Ciencia de Materiales Actividad 3: Impacto ambiental del

Acero y el Aluminio.

Grupo 16

Daniel Ascacibar Higes

Pablo Buzarra Ramírez

1) Impacto de explotación y procesado. 1.1.¿Cuáles son las minas de hierro y de aluminio en el mundo? ¿Cuánto hierro, alúmina y bauxita se extrae en el mundo? Comente el estado de su explotación. Minas de hierro: se calcula que actualmente hay unas 160 mil millones de toneladas que representan 79 mil millones de toneladas de hierro contenido. Las principales minas de este mineral se sitúan en Brasil (21%), Australia (11%) y Rusia (18%) Minas de aluminio: los principales yacimientos de bauxita del mundo se encuentran en los cinturones subtropicales en ambos lados de Ecuador, en Australia, Sierra Leona, India, indonesia, Brasil. También importantes yacimientos en EEUU Y China.

Actualmente, en el mundo se extraen alrededor de 263000 toneladas de bauxita, aumentando en un 5% respecto al año anterior. De estas cantidades extraídas de bauxita, más del 95% de ellas fueron destinadas a la producción de alúmina. Hablando de la alúmina, el 90% de esta fue destinada a la producción de aluminio primario.

Las minas de hierro están concentradas en los países que hemos citado en el primer párrafo, sin embargo, los países con más recursos volumétricos no quiere decir que sean necesariamente los de mayor calidad. Brasil que tiene un nivel de reservas medio, pero se posiciona como el país con mayor calidad de sus reservas de hierro metálico contenido.

En la producción de este mineral destacan, como es lógico los países con mayores reservas acaparando el 84% de la producción total de hierro.

Documento [HR3]

1.2. Comente el impacto ambiental de su explotación. Las minas tienen un gran impacto ambiental, no solo dentro de la extracción del propio material, sino en el proceso de la creación de estas.

En primer lugar debemos calcular la extensión y valor de yacimiento. Para explorar el yacimiento debemos llevar a cabo una gran deforestación y creación de vías para el acceso a los grandes vehículos.

Una vez garantizamos que la explotación sea rentable, se pasará a la creación de unas mejores y grandes vías de acceso.

Generalmente, nuestros minerales metálicos se encontraran bajo capas de suelo y roca el cual deberá ser removido para acceder al depósito del mineral.

Para acceder y llegar hasta esos depósitos utilizaremos gran maquinaria, excavadoras y camiones de carga, en el transporte de las cargas de un lado a otro se desprenden gran cantidad de polvos que pueden ser tóxicos, por lo que debemos evaluarlos.

Aunque nuestro yacimientos contengan grandes concentraciones de metal, se generan grandes cantidades de desechos, el método más empleado para reducir los desechos es la molienda, que es una de las actividades más costosa pero además libera de una forma más completa los contaminantes.

El impacto ambiental más destacado después de la extracción se puede ver en los recursos hídricos debido al drenaje de ácidos de la mina y a la generación de lixiviados altamente tóxicos.

El aire también se ve altamente contaminado debido al material particulado que es transportado desde las instalaciones por el viento y por la generación de gases al quemar combustibles.

Además ruidos y vibraciones generadas y contaminación de los suelos aledaños a la mina tienen grandes consecuencias sobre las poblaciones cercanas y la vida silvestre que rodea a la mina.

Estos procesos de creación y extracción de minas son iguales para hierro como para el aluminio, ya que para ambos hay que realizar los procesos previamente mencionados en este apartado y ambos generaran los impactos ambientales citados en la creación y extracción de las minas.

Información obtenida del documento [ZR3] ZR3http://www.elaw.org/files/mining-eia-guidebook/Capitulo%201.pdf 1.3. Comente el impacto ambiental de su procesado.

Aluminio

Su fabricación y transformación es muy contaminante. Consume mucha energía y produce gran cantidad de residuos. En la producción de aluminio se produce una gran cantidad de lodo rojo que tiene que ser eliminada, emisiones de la quema de combustibles y emisiones del proceso de electrolisis del aluminio y corrientes de desechos líquidos.

Estos desechos deben de ser tratados adecuadamente antes de devolverlos al medio natural para evitar la contaminación.

Los lodos rojos no pueden ser descargados en los ríos, sino que tienen que ser almacenado en tierra de tal manera que el escurrimiento o el lixiviado no puedan contaminar los ríos o agua freática. En general, el método más recomendado y el que se emplea con más frecuencia en los proyectos, consiste en represar el material dentro de un área forrada y con diques. El agua de las piscinas de asentamiento y las áreas represadas puede ser devuelta al proceso luego de tratamiento. Eventualmente, es deseable implementar estabilización y reforestación alrededor de estos depósitos.

Tanto la fabricación como el reciclaje producen emisiones de CO2 y partículas con alto contenido en FFC, que contribuyen al efecto invernadero.

Para la obtención de aluminio puro utilizamos la electrólisis, durante este procesos se producen emisiones de polvos, fluoruros y agua residual.

