTD
Contaminación del suelo 62. pavimentar y mantener el pavimento de las zonas operativas63. utilizar un suelo impermeable y con drenaje64. minimizar los equipos subterráneos y de la instalación
46
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24
Categoría MTD
Tratamientos
físico-
85. Intentar la insolubilización de metales anfóteros, y reducir los lixiviados de
sales tóxicas solubles mediante una adecuada combinación de
IPPC: Mejores técnicas disponibles
MTD específica
físico
químicos de
residuos
sólidos
sales tóxicas solubles mediante una adecuada combinación de
pretratamientos como lavado acuoso, evaporación, recristalización y
extracción ácida cuando el proceso se utiliza para tratar residuos con
compuestos peligrosos destinados a vertedero
86. Analizar la lixiviabilidad de compuestos inorgánicos utilizando el método
CEN tanto a nivel de caracterización básica como de seguimiento de los
envíos
47
envíos
87. Restringir la aceptación de los residuos que vayan a tratarse por
solidificación/inmovilización: altos niveles de COVs, cianuros sólidos,
oxidantes, quelatantes y altos contenidos en COT
Categoría MTD
Tratamientos
físico
88. Utilizar sistemas cerrados de carga/descarga y alimentación de
residuos
IPPC: Mejores técnicas disponibles
MTD específica
físico-
químicos de
residuos
sólidos
residuos
89. Utilizar sistemas de reducción de emisiones durante las operaciones
de carga y descarga
90. Inertizar o vitrificar los residuos sólidos destinados a vertederos
48
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25
Índice
Introducción
Marco legal
Ámbito de aplicaciónÁmbito de aplicación
•Residuos
•Aplicaciones
Mecanismos de transformación
Aditivos
49
Implantación industrial
Gestión de residuos inertizados
Caso práctico
Ámbito de aplicación: residuos
El tratamiento de inertización se aplica preferentemente a residuos de naturaleza
inorgánica.
Normalmente es aplicable a residuos sólidos o pastosos, aunque pueden utilizarse también
residuos acuosos como agentes hidratantes en el fraguado del cemento.
No obstante, para aquellos compuestos orgánicos de bajo contenido energético, se han
aplicado tratamientos de inertización sobre la mezcla de estos compuestos con otros de
naturaleza inorgánica.
Así, se ha podido demostrar experimentalmente que cuando el contenido en materia
orgánica de la mezcla a tratar es inferior al 30 % sobre materia seca (sms) los resultados
50
orgánica de la mezcla a tratar es inferior al 30 % sobre materia seca (sms), los resultados
del proceso de inertización son satisfactorios en la mayoría de los casos estudiados.
Como claros ejemplos de los residuos susceptibles de ser sometidos a un proceso de
inertización se relacionan los siguientes:
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Ámbito de aplicación: residuos
Residuos inorgánicos
oEscorias de acería y plantas de combustión
oCenizas de acería
oPolvos de sistemas de prevención de la contaminación atmosférica
oLodos inorgánicos procedentes de procesos de tratamiento de aguas
oLodos inorgánicos procedentes de operaciones de limpieza industrial
oTierras contaminadas con productos inorgánicos
51
oBarros procedentes de tratamiento de superficies y galvánicos
oReactivos industriales inorgánicos
oSubproductos de procesos químicos inorgánicos
oProductos inorgánicos caducados y fuera de especificaciones
Ámbito de aplicación: residuos
Residuos inorgánicos (II)
oProductos inorgánicos procedentes de procesos de control de la contaminación
oReactivos inorgánicos de laboratoriog
oProductos fitosanitarios
oRecipientes de plástico, vidrio y metal contaminados por residuos
52
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Ámbito de aplicación: residuos
Residuos orgánicos
oColas de destilación
oLodos de tintas y pinturasy p
oLodos orgánicos procedentes de procesos de tratamiento de aguas
oLodos orgánicos procedentes de operaciones de limpieza de tanques
oTierras contaminadas con productos orgánicos
oLodos de hidrocarburos pesados.
53
oResinas acrílicas.
oMaterias primas cosméticas.
oMaterias procedentes de la industria farmacéutica.
oMezclas de tensioactivos en estado sólido/pastoso.
Ámbito de aplicación: residuos
Residuos orgánicos (II)
oProductos farmacéuticos, medicamentos y productos veterinarios.
oProductos orgánicos procedentes de procesos de control de la contaminación.g p p
oSubproductos de síntesis orgánica.
54
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Ámbito de aplicación: residuos
Residuos a los que no se debe aplicar este tratamiento
o Inflamables y fácilmente inflamables, como disolventes de bajo punto de inflamación
o Residuos con sustancias volátiles
o Oxidantes
o Altos contenidos en materia orgánica soluble
o Molibdeno
o Sales inorgánicas solubles
55
o Cianuros sólidos.
o Agentes quelatantes
o En todo caso pueden buscarse aditivos específicos para estos residuos
Ámbito de aplicación: aplicaciones
Tratamiento de residuos industriales antes de su disposición en vertedero.
o Los residuos solubles, y los que se presentan en forma de lodos con líquido libre o
alto con alto grado de humedad, deben ser estabilizados antes de ser enviados al
vertedero.
o Para lograr una estabilización eficaz, no pueden utilizarse agentes absorbentes tipo
serrín, ya que los líquidos absorbidos pueden liberarse fácilmente por efecto de
desorción cuando se comprimen por sobrecargas.
o Por ello los reactivos de estabilización deben ligar física y químicamente los
componentes solubles y líquidos para evitar que estos sean expulsados por las
56
componentes solubles y líquidos para evitar que estos sean expulsados por las
fuerzas de consolidación o que aparezcan en el lixiviado.
o Por otro lado mediante los procesos de solidificación se mejoran las propiedades
mecánicas de los compuestos vertidos al tiempo que se reduce la velocidad de
migración de los contaminantes al medio ambiente.
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29
Ámbito de aplicación: aplicaciones
Tratamiento de suelos contaminados.
o La inertización está especialmente indicada para aquellos terrenos dónde el peligro
atañe a grandes cantidades de suelo con bajo nivel de contaminación.
o En estos casos, realizar una excavación del terreno y transportar los suelos de baja
contaminación hasta un vertedero controlado o hasta una instalación de incineración,
no será ni medioambientalmente correcto ni económicamente rentable.
57
Recuperación de vertederos de residuos peligrosos.
o Como técnica de recuperación de antiguos vertederos dónde se depositaron residuos
sin las suficientes garantías seguridad bien por las condiciones de diseño del
Ámbito de aplicación: aplicaciones
depósito, bien por la naturaleza o estado físico del residuo vertido.
Preparación de combustibles
o Que previamente hayan sido desclasificados como residuos
58
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30
Índice
Introducción
Marco legal
Ámbito de aplicación
Mecanismos de transformación
Aditivos
Implantación industrial
Gestión de residuos inertizados
Caso práctico
59
Mecanismos de transformación de los residuos
Los residuos experimentan transformaciones físicas y químicas, diferentes en función de
su naturaleza y de la tecnología aplicada. Estas transformaciones se llevan a cabo a través
de uno o varios de los siguientes mecanismos:
Macroencapsulación
o La macroencapsulación es el proceso por el cual los constituyentes del residuo
quedan atrapados físicamente en una matriz estructural de mayor tamaño, es
decir, los constituyentes del residuo se retienen en los poros discontinuos del
material estabilizante.
o Si se produce la degradación física (descomposición) del material estabilizado
60
o Si se produce la degradación física (descomposición) del material estabilizado,
incluso si es en partículas de gran tamaño, los compuestos atrapados quedan
libres para migrar.
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31
Mecanismos de transformación de los residuos
o La masa estabilizada puede descomponerse con el tiempo debido a las
tensiones medioambientales (ciclos de humectación, desecación, deshielo,
penetración de fluidos de percolación y tensiones físicas de carga).
o Por tanto, los contaminantes estabilizados únicamente por macroencapsulación
pueden retornar al medio ambiente si no se conserva la integridad de la masa.
o El grado de macroencapsulación aumenta según el tipo y la energía por unidad
de masa de la mezcla.