Todos estos desechos tremendamente peligrosos para el medio ambiente deben ser tratados con el fin de eliminar su impacto y si no es posible eliminarlo, reducirlo al máximo

Acero

La producción de aceros genera grandes cantidades de polvo y coque fino (cisco). Los hornos eléctricos emanan grandes volúmenes de gases tóxicos, incluyendo monóxido de carbono y algunos compuestos de arsénico. Si no se utiliza para otros usos, la escoria deberá ser eliminada. Se puede limpiar el polvo de los gases con ciclones y filtros, y luego emplear un lavado para purificarlos más. Se puede reciclar el polvo recuperado a través de una planta de producción de pelotillas. El efluente del proceso de lavado no puede ser descargado sin tratamiento.

La fabricación de hierro y acero implica una serie de procesos complejos, mediante los cuales, el mineral de hierro se extrae para producir productos de acero, empleando coque y piedra caliza.

Durante la fabricación de hierro y acero se producen grandes cantidades de aguas servidas y emisiones atmosféricas. Si no es manejada adecuadamente, puede causar mucha degradación de la tierra, del agua y del aire.

-El coque es empleado como agente de reducción, en los hornos altos que producen hierro, para extraer el metal del mineral. El proceso de formación del coque o coquificación, despide grandes cantidades de gas conteniendo monóxido de carbono; esto facilita la producción de toda una serie de químicos: alquitrán mineral, aceites livianos crudos (conteniendo benceno, tolueno, xileno), amoniaco, naftaleno, y cantidades importantes de vapor. La mayoría de estas sustancias pueden ser recuperadas y refinadas como productos químicos; el resto del gas del horno de “coquificación” se emplea internamente en los diferentes procesos y hornos para

calefacción, y su excedente de gas puede ser utilizado para generar energía eléctrica, o como materia prima para la producción de químicos.

También produce grandes cantidades de aguas servidas que contienen concentraciones potencialmente tóxicas de fenoles, cianuro, tiocianato, amoníaco; sulfuro y cloruro. La producción de coque emite humo visible, polvo de coque, y la mayoría de las substancias volátiles mencionadas anteriormente.

-Los minerales que contienen hierro se trituran, se clasifican y se aglomeran, mediante sinterización, para formar pelotillas, nódulos o briquetas, a fin de tener el mineral concentrado y pre-acondicionado para alimentarlo a los hornos altos. La preparación del mineral puede generar grandes cantidades de desechos producir emisiones de polvo y dióxido de azufre.

-El hierro es producido en el alto horno mediante la conversión de los minerales en hierro líquido, a través de su reducción con coque; se separan con piedra caliza, los componentes indeseables, como fósforo, azufre, y manganeso. Los gases de los altos hornos son fuentes importantes de partículas y contienen monóxido de carbono. La escoria del alto horno es formada al reaccionar la piedra caliza con los otros componentes y los silicatos que contienen los minerales. Se enfría la escoria en agua, y esto puede producir monóxido de carbono y sulfuro de hidrógeno. Los desechos líquidos se originan en el lavado de gases de escape y enfriamiento de la escoria. A menudo, estas aguas servidas poseen altas concentraciones de sólidos suspendidos y pueden contener una amplia gama de compuestos orgánicos (fenoles y cresoles), amoníaco, compuestos de arsénico y sulfuros.

-En la fabricación de acero se producen grandes cantidades de gases que contienen monóxido de carbono y polvo y grandes cantidades de desechos sólidos.

En cuanto a los líquidos generados: Los solventes y ácidos que se utilizan para limpiar el acero son, potencialmente, peligrosos, y deben ser manejados, almacenados y eliminados como tal. Algunos de los subproductos que se recuperan son peligrosos o carcinogénicos, y se debe tomar las medidas adecuadas para recolectar, almacenar y despachar estos productos. Es necesario monitorear las fugas de líquidos y gases.

A lo largo de todo el proceso de producción, como podemos ver, es importantísimo realizar un seguimiento y control de todos los desechos que se generan y tratarlos con la máxima rapidez posible y antes de devolverlos al medio natural, en especial a ríos y lagos. Los principales medios que se utilizan son precipitadores electroestáticos, ciclones, tanques de asentamiento y crear depósitos herméticos para poder verter los residuos sólidos en ellos.

Información obtenida de documento [AR3]

AR3http://www.estrucplan.com.ar/Producciones/entrega.asp?IdEntrega=172

2) Cifras del reciclaje. (2.1) ¿Cuánto acero y aluminio se recicla en el mundo? (2.2) ¿Y en España?

En la actualidad, alrededor de 700 millones de toneladas de aluminio están todavía en uso, que equivalen a más del 70% de todo el aluminio fabricado en el mundo desde 1888. Esto es posible gracias al largo ciclo de vida del aluminio, de 10 a 20 años de durabilidad del utilizado en los medios de transporte y de 50 a 80 años en los materiales de construcción. Sus propiedades no se ven afectadas durante el proceso de reciclaje.