61
Mecanismos de transformación de los residuos
Microencapsulación
o En la microencapsulación, los constituyentes del residuo quedan atrapados en el
interior de la estructura cristalina de la matriz solidificada a nivel microscópico.
o Como resultado, incluso si los materiales estabilizados se degradan a partículas de
tamaño relativamente pequeño, la mayor parte del residuo peligroso permanece
atrapado.
o Sin embargo, al igual que ocurre con la macroencapsulación, al no estar el residuo
ligado químicamente, la velocidad de liberación del contaminante de la masa
estabilizada puede aumentar al disminuir el tamaño de partícula y quedar expuesta a
62
estabilizada puede aumentar al disminuir el tamaño de partícula y quedar expuesta a
una superficie mayor.
o De igual forma, el grado de microencapsulación aumenta según el tipo y la energía
por unidad de masa de la mezcla.
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32
Mecanismos de transformación de los residuos
Absorción
o La absorción es el proceso por el cual los contaminantes son tomados por el
absorbente de manera similar a como una esponja toma el agua.
o La absorción precisa de un material sólido (absorbente) que empape o absorba los
líquidos libres del residuo.
o Este proceso se emplea principalmente para eliminar los líquidos libres de manera
que se mejoren las características de manejo del residuo, es decir, para solidificar el
residuo.
63
Mecanismos de transformación de los residuos
Absorción (II)
o Los absorbentes más comunes son:
Suelo
Cenizas volantes
Polvo de hornos de cemento
Polvo de hornos de cal
o Algunos de estos absorbentes, como el polvo de hornos de cemento, presentan
t j di i l d bid t í ti lá i ( t t ió )
64
ventajas adicionales debido a sus características puzolánicas (autocementación).
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33
Mecanismos de transformación de los residuos
Adsorción
o La adsorción es el fenómeno por el cual los contaminantes quedan ligados por
fenómenos de superficie a los agentes de estabilización de la matriz.
o Dichos fenómenos son fuerzas de Van der Walls, puentes de hidrógeno,
interacciones dipolo-dipolo, enlaces químicos, etc..
o Los contaminantes quimisorbidos a la matriz estabilizadora tienen menor probabilidad
de quedar libres en el medio ambiente que aquellos no fijados, ya que se necesita de
una fuerza físico-química para desorber el contaminante de la superficie de
adsorción
65
adsorción.
o En consecuencia, este tratamiento se considera más permanente.
Mecanismos de transformación de los residuos
Adsorción (II)
o La utilización de arcillas modificadas orgánicamente, en los procesos de inertización,
ha puesto de manifiesto la eficacia de los mecanismos de adsorción.
o Una arcilla modificada orgánicamente, es una arcilla en la que se han sustituido los
cationes inorgánicos adsorbidos a su superficie por cationes orgánicos generalmente
de cadena larga.
o De esta manera se obtiene una arcilla con carácter organofílico que presenta gran
afinidad por las moléculas orgánicas.
66
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34
Mecanismos de transformación de los residuos
Precipitación
o Una de las transformaciones producidas por el tratamiento de inertización es la
precipitación de los contaminantes del residuo, dando lugar a una forma más estable
de los contaminantes dentro del mismo.
o Los precipitados, tales como hidróxidos, sulfuros, silicatos, carbonatos y fosfatos
quedan así contenidos en la masa estabilizada como parte de la estructura del
material.
o Éste fenómeno se puede aplicar para la estabilización de residuos inorgánicos como
los lodos con hidróxidos metálicos
67
los lodos con hidróxidos metálicos.
Mecanismos de transformación de los residuos
Detoxificación
o Algunas de las reacciones químicas que tienen lugar durante el proceso de
estabilización pueden dar lugar a un residuo de menor toxicidad.
o Por detoxificación se entiende cualquier mecanismo que modifica un constituyente
químico en otro (u otra forma del constituyente) no tóxico o menos tóxico.
o Un ejemplo de esto es la reducción de cromo en estado de valencia +6 a cromo con
valencia +3 (tiene una menor solubilidad y toxicidad) durante la inertización con
materiales tipo cemento.
68
o Para detoxificar el cromo se pueden utilizar sistemas de fijación que reducen su
valencia, como la utilización de aditivos de sulfato ferroso y sulfato sódico.
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Índice
Introducción
Marco legal
Ámbito de aplicaciónp
Mecanismos de transformación
Aditivos
Implantación industrial
Gestión de residuos inertizados
Caso práctico
69
Aditivos y sustancias auxiliares: cemento
CEMENTO
o El cemento es el principal agente en la estabilización de residuos peligrosos.
o Se obtiene por la cocción en horno a alta temperatura de una mezcla de caliza y arcillap p y
(u otro silicato).
o El horno produce una escoria (clinquer) que se muele a un polvo que es una mezcla
de óxidos de calcio, silicato, aluminio y hierro.
o En la inertización por cemento, los residuos se mezclan con él, y en el caso de que el
residuo no tenga suficiente agua, se añade ésta a continuación para su hidratación
70
(fraguado).
o De esta manera se obtiene una estructura cristalina de aluminosilicato cálcico dura y
de aspecto rocoso.
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36
Aditivos y sustancias auxiliares: cemento
o La inertización con cemento se adapta mejor a residuos inorgánicos, especialmente
aquellos que contienen metales pesados.
o Como resultado del elevado pH del cemento (en su formación se genera hidróxido
cálcico), los metales son retenidos como hidróxidos insolubles o carbonatos en la
estructura endurecida.
o Estudios de investigación realizados indican que el plomo, cobre, zinc, estaño y
cadmio se unen preferentemente por fijación química a la matriz, mientras que el
mercurio es retenido de forma predominante por microencapsulación física.
o La inertización con cemento muestra un futuro prometedor y una importante utilización
71
o La inertización con cemento muestra un futuro prometedor y una importante utilización
en la fijación de residuos inorgánicos, como lodos de hidróxidos metálicos de la
industria de galvanotécnia.
Aditivos y sustancias auxiliares: cemento
o El amplio uso de la inertización de compuestos inorgánicos con cemento se debe a:
Ausencia de mejores alternativas de tratamiento (por ejemplo, los metales no se
biodegradan ni varían su estructura atómica al ser incinerados)
Conocimiento y disponibilidad de mecanismos físico-químicos, como la
precipitación y la adsorción.
72
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37
Aditivos y sustancias auxiliares: cemento
o La inertización con cemento presenta una serie de ventajas:
La tecnología del cemento es bien conocida incluido el manejo, mezcla, fraguado y
endurecimiento. De hecho, la mayoría de las Compañías que han desarrollado las
tecnologías de inertización están directamente relacionadas con el sector de la
construcción, ya que los equipos necesarios son muy semejantes a los utilizados en
dicho sector.
El cemento es muy utilizado en el campo de la construcción, por lo que el coste del
material es relativamente bajo y el equipo y personal están fácilmente disponibles.
La eliminación excesiva de agua en lodos y residuos de alto porcentaje de humedad
73
La eliminación excesiva de agua en lodos y residuos de alto porcentaje de humedad
no es necesaria, ya que se requiere agua para la hidratación del cemento (admite
residuos pastosos).
Aditivos y sustancias auxiliares: cemento
El tratamiento es efectivo para un amplio abanico de residuos fundamentalmente de
naturaleza inorgánica; es decir, admite variaciones en la composición química del
residuo.
La alcalinidad del cemento puede neutralizar los residuos ácidos.
Como principal desventaja de la utilización del cemento en los procesos de
inertización, cabe señalar una vez más que la presencia de contaminantes orgánicos
interfiere en la reacción de fraguado, disminuyendo la resistencia final y reduciendo la
formación de una masa cristalina para dar lugar a un material amorfo.
74
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38
Aditivos y sustancias auxiliares: puzolanas
Puzolanas
o Las puzolanas son materiales que reaccionan con la cal en presencia de agua para
producir un material de cementación.
PUZOLANAS+CAL+AGUA+RESIDUO = HORMIGÓN PUZOLÁNICO
o La reacción de estos materiales aluminosilíceos con cal y agua da lugar a la formación
de un producto del tipo del hormigón denominado hormigón puzolánico.
o Entre los materiales puzolánicos se encuentran residuos industriales como:
cenizas volantes
75
escorias de incineración
polvo de hornos de cemento.
Aditivos y sustancias auxiliares: puzolanas
o Las estructuras puzolánicas resultantes se denominan aluminosilicatos amorfos.
o Al igual que la inertización con cemento, la mayoría de las aplicaciones de la
estabilización con puzolanas es para material inorgánico.
o El medio básico en el que tiene lugar el proceso, es adecuado para residuos
contaminados con metales pesados.
76
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39
Aditivos y sustancias auxiliares: cal
Cal
o Frente a los reactivos anteriores, la cal se utiliza tanto para el tratamiento de residuos
orgánicos como inorgánicos.
o De hecho, la inertización de lodos orgánicos e inorgánicos se realiza muy a menudo
mediante la adición de hidróxido cálcico o cal hidratada.
o Al reaccionar con los materiales presentes en el residuo se origina carbonato y silicato
cálcico, alúmina cálcica o alumino-silicato cálcico hidratados.
o Estos materiales se forman a partir de la reacción del calcio de la cal, los
77
aluminosilicatos del residuo y la materia orgánica.
Aditivos y sustancias auxiliares: cal
o Como en todos los aditivos, puede realizarse una inertización adicional mediante el
uso de otros ingredientes en menor cantidad.
o Hay que tener en cuenta que la cal también puede añadirse para subir el pH de lodos
ácidos, junto con los otros reactivos que proporcionan las reacciones principales de
estabilización, como las cenizas volantes.
o La inertización con cal está indicada, por tanto, para contaminantes orgánicos e
inorgánicos y se ha utilizado ampliamente con lodos metálicos, lodos orgánicos e
hidrocarburos.
78
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40
Aditivos y sustancias auxiliares: cal
En forma de óxido, CaO, (cal hidrofobizada), puede utilizarse para el tratamiento de
residuos de naturaleza orgánica. Los inconvenientes de este proceso son:
o Existen riesgos de inflamabilidad de los productos orgánicos como consecuencia de
las elevadas temperaturas que pueden llegar a alcanzarse.
o Se necesita disponer de unos dispositivos de mezcla total para evitar la formación de
puntos calientes en la masa reaccionante.
o Es necesario disponer de sistemas de captación y condensación de los vapores
desprendidos.
79
Aditivos y sustancias auxiliares: silicatos solubles
Silicatos solubles
o El uso de compuestos silíceos en la estabilización de metales se utiliza desde hace
mucho tiempo en procesos comerciales a gran escala.
o En algunos de estos procesos, los reactivos de sílice se acidifican para dar lugar a una
solución monosilícea ácida, a la que se añaden los residuos con metales, que
precipitan posteriormente en forma de silicatos.
o En otros, la combinación de silicatos líquidos solubles y cemento forman la base del
proceso, el cual ha demostrado ser efectivo en la estabilización de residuos con
presencia de materia orgánica en un rango medio y lodos contaminados con altas
80
presencia de materia orgánica en un rango medio, y lodos contaminados con altas
concentraciones de metales pesados.
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Aditivos y sustancias auxiliares: silicatos solubles: silicatos solubles
o En la formación de este tipo de silicatos está basado el proceso Soliroc, que fue
desarrollado a escala piloto en 1974 por la Universidad de Lovaina y fue implantado
posteriormente a escala industrial por la Gerep cerca de París.
o Este proceso consiste en una reacción a escala molecular de un monómero de ácido
silícico que se une químicamente a los metales por enlace covalente, electrovalente o
puentes de hidrógeno.
o El producto final es estable, queda solidificado, posee una gran resistencia mecánica,
presenta baja permeabilidad y en la mayoría de las ocasiones puede obtenerse un
residuo inerte.
81
o Este proceso puede utilizarse tanto para residuos en estado líquido como en forma de
lodos o polvo.
Aditivos y sustancias auxiliares: silicatos solubles
o El residuo se añade desde el almacenamiento a la zona de reacción, dónde en medio
ácido y en presencia de un material que aporte silicatos, se forma a pH 1-2 un
monómero de ácido silícico; seguidamente por adición de un reactivo básico se lleva
la mezcla a pH 12 produciéndose la precipitación selectiva de metalesla mezcla a pH 12 produciéndose la precipitación selectiva de metales.
o Los mecanismos son microencapsulado y precipitación de metales en forma de
silicatos.
o Los polvos y gases desprendidos de la reacción exotérmica se recogen en un
absorbedor que recicla al proceso el agua de lavado.
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42
Aditivos y sustancias auxiliares: silicatos solubles
o El producto obtenido es un inertizado formado por silicatos metálicos que cumple
parámetros de vertido en vertedero de residuos no peligrosos o incluso inertes.
o Mediante esta técnica pueden tratarse ácidos inorgánicos y algunos orgánicos, bases
(hidróxidos, carbonatos, etc.), productos orgánicos polares, sales (sulfuros, nitratos,
nitritos) etc.
83
Aditivos y sustancias auxiliares: silicatos solubles
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43
Aditivos y sustancias auxiliares: arcillas modificadas orgánicamente
Arcillas modificadas orgánicamente
o En el pasado, el uso de la inertización en residuos orgánicos estaba limitada por la
capacidad de los aditivos de inertización tradicionales para retener en la matriz estabilizada
l á ilos compuestos orgánicos.
o Actualmente, se usan las arcillas modificadas orgánicamente junto con otros reactivos de
estabilización para atrapar la porción orgánica del residuo a estabilizar.
o Las arcillas modificadas orgánicamente se originan cuando se modifican física y
químicamente las arcillas naturales para hacerlas organofílicas.
85
Aditivos y sustancias auxiliares: arcillas modificadas orgánicamente
o Esta característica se contrapone a su naturaleza organofóbica original.
o El proceso de modificación se realiza mediante la sustitución de cationes inorgánicos de la
estructura mineralógica de la arcilla por cationes orgánicos, generalmente iones de amonio
t icuaternario.
o Después de esta sustitución, las moléculas orgánicas se adsorben a la estructura cristalina
de la arcilla.
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Aditivos y sustancias auxiliares: arcillas modificadas orgánicamente
o Como ya se ha explicado anteriormente, la eficacia de las arcillas modificadas
orgánicamente en la estabilización de residuos orgánicos se debe al mecanismo de
adsorción de contaminante orgánico sobre la arcilla, que a su vez puede ser
encapsulada mediante cemento u otros aglomerantesencapsulada mediante cemento u otros aglomerantes.
87
Aditivos y sustancias auxiliares
Polímeros orgánicos termoestables
o Este tipo de polímeros suelen utilizarse en la inertización de residuos orgánicos.
o El proceso implica la mezcla de un monómero con la urea formaldehído que actúa como
catalizador, con el residuo orgánico para formar una masa polimérica tipo esponja en cuya
matriz quedan retenidas partículas sólidas del residuo peligroso (macroencapsulación).
o No retiene residuos líquidos
o Las principales ventajas de esta técnica son:
Da lugar a materiales de baja densidad.
88
Se requieren pequeñas cantidades de aditivos poliméricos para solidificar los
residuos.
Es eficaz en el tratamiento de residuos de naturaleza orgánica.
Se puede utilizar para la estabilización de residuos radioactivos de baja intensidad.
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Aditivos y sustancias auxiliares
Materiales termoplásticos
o Otras técnicas de estabilización de residuos peligrosos utilizan la combinación de
materiales plásticos fundidos con los residuos a altas temperaturas.
o Cuando la masa reaccionante se enfría, se obtiene un material solidificado adaptado
al recipiente donde se haya vertido, revestido por un termoplástico.
o Los principales materiales termoplásticos utilizados en este proceso son: asfalto,
parafinas, betún, polietileno, polipropileno y azufre.
o La principal ventaja de este tipo de estabilización es que se obtienen productos
89
bastante resistentes a la lixiviación y biodegradación.
Aditivos y sustancias auxiliares
componente cemento puzolanas termoplástico Polímeros orgánicos
Orgánicos no polarescomo aceites y grasas, hidrocarburos aromáticos y halogenados, PCB
Pueden impedir el fraguado. Disminuye la durabilidad en periodos largos de tiempo. Los volátiles
Pueden impedir el fraguado. Disminuye la durabilidad en periodos largos de tiempo. Los volátiles
Los orgánicos pueden evaporarse durante el calentamiento. Eficacia demostrada bajo determinadas
Pueden impedir el asentamiento. Eficacia demostrada bajo determinadas condiciones
pueden escapar de la mezcla. Eficacia demostrada bajo determinadas condiciones
pueden escapar de la mezcla. Eficacia demostrada bajo determinadas condiciones
condiciones
Orgánicos polares como alcoholes, fenoles, ácidos orgánicos, glicoles
Los fenoles retrasan significativamente el fraguado y disminuyen la durabilidad a corto plazo. Disminuye la durabilidad en periodos largos de
Los fenoles retrasan significativamente el fraguado y disminuyen la durabilidad a corto plazo. Los alcoholes pueden retrasar el fraguado. Disminuye
Los compuestos orgánicos pueden evaporarse durante el calentamiento
Sin efecto significativo sobre el asentamiento
90
tiempo la durabilidad en periodos largos de tiempo
Ácidos como HCl, HF Ningún efecto significativo sobre el fraguado. El cemento neutraliza los ácidos. Eficacia demostrada
Sin efecto significativo sobre fraguado. Compatible, neutralizará los ácidos. Eficacia demostrada
Pueden neutralizarse antes de su incorporación.
Pueden neutralizarse antes de su incorporación. La ureaformaldehído ha demostrado su eficacia
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Aditivos y sustancias auxiliares
componente cemento puzolanas termoplástico Polímeros orgánicos
Oxidantes como hipoclorito y permanganato sódico, ácido nítrico,
compatible compatible Pueden provocar rotura de la matriz,fuego
Pueden provocar rotura de la matriz,fuego
ácido nítrico, dicromato potásico
Sales como sulfatos,haluros, nitratos, cianuros
Aumentan los tiempos de fraguado. Disminuye la durabilidad. Los sulfatos pueden retrasar el fraguado y provocar exfoliación salvo que se empleen cementos especiales. Los sulfatos aceleran otras reacciones
Los haluros se lixivian fácilmente y retrasanel fraguado. Los haluros pueden retrasar el fraguado, la mayoría se lixivian fácilmente. Los sulfatos pueden retardar o acelerar las reacciones
Los sulfatos y halurospueden deshidratarse y rehidratarse, provocando agrietamientos
Compatible
91
otras reacciones
Metales pesados como Cd, Pb, Cr, As, Hg
Compatible. Puede aumentar el tiempo de fraguado. Eficacia demostrada bajo determinadas condiciones
Compatible. Eficacia demostrada sobre determinados elementos (Pb, Cd, Cr)
Compatible. Eficacia demostrada sobre determinados elementos (Cu, As, Cr)
Compatible. Eficaciademostrada con As
Materiales radiactivos Compatible Compatible Compatible Compatible
Índice
Introducción
Marco legal
Ámbito de aplicaciónÁmbito de aplicación
Mecanismos de transformación
Aditivos
Implantación industrial
•Diseño: selección del emplazamiento y de la tecnología
92
•Etapas del proceso
•Equipos e instalaciones
Gestión de residuos inertizados
Caso práctico
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47
Implantación industrial: introducción
El diseño de un proceso de inertización requiere de la elección de una tecnología de las
disponibles en el mercado y de una correcta elección del emplazamiento.
En todas las tecnologías, los criterios básicos de aceptación del tratamiento son que:
o El residuo no inhiba el proceso de fraguado de la mezcla con los aditivos y reactivos,
o Los valores límite de lixiviación y la concentración de contaminantes debe cumplir con
lo establecido en la Decisión 2003/33/CE.
Una planta de inertización está sujeta a autorización ambiental integrada y al régimen
derivado de la Directiva 2004/35/CE, sobre responsabilidad en relación con la prevención y
93
reparación de daños medioambientales (desarrollo del principio de “quien contamina paga”).
Diseño: selección del emplazamiento
Habrá que tener en cuenta, al menos, los siguientes factores:
o Aguas superficiales. Hay que tener en consideración los riesgos de sufrir
inundaciones, cercanía a suministro de aguas potables, presencia de embalses
cercanos.
o Aguas subterráneas. Son factores importantes:
la conductividad hidráulica del terreno
la profundidad hasta las aguas subterráneas
el espesor de los sedimentos arcillosos
94
p
presencia de acuíferos y áreas de carga
proximidad a manantiales
dirección de flujo de las aguas subterráneas.
23/01/2010
48
Diseño: selección del emplazamiento
o Terrenos medioambientalmente sensibles. En particular, la cercanía a
zonas húmedas,
hábitats de especies protegidas yp p g y
parques naturales.
o Población. Proximidad a zonas habitadas, a colegios o zonas de alta densidad de
población.
95
Diseño: selección de la tecnología
A la hora de seleccionar la tecnología, hay que tener en cuenta los siguientes aspectos:
o Proceso. Diagrama de flujo de la planta de inertización con todas las etapas del
tratamiento.
o Materias primas empleadas (reactivos). Para cada una de ellas debe conocerse su
descripción, la calidad requerida y los ratios de consumo por unidad de residuo tratada.
o Residuos susceptibles de tratamiento. Debe conocerse con exactitud las
características y propiedades físico-químicas de cada uno de los residuos susceptibles
de ser tratados con la tecnología, incluyendo los márgenes de concentración y
tratamiento
96
tratamiento.
23/01/2010
49
Diseño: selección de la tecnología
o Resultados del tratamiento (productos obtenidos). De los productos resultantes hay que
conocer las cantidades obtenidas, características físico-químicas y clasificación según la
normativa europea peligroso, no peligroso o inerte.
En función de estos resultados se decidirá entre la posibilidad de valorización o eliminación
posterior.
o Controles analíticos del proceso. La tecnología debe aportar los procedimientos analíticos
para materias primas, residuos, productos obtenidos y periodicidad de análisis requerida.
o Implantación de la planta en la ubicación elegida. Hay que tener en cuenta criterios
urbanísticos y paisajísticos y la integración de la planta con otros posibles procesos y
97
urbanísticos y paisajísticos y la integración de la planta con otros posibles procesos y
servicios.
Diseño: selección de la tecnología
o Servicios necesarios. Engloba las características y necesidades de agua de red, vapor,
aire comprimido, nitrógeno para inertización y otros servicios.
o Obra civil. Hay que definir las partidas correspondientes a desmontes y explanaciones,
cimentaciones, estructuras metálicas y de hormigón, cerramientos, cubriciones, tuberías,
conducciones internas de la planta, accesorios y materiales empleados y calidades
requeridas.
o Instalación eléctrica. Especial atención hay que prestar a la posibilidad de que sea
necesaria instalación eléctrica para instalaciones con riesgo de incendio o explosión.
o Equipos electromecánicos Hay que definir para cada uno de ellos sus características
98
o Equipos electromecánicos. Hay que definir, para cada uno de ellos, sus características,
cantidad necesaria, implantación en la planta y suministradores.
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50
Diseño: selección de la tecnología
o Instrumentación. Engloba todos los equipos de instrumentación y control
o Mantenimiento. Hay que indicar las acciones de mantenimiento preventivo a realizar en la
planta, así como las listas de repuestos recomendables para la ejecución del mantenimiento
correctivo.
o Elementos de prevención de la contaminación. Se proyectarán todos los elementos
necesarios para el cumplimiento de la normativa española en cuanto a minimización y
vertido de aguas residuales y gases a la atmósfera.
o Almacenamiento de materias primas y residuos. Debe realizarse dando cumplimiento a la
normativa española existente y buscando el mayor grado de automatización posible de
99
normativa española existente y buscando el mayor grado de automatización posible, de
forma que se reduzca al mínimo que la técnica permita la posibilidad de contacto de los
operarios con los productos.
Diseño: selección de la tecnología
o Medidas de seguridad. Deben dar respuesta a la normativa existente a nivel europeo en
cuanto a la protección de las personas, instalaciones y del Medio Ambiente. Comprende las
siguientes parcelas:
o Instalación contra incendios.
o Protecciones de equipos eléctricos
o Medidas para vehículos
o Protecciones personales
o Contención de fugas y derrames
100
g y
o Programa de control de la salud de los trabajadores
23/01/2010
51
Diseño: selección de la tecnología
o Vehículos y maquinaria móvil. Hay que conocer sus características, necesidades y
suministradores.
o Análisis de riesgos y Plan de Emergencia. Deben redactarse conforme a la normativa
española para instalaciones químicas, debiendo estar integrados con el entorno industrial
donde se ubique la planta.
o Manual de operaciones para la planta y el laboratorio.
101
Diseño: selección de la tecnología
o Costes. El estudio de costes debe comprender los siguientes apartados:
Costes fijos desglosados por partidas
Costes variables desglosados por partidas.g p p
Análisis de sensibilidad frente a variaciones en el precio de la energía eléctrica,
materias primas, residuos y deposición en vertedero.
o Esquemas y planos. Se deben elaborar los planos y esquemas correspondientes a todos
los apartados anteriores.
o Asistencia en la puesta en marcha.
102
p
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52
Diseño: selección de la tecnología
Una vez seleccionada la tecnología a partir del estudio de los criterios anteriores, se han
de tener en cuenta también los siguientes factores adicionales:
o Características de manejabilidad del residuo y reactivos
o Tipo de mezcla a utilizar: continua o discontinua
o Tiempos de mezcla y maduración tanto en laboratorio como en campo.
o Posibles generaciones de calor: calor de hidratación y otras reacciones químicas.
o Probables generaciones de gases y polvo: desprendimientos de compuestos volátiles,
porosidad del material
103
p
o Otros riesgos: potencial explosivo o inflamable de los productos tratados.
Diseño: etapas del proceso
Identificación del productor
PROCESO COMPLETO DE GESTIÓN
Análisis de muestrasAceptación Rechazo
Documento de aceptación
Programa de envíos
Control de entrada
Análisis
Logística ytransporte
Recepción
Rechazo
104
Almacenamiento
Tratamiento
Centro final
Gestióninterna
Comunicación alProductor y a laAdministración
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53
Diseño: etapas del proceso
Líquidos PastososSólidos
EnvasadosGranel EnvasadosGranel Envasados Granel
Área de recepción, análisis y bombeo
Almacénproductosenvasados
Envases
Tanques
Almacénproductosenvasados
Envases
105
Fosos de decantación
Tanquesde
almacenamiento
Trituración Combustiblessólidos
Diseño: etapas del proceso
Lavado
Prensado
Envases Recuperación
Vertedero
106
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54
Diseño: etapas del proceso
Proceso inertización
Trituración
Reactivos
107
MezcladoReactivos
Maduración
Vertido/valorización
Tanquesde
almacenamiento
Etapas del proceso: recepción de residuos
Recepción de residuos
En general, pueden inertizarse residuos sólidos, pastosos y líquidos. En los dos primeros
casos, hay que diferenciar si se encuentran a granel o envasados:
o ya que los residuos a granel son depositados directamente en los fosos que debe
disponer la instalación,
o mientras que los residuos envasados pueden vaciarse directamente en los fosos, o
bien ser triturados junto con el envase antes de ser depositados en los mismos.
Normalmente, sólo pueden tratarse residuos líquidos acuosos, que se utilizan como
108
complemento en la hidratación de la masa estabilizada.
Aunque existen algunos procesos, como el de Soliroc, que utilizan medios ácidos y básicos
para el desarrollo de la reacción de estabilización; con esta técnica pueden utilizarse
residuos líquidos de naturaleza ácida y básica.
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55
Etapas del proceso: recepción de residuos
En los fosos se produce la mezcla de los residuos, en función de sus características y
compatibilidades, procurando que no se superen los límites de los parámetros básicos para
que se desarrolle correctamente el fraguado:
o Contenido en materia orgánica
o Contenido en compuestos volátiles
o Contenido en compuestos halogenados
o Tamaño de partícula
o Punto de Inflamación
109
Etapas del proceso: recepción de residuos
Conocidos estos parámetros, y realizando balances de materia, el responsable de la
instalación calcula las mezclas de forma que el residuo de entrada al proceso cumpla con
las características requeridas;
posteriormente las introduce al autómata de control para que inicie el proceso
110
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56
Etapas del proceso: mezclado
Mezclado
Los residuos, en función de su composición, son sometidos a una operación básica de
mezclado con los aditivos que se han descrito anteriormente.
Normalmente, las instalaciones suelen disponer de varios silos de almacenamiento de
reactivos sólidos y tanques de almacenamiento de reactivos líquidos, con las
correspondientes células de pesaje para que las mezclas se realicen en las proporciones
que requiera la composición química del residuo que se vaya a inertizar, según la "receta"
elaborada previamente.
Previamente se realizan estudios de laboratorio para determinar las proporciones de
111
Previamente, se realizan estudios de laboratorio, para determinar las proporciones de
mezclas a aplicar a cada tipología de residuos, de forma que se garantice que el producto
final cumpla con las especificaciones requeridas por el tratamiento final.
Los datos obtenidos se almacenan en el autómata de control de la planta para que las
operaciones puedan ser realizadas de forma automática.
Etapas del proceso: mezclado
La actividad del laboratorio es por tanto en una instalación de este tipo, debiendo:
o Tener el laboratorio en la planta
o Aplicar un control de calidad que permite excluir residuos que inhiban los procesosp q p q p
o Determinar el tiempo óptimo de residencia y la dosis óptima de reactivos
o Ejecutar procedimientos de aceptación de residuos en cada recepción que incluyan
test de lixiviación para comprobar que la composición se corresponde con la analítica
de aceptación
o Analizar los compuestos que pueden causar problemas posteriores en los vertederos:
112
p q p p p
Cl, CN, F, sulfatos, hidrocarburos, PCB, fenoles, As, Cd, Cr total, Cr 6, Hg, Ni, Pb, Zn
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57
Etapas del proceso: mezclado
En el caso de residuos que contengan materia orgánica, se utilizarán arcillas modificadas o
bien se realizará una mezcla previa de cemento, cal, agua y otros reactivos líquidos en un
recipiente independiente antes de ser enviada a la mezcladora, donde se unirá con el resto
de reactivos y con los residuosde reactivos y con los residuos.
El proceso de inertización precisa de agua, que podrá ser limpia o residual, procediendo en
este último caso de efluentes industriales.
113
Etapas del proceso: mezclado
La plantas de inertización suelen poder ser operadas tanto de forma manual como
automática, para lo que están dotadas de sistemas de control que actúan sobre todas las
variables relacionadas con la operación de mezcla (número de componentes, pesos,
calibración etc )calibración, etc.).
El ordenador del sistema proporciona una representación de todo el proceso, incluyendo
células de pesaje, niveles, mezcladora, actuadores e interruptores durante el ciclo de
mezclado, junto con datos de medidas a tiempo real.
El jefe de proceso puede acceder a las configuraciones metrológicas de forma sencilla:
escala de calibración, tara de pesaje, número de transductores de pesaje, características
114
de los transductores, etc.
En resumen, el proceso y, en consecuencia, el sistema de control, suelen estar diseñados
para que se puedan llevar a cabo de forma correcta las mezclas que garanticen las
propiedades requeridas al residuo inertizado.
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58
Etapas del proceso: vertido
Vertido
Tras su paso por la mezcladora, los residuos se encuentran en estado pastoso y son
enviados a zonas donde se completa el proceso de fraguado antes de ser enviados a
vertedero.
Es una práctica habitual construir estas plantas cerca de los vertederos, de forma que los
residuos sean cargados directamente de la mezcladora a camiones que los llevan a los
vertederos, donde se completa el proceso de fraguado.
En el caso de residuos orgánicos el tiempo de residencia en la mezcladora no es suficiente
y se requiere una etapa adicional de maduración (tiempo de residencia típico un día) que
115
y se requiere una etapa adicional de maduración (tiempo de residencia típico un día) que
se realiza normalmente sobre solera y mediante volteo en naves dotadas de ventilación
forzada.
Etapas del proceso: vertido
En caso de que la inertización tenga por finalidad la obtención de un producto valorizable,
el proceso debe adaptarse para obtener, tras el proceso de fraguado, un producto
consistente de bajo contenido en humedad con una resistencia mecánica suficiente para
que se mantenga la forma del moldeque se mantenga la forma del molde.
La mezcla reaccionada se pasará hasta el correspondiente equipo de peletización,
briquetado, granulación, o bien se verterá sobre el molde específico para la aplicación
deseada.
Si el destino final es el confinamiento en vertedero, es preferible obtener una masa de
menor consistencia que una vez vertida se adapte fácilmente a los huecos disponibles en
116
la celda.
En este caso el proceso de fraguado es más lento pero se aprovecha mejor el espacio del
vertedero.
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59
Equipos e instalaciones
Mezcladora
Es el equipo más importante de la instalación, ya que es donde se produce la mezcla de
los residuos con los reactivos necesarios para conseguir la inertización de la mezcla.
El equipo debe presentar una robustez elevada, debido a:
o Extrema variabilidad del comportamiento de los distintos residuos que pueden
inertizarse.
o Comportamientos agresivos y tendencias no deseadas de reacciones químicas.
o Empleo de reactivos químicos.
117
p q
o Variaciones de los ciclos de tratamiento, arranques irregulares y operaciones de
limpieza.
o Posibilidad de admitir puntas de carga.
Equipos e instalaciones: mezcladora
A la hora del diseño, hay que tener en cuenta los siguientes factores:
o Régimen de funcionamiento (continuo/discontinuo).
o Cálculo de las potencias necesarias. Se determinan por los fabricantes en función delp p
volumen del equipo, que se calcula a partir del tiempo de residencia (típico 3 minutos)
y considerando un grado de llenado del 50 %.
o Definición de la robustez de sus partes constructivas, los materiales empleados en las
juntas y el sistema logístico de carga y descarga.
o Definición del tipo de material y calidad de las partes en contacto con los residuos y
118
reactivos.
23/01/2010
60
Equipos e instalaciones: mezcladora
o La mezcladora debe permitir la mezcla de sólidos (residuos con los distintos reactivos
sólidos) y su humectación (tanto con agua de fraguado como de otros reactivos líquidos).
o Las más utilizadas industrialmente están constituidas por un tambor cilíndrico en posición
horizontal donde giran las palas con forma de arado del agitador (transporte interno
helicoidal), levantando la mezcla desde la parte inferior formando una turbulencia que
favorece la transferencia de materia durante el mezclado.
o Las mezcladoras suelen disponer de instalación eléctrica con protección antideflagrante
dada la posibilidad de que se mezclen residuos con posibilidad de inflamarse o de hacer
explosión.
119
Equipos e instalaciones: mezcladora
Los equipos de mezclado suelen disponer de diversos equipos auxiliares, como por
ejemplo:
o Tuberías de carga de residuos y reactivos.
o Conducciones de descarga de la mezcla inertizada.
o Venteos.
• Su función es la de actuar como elementos de venteo en el caso de que se
produzcan sobrepresiones.
• Suelen llevar acoplados los tubos de adicción de líquidos en forma de ducha para
120
p q p
evitar la emisión de partículas pulverulentas.
o Cuchillas desterronadoras. Su objetivo es el de destruir floculaciones excesivas de la
mezcla o bien buscar un tamaño de partícula concreto.
23/01/2010
61
Equipos e instalaciones: mezcladora
o Tolva de carga. Sobre ella se vacía el contenido de los bidones de almacenamiento de
los residuos o, cuando se alimente desde fosos, de las cintas transportadoras, tornillos
sin fin o cucharas bivalvas procedentes de los fosos de almacenamiento de los
residuos a granelresiduos a granel.
o Sistemas de vaciado automático de bidones.
o Otros
121
Equipos e instalaciones: silos de reactivos
Silos de almacenamiento de reactivos sólidos
El almacenamiento de reactivos sólidos (cemento, cal, cenizas...) suele realizarse en silos,
de capacidad variable en función de las necesidades.
Su diseño es convencional y similar a los utilizados en otras instalaciones como
cementeras, plantas de fabricación de áridos etc.
Se trata de tanques cilíndricos verticales de fondo cónico, soportados sobre una estructura
metálica.
Su construcción es en acero al carbono y el sistema de carga/descarga es por transporte
122
neumático.
23/01/2010
62
Equipos e instalaciones
Tanques de almacenamiento de reactivos líquidos
Los reactivos líquidos (fundamentalmente agua de hidratación) se almacenan de tanques,
normalmente verticales.
Su diseño es convencional, normalmente tanques cilíndricos verticales en acero al
carbono, polipropileno o resinas estervinílicas según el tipo de reactivo a almacenar.
En el caso de tratarse de productos inflamables, combustibles o corrosivos, su diseño
deberá realizarse conforme a las ITC-APQ-1 y 6, relativas al almacenamiento de productos
químicos inflamables y combustibles y corrosivos, respectivamente.
123
Equipos e instalaciones
Células de pesaje
Deben permitir la dosificación, en la estequiometría necesaria, de los diferentes productos
que se han de introducir en la mezcladora:
o Agua
o Reactivos sólidos
o Reactivos líquidos
o Residuos
E t él l tá d d l tó t d t l
124
Estas células están comandadas por el autómata de control.
23/01/2010
63
Equipos e instalaciones
Fosos de almacenamiento de residuos
Los residuos a granel de naturaleza sólida-pastosa, se almacenan en fosos de hormigón
impermeabilizados.
Normalmente suele disponerse de un número suficiente (de 4 a 6 fosos) para poder
agrupar residuos de propiedades similares.
Desde estos fosos los productos son alimentados a la mezcladora mediante los sistemas
de transporte.
Los residuos y reactivos se transportan:
125
mediante bombeo por tuberías, en el caso de los líquidos,
y mediante tornillos sin fin, cintas transportadoras, elevadores de cangilones,
transporte neumático o cucharas bivalvas (para el caso de sólidos y pastosos) desde
su punto de almacenamiento hasta la mezcladora.
Equipos e instalaciones
Sistemas de tratamiento de gases y filtros de captación de polvo.
Los vapores orgánicos que puedan desprenderse de las operaciones de manipulación e
inertización de los productos, se captan mediante aspiración y son conducidos hasta los
sistemas de tratamiento habitualmente formados por Scrubber y filtros de carbón activo.
Las partículas sólidas que puedan desprenderse durante la descarga o trituración de los
residuos sólidos se captan mediante sistemas de pulverización de agua.
Para la captación de los polvos procedentes de la descarga de los reactivos pulverulentos
(cal, cemento etc) se utilizan ciclones y filtros de mangas.
126
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64
Equipos e instalaciones
Equipos auxiliares de preparación del producto
Como equipos auxiliares que facilitan el manejo de productos antes de ser alimentados al
proceso de inertización cabe destacar los siguientes:
o Sistemas de vaciado de bidones de productos sólidos-pastosos.
• Se puede realizar bien por volteo del bidón o por sistema de volteo y prensado
para separar el contenido del continente.
o Equipos de trituración.
• Para conseguir el tamaño de partícula necesario que garantice una buena
127
g p q g
mezcla.
• Se utiliza para la trituración de aquellos productos sólidos que se presentan en
forma de bloque y para los productos cosméticos o similares que se reciban en
sus envases comerciales.
Equipos e instalaciones
Equipos auxiliares de preparación del producto (II)
o Mesas de tamizado/cribado. Para asegurar que los sólidos alimentados al mezclador
tienen el tamaño de partícula adecuado.
o Separador magnético. Para la eliminación de los metales férricos que procedentes de
la trituración de envases.
128
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65
Equipos e instalaciones
Equipos auxiliares de acabado del producto inertizado
Cuando el producto estabilizado puede ser valorizado, es habitual que tenga que
presentarse bajo una forma física específica: briquetas, granulados, pelets, etc.
Para ello se utilizan :
o Briquetadoras
o Peletizadoras
o Ruedas de granulación
129
Sistemas automáticos de control
Para asegurar la calidad del proceso de inertización y mejorar la seguridad en este tipo de
plantas, es habitual la instalación de sistemas automáticos de control basados en el
Equipos e instalaciones
desarrollo de un Software específico que analiza todas las variables de proceso y ejecuta
las ordenes oportunas sobre los controladores de campo: células de pesaje, válvulas,
bombas, niveles, sondas de temperatura, etc.
Instalación eléctrica
La instalación eléctrica será de seguridad aumentada salvo en la zona de mezclado, donde
deberá contar con protección antideflagrante
130
deberá contar con protección antideflagrante.
Instalación contraincendios
La instalación contra incendios se diseñará conforme al R.D. 2267/2004, por el que se
aprueba al reglamento de seguridad contra incendios en los establecimientos industriales.
23/01/2010
66
Como toda instalación industrial, una planta de inertización debe contar con cuatro tipos de
redes de agua:
o Red de agua limpia para consumo humano
Equipos e instalaciones
o Red de agua industrial para su uso en la hidratación del residuo inertizado cuando se
usa cemento como solidificante.
• Su calidad no debe ser necesariamente la misma que la utilizada para consumo
humano.
• De hecho, es una práctica común la utilización de aguas residuales en procesos
131
de inertización (bajo el cumplimiento de unas determinadas parámetros fisico-
químicos).
o Red de aguas residuales procedentes del consumo humano.
• Se originan en los aseos, duchas, cafetería, etc.
• Son aguas residuales urbanas y pueden verterse al colector de la red.
Equipos e instalaciones
g y p
o Red de aguas potencialmente contaminadas.
• Estas aguas se originan como consecuencia de derrames, contacto de aguas de
lluvia con los residuos, etc.
• Este agua no puede mezclarse con el resto de aguas residuales, sino que la
planta debe disponer de soleras impermeabilizadas y pendienteadas hacia fosos
132
p p p y p
o cubetos impermeabilizados de retención.
• Este agua puede reutilizarse para el proceso.
23/01/2010
67
133
134Plantas de inertización y macroencapsulación
23/01/2010
68
Índice
Introducción
Marco legal
Ámbito de aplicaciónÁmbito de aplicación
Mecanismos de transformación
Aditivos
Implantación industrial
Ensayos
135
Gestión de residuos inertizados
Caso práctico
Ensayos
La evaluación de la eficacia de la inertización precisa del análisis de las propiedades
físicas, técnicas y químicas del material inertizado.
La propiedad medida depende de la técnica de valoración, por lo que diferentes ensayos
para una misma propiedad pueden conducir a resultados distintos.
Por otro lado, es prácticamente imposible predecir las tensiones ambientales a largo plazo
a las que se verán sometidos los materiales inertizados (congelación y deshielo,
humectación y desecación, percolación de la precipitación y presiones debido a las cargas
superpuestas).
En cualquier caso el primer ensayo que se debe realizar con un residuo inertizado es el de
136
En cualquier caso, el primer ensayo que se debe realizar con un residuo inertizado es el de
comprobación de su naturaleza.
Es decir, hay que determinar si el residuo inertizado ha perdido su carácter de peligroso.
23/01/2010
69
Ensayos
En la Orden de 13 de octubre de 1989, se definen las características de los residuos que
permiten calificarlos como peligrosos :
o Tener un punto de inflamación menor o igual a 55 º C. El procedimiento de medición se
describe en el Apéndice I de la Orden de 13 de octubre de 1989 por la que se
determinan los métodos de caracterización de los residuos tóxicos y peligrosos.
137
Ensayos
o Presentar alguna de las características de corrosividad siguientes:
Ser un residuo acuoso con pH menor o igual a 2 o mayor o igual a 12.5.
Ser un residuo líquido que corroe más de 6.35 milímetros de espesor de aceroq q p
por año a una temperatura de prueba de 55 ºC.
Causar daños graves en los tejidos humanos por exposición durante un periodo
de tiempo no superior a quince minutos, por inhalación o por contacto con la piel
y/o ojos.
138
23/01/2010
70
Ensayos
o Presentar alguna de las características de reactividad siguientes:
Ser normalmente inestable y experimentar fácilmente cambios violentos sin
detonación.
Reaccionar violentamente con el agua.
Formar mezclas potencialmente explosivas con el agua.
En contacto con el agua o con el aire húmedo, desprender gases fácilmente
inflamables y/o tóxicos en cantidades peligrosas. La reactividad entre residuo y
agua e inflamabilidad se determinarán según el método de ensayo descrito en el
139
Apéndice II de la Orden de 13 de octubre de 1989.
Contener substancias como cianuros, sulfuros u otras, que cuando se está en
medios con pH comprendido entre 2 y 12.5 puede generar gases tóxicos.
Poder detonar o reaccionar explosivamente en condiciones normales de presión
y temperatura.
Ensayos
o Contener un producto cancerígeno o probablemente cancerígeno, de acuerdo con la IARC
(International Agency for Research on Cancer) con una concentración igual o superior al
0.01 %).
Si j i i d l t t i id t i í t é io Sin perjuicio del punto anterior, se consideran como sustancias cancerígenas, mutagénicas
y teratogénicas las así definidas en el Real Decreto 2216/1985.
o Presentar los siguientes valores de una toxicidad LD50:
Igual o inferior a 200 mg/Kg para ratas
400 mg/Kg para rata o conejo en contacto con la piel.
140
o Presentar, para rata, una toxicidad CL50 por inhalación para una dosis de 2 mg/l durante 4
horas.
o Que los lixiviados obtenidos según los métodos de lixiviación descritos en el Apéndice III de
la citada Orden presenten un valor de CL50 iguales o inferiores a 750 mg/l, o inferior a igual
a 3000 mg/l, según los bioensayos homologados (luminiscencia y toxicidad aguda en
dafnias) que se describen en el Apéndice IV de la citada Orden.
23/01/2010
71
Ensayos
Posteriormente, hay que realizar otros ensayos que determinan propiedades que
condicionan la gestión posterior del residuo inertizado, incluyendo los necesarios para
determinar el tipo de vertedero en el que puede ser aceptado (Decisión 2003/33/CE).
141
Índice
Introducción
Marco legal
Ámbito de aplicaciónp
Mecanismos de transformación
Implantación industrial
Ensayos
Gestión de residuos inertizados
Caso práctico
142
23/01/2010
72
Gestión de residuos inertizados
Tras el proceso de inertización, la aplicación o destino final al que será enviado el producto
tratado, depende de los siguientes factores:
o De la naturaleza y características físico-químicas del residuo inertizado.
o Del grado de fijación de los componentes tóxicos conseguida en el proceso.
o De las propiedades de estabilidad, resistencia mecánica, densidad, consolidación,
conductividad hidráulica etc. del producto tratado.
o De la tecnología aplicada en el proceso de inertización.
o De los factores socioeconómicos y geográficos del entorno: en los países que tengan
143
y g g p q g
escasez de suelo y exista una buena educación medioambiental, prevalecerá siempre
la búsqueda de soluciones vía valorización frente a la eliminación vía vertedero.
Gestión de residuos inertizados
Con estas premisas básicas, se podrá decidir el destino final al que será enviado el residuo
tratado:
o Confinamiento en vertedero. Este tratamiento de eliminación se utilizará siempre que
no sea posible encontrar una aplicación técnica y económicamente viable de la masa
tratada.
144
23/01/2010
73
Gestión de residuos inertizados
Sellado de minas.
o Aunque podría considerarse como un tratamiento de eliminación similar al
confinamiento en vertedero, en este caso el vertido tiene una aplicación práctica:
rellenar los huecos libres de las minas agotadas con el fin de evitar hundimientos con
el tiempo de las grandes zonas excavadas.
o Se inyectan residuos inorgánicos inertizados en fase de fraguado.
o Aprovechando la manejabilidad y adaptabilidad a los huecos del producto inertizado
en estado semifluido, se van rellenando los huecos de las galerías; finalmente, al
cabo de unos días de fraguado y maduración se obtienen paredes de gran resistencia
145
cabo de unos días de fraguado y maduración se obtienen paredes de gran resistencia
mecánica, similares a los muros de hormigón que se utilizan en la construcción.
o La Decisión 2003/33/CE establece condiciones de seguridad a aplicar en estas
prácticas.
Gestión de residuos inertizados
Aplicación en la construcción. En el sector de la construcción los materiales inertizados de
origen principalmente inorgánico, pueden utilizarse como:
o Áridos de relleno de carreteras. El producto final ha cumplir parámetros de residuo
inerte, ha de presentarse en forma de sólido granulado de pequeño tamaño de
partícula y debe tener unas características específicas de estabilidad, conductividad
hidráulica y resistencia mecánica similares al resto de materiales utilizados como
relleno.
o Materia prima para la fabricación de bloques de hormigón: realizado la reacción de
fraguado del residuo tratado sobre moldes en forma de bloque estándar de hormigón,
146
se pueden obtener elementos constructivos de similares características físicas y
mecánicas que las habitualmente obtenidas a partir de las materias primas vírgenes.
o La utilización en el sector de la construcción está muy limitada actualmente por las
reticencias de los constructores ante la imposibilidad de poder predecir con absoluta
seguridad el comportamiento de tales productos a largo plazo.
23/01/2010
74
Gestión de residuos inertizados
Restauración de canteras.
o Se trata de rellenar la zona explotada con residuo inertizado considerado como
inerte. Esta actuación requiere de la correspondiente autorización del plan de
restauración por la administración de minas.
o El substrato se vierte por la ladera de dichas montañas, utilizando unas mallas de
fijación, después se realiza una siembra por dispersión de semillas autóctonas para
conseguir el crecimiento de la vegetación quedando así ocultada la masa de residuos
de minería.
147
Gestión de residuos inertizados
Aglomerado energético.
o Esta aplicación está especialmente concebida para los residuos inertizados de origen
orgánico, ya que son los que pueden aportar su contenido energético al proceso de
valorización.
o Una vez estabilizado el residuo orgánico para conseguir la reducción de las
características peligrosas, se somete a un proceso de granulación o briquetado para
obtener un producto fácilmente manejable que podrá ser enviado a una instalación de
valorización energética si cumple las especificaciones legalmente impuestas para el
uso de combustible residuales en instalaciones industriales de coincineración.
148
o Dependiendo de la eficacia del proceso de inertización, se podría llegar a conseguir
un producto desclasificado como residuo que podría utilizarse como combustible en
cualquier instalación industrial convencional.
o Las últimas investigaciones se están desarrollando en esta línea.
23/01/2010
75
Índice
Introducción
Marco legal
Ámbito de aplicaciónp
Fundamentos teóricos
Implantación industrial
Ensayos
Gestión de residuos inertizados
Caso práctico
149
Caso práctico
“Desarrollo de un proceso de estabilización/solidificación de residuos peligrosos de naturaleza
orgánica”
El proyecto se aplicó a los residuos siguientes:
o Lodos de limpieza de tanques. Se trata de residuos procedentes de la fabricación de PVC
constituidos fundamentalmente por compuestos organohalogenados, polímeros de moléculas
largas, óxidos de hierro y cloruro férrico y agua.
o Cosméticos caducados: bases de cremas, maquillajes y glicerinas, principalmente, caducados o
rechazados de sus procesos de fabricación.
o Tensioactivos catiónicos y no iónicos: grupo de residuos procedentes de la fabricación de
d t t lí id t l d i t i l h l ( li li l
150
detergentes líquidos compuestos por sales de amonio cuaternarias y alcoholes grasos (poliglicol
eter, fundamentalmente)
o Fondos de destilación de pinturas: restos de disolventes procedentes de procesos de recuperación
de disolventes en la fabricación de pinturas. Están constituidos por acetato de butilo, butanol y
xileno, principalmente
o Materiales rechazados y caducados procedentes de la fabricación de resinas base disolvente.
23/01/2010
76
Caso práctico
Residuos iniciales
Caracterización
Composición química
Líquidos volátilesSi No
Destilación Inertización
151
Disolventes Residuo sólido
Recuperación
Mezcla con sepiolita
Material estabilizadoBriqueteado
Valorización energética
Reciclado
Caso práctico
El proceso de inertización se llevó a cabo con sepiolita, una arcilla natural que se
corresponde químicamente con un silicato de magnesio de fórmula ideal:
Si12Mg8O30(OH)4(OH)28H2O
La estructura es muy porosa, con un elevado volumen de meso y macroporos.
Sus canales zeolíticos permiten la absorción de líquidos por succión capilar, existiendo así
mismo una adsorción selectiva en el interior de los canales que actúan como tamices
moleculares.
A lo largo de las partículas se encuentra un gran número de grupos silanoles (Si-OH) y
152
grupos activos constituidos por moléculas de agua coordinadas al Mg de la estructura.
Estos centros son los responsables de gran parte de los procesos de adsorción:
o Las moléculas polares de agua y de algunas moléculas orgánicas forman puentes de
hidrógeno con estos centros activos.
23/01/2010
77
Caso práctico
La capacidad de intercambio catiónico es baja y la interacción con electrolitos débil.
Una vez realizadas las mezclas se determinó la toxicidad de los inertizados siguiendo el
protocolo TCLP de la EPA, consistente en la lixiviación de los sólidos con ácido acético 4 N
durante 24 horas.
Transcurrido este tiempo los sólidos se separaron de los lixiviados mediante filtración,
analizándose en estos últimos el contenido en metales, la DQO y el valor EC50.
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Caso práctico
Los residuos procedentes de la fabricación de pinturas presentan contenidos valorizables
de disolventes (del orden del 60 %) que pueden ser recuperados como paso previo a su
inertización.
o Se obtuvieron esteres y amidas aromáticos
Los sólidos resultantes de la destilación presentan poderes caloríficos comprendidos entre
4.900 y 6.200 Kcal/Kg
El aporte medio de sepiolita para la inertización fue del 50 %.
El punto de inflamación aumentó considerablemente en todos los casos, alcanzando
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valores próximos a los 100 C, aunque los poderes caloríficos obviamente disminuyeron.
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Caso práctico
El resultado global del tratamiento fue el siguiente:
o Lodos de limpieza de tanques. El contenido en metales de los lixiviados es muy bajo y
los valores EC50 son superiores a los 3.000 ppm.
o Cosméticos. Entran en especificaciones tanto en DQO, EC50 como a metales en los
lixiviados, por lo que se podrían llevar a depósitos de no peligrosos
o Resinas, fondos de destilación de pinturas y tensioactivos. El producto final puede
llevarse de depósito de no peligrosos.
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Caso práctico
Del estudio realizado por espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier y la
morfología mediante Crio-SEM se deduce lo siguiente:
o El proceso de estabilización se basa en la adsorción de moléculas orgánicas sobre la
superficie externa de la arcilla y a través de enlaces por puentes de hidrógeno en los
canales zeolíticos.
o La totalidad del residuo interacciona con la arcilla, dando lugar a un material en el que
los compuestos orgánicos se distribuyen de manera homogénea.
o Los materiales granulados presentan:
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Contenido de halógenos iguales o inferiores al 2 % (a excepción de los
tensioactivos) (suficiente para valorización energética)
Contenido total en metales pesados muy pequeño
Valores de PCI superiores a 2.000 Kcal/Kg (suficiente para valorización
energética)
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Caso práctico
o Las resinas, cosméticos caducados y fondos de destilación de pinturas podrían ser
destinados a estabilización con valorización energética, con una adición de arcilla del
40 %, y poderes caloríficos de 3.700 Kcal/Kg y Cl < 1 %
o Los lodos de limpieza de tanques y los tensioactivos se estabilizan con un 60 % de
arcilla.
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Caso práctico
Se prepararon briquetas cilíndricas obtenidas con prensa hidráulica para facilitar la
alimentación de estos combustibles.
Las resinas base disolvente y los residuos procedentes de la fabricación de pinturas la
gestión actual es la incineración fuera de España con costes de tratamiento de unas 45
pts/Kg más unas 15 pts/Kg de transporte
El coste de inertización con cal de residuos orgánicos es de unas 25 pts/Kg
Teniendo en cuenta que el coste de la sepiolita no es superior a 10 pts/Kg, el coste del
tratamiento propuesto oscila entre las 15-18 pts/Kg
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Caso práctico
Residuo Estado físico Punto de inflamación PCS (Kcal/Kg) % cloro pH Humedad Metales pesadosLodosdetanques líquidoviscoso < 30-47 < 1000-5667 0 37-1929 55-98 <1 340
Características de los residuos
Lodos de tanques líquido viscoso 30 47 1000 5667 0,37 19,29 5,5 9,8 1 340Cosméticos Sólido pastoso 52-67 2909-8516 0,15-0,38 - 1,8-55,2 1633Resinas Sólido pastoso < 30 9473 0,12 - 0,22 535Fondos destilación Sólido pastoso < 30-35 4744-8077 0,09-2,69 3,5-8,0 0,2-8,4 678Tensioactivos Líquido pastoso 78 < 1000 20,5 <1 49,6 691
Residuo Estado físico Punto de inflamación PCS (Kcal/Kg) % cloro pH EC50x 104 Metales pesadosLodosdetanques sólidopulverulento 85-90 500-3066 04-205 51-126 >12 <1
Características de los residuos inertizados
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Lodos de tanques sólido pulverulento 85-90 500-3066 0,4-2,05 5,1-12,6 >1,2 <1Cosméticos sólido pulverulento 72-92 1318-2320 0,13-0,42 7,7-8,4 0,9-3,1 <1Resinas sólido pulverulento 98 4217 0,07 7,6 0,93 <1Fondos destilación sólido pulverulento > 100 1046 0,71 7,9 1,36 <1Tensioactivos sólido pulverulento > 100 < 500 12,43 3,4 0,16 <1