En cuanto al reciclado del acero al ser un metal que no pierde sus cualidades, como la resistencia, la dureza o la maleabilidad, se puede reciclar todas las veces que se desee. La Unión de Empresas Siderúrgicas (Unesid) estima que desde 1900 se han reciclado 22.000 millones de toneladas de acero en el mundo. Por cada segundo que pasa, se reciclan en el mundo 15 toneladas de acero. Más de la mitad del acero utilizado a diario o a nuestro alrededor proviene del reciclado de chatarra: aceros producidos hace 150 años forman parte del proceso productivo actual, como las carrocerías de los vehículos que circulan hoy en las carreteras.

Por otro lado, en el territorio español, durante el 2010 se reciclaron el 61,2% de las latas de aluminio y el 35,3% de los envases mediante distintos canales como son los recuperadores tradicionales o el contenedor amarillo. Los datos de la última investigación revelan que, en total, se han recuperado 16769 toneladas de aluminio en el último año. En España, en 2011 las acerías españolas reciclaron 12,5 millones de toneladas de acero, de los que 4,8 millones procedían de otros países. Con estas cifras España se sitúa a la cabeza del reciclaje en la UE, junto con Italia y Alemania. El acero es el material que más se recicla en España. Tal es así que la industria siderúrgica nacional es líder en Europa en su reciclaje, según los datos facilitados por la Unión de Empresas Siderúrgicas (Unesid). En concreto, el 80,6 por ciento del acero fabricado en nuestro país es material reciclado, Información obtenida de las referencias AR0, AR5 Y AR6 HR6http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/urbano/2013/03/27/216265.php HR7http://www.larazon.es/detalle_hemeroteca/noticias/LA_RAZON_500681/8015-espana-lider-europeo-en-reciclaje-de-acero#.Uo92ZeK7KAA 3) Comparen los procesos de reciclaje de acero y de aluminio en cuanto a (3.1) impacto ambiental, (3.2) coste e (3.3) implantación en España. España no es uno de los grandes productores de acero ni aluminio, sin embargo está en buena posición en cuanto al reciclaje de estos dos elementos. En cuanto al acero somos los primeros en cuestiones de reciclaje con un 80,6% de reciclado de aceros muy por encima de la media de Europa (50%) y la mundial (40%). Este material, después del petróleo y sus derivados, es clave, de hecho supuso el 4,2% el PIB industrial y generó 60000 puestos de trabajo. España recicló 12,5 millones de toneladas de acero en 2011, los cálculos que se hacen son que por cada tonelada de acero reciclado conseguimos ahorrar tonelada y media de hierro, 80% de energía y

40% de agua con lo que los ahorros obtenidos son bastante notorios. Su reciclaje ilimitado, lo hace más favorable aún de cara al reciclado. Además la selección de acero cuando está junto con otros materiales es relativamente sencilla a través de un electroimán. Hablando ya del aluminio, España en 2010 alcanzó 35,3% de envases reciclados recuperando así 16796 toneladas de aluminio. La principal ventaja de este reciclado es que podemos ahorrar hasta un 95% de energía respecto a la producción de aluminio primario, además de una gran disminución de emisiones de gases de efecto invernadero, un 15% respecto a la emisión de la producción de acero primario, y creación de puestos de trabajo. El caso más destacado es el de las latas, que son fácilmente reciclables, ya que se pueden prensar disminuyendo así su volumen para transporte y debido a que toda la lata está hecha de aluminio no hay que separar nada. Al igual que el acero se puede reciclar indefinidamente, no viendo alteradas sus propiedades. La conclusión que podemos sacar de estos datos, es que como es lógico hay una mayor implicación en el reciclado de acero debido a que es el más abundante y consumido, pero el reciclaje de aluminio, aún lejos de los datos del acero, aumenta cada vez más debido a sus grandes beneficios, sobre todo el de ahorro de energía y disminución de contaminantes. Documento [HR7] 4) Comparen datos sobre el (4.1) consumo y (4.2) reciclado de envases de acero y de aluminio.

Como hemos visto en la actividad 2, del mercado del metal el más consumido con una gran diferencia es el acero, de ahí la involucración en el reciclado de este material.

En el caso de España, los productos de acero domésticos reciclados alcanzaron el 89,4%, equivalente a 241.386 toneladas, que hace al acero el material más reciclado.

El hecho de que esté a la cabeza de la reutilización es debido a que no pierde sus propiedades y un coste bajo en el tratamiento de residuos con una separación magnética muy eficiente. En el ámbito de los residuos de envases, el acero es el material que más fácilmente se recupera y el de mejor relación coste/eficiencia.

La primera fuente de obtención de envases de acero es en las plantas de tratamiento de basuras con un 45,2% y la segunda vía es a través del contenedor amarillo con un 26%. La siguiente fuente de residuos está integrada por las empresas de chatarrería, que recuperaron, mediante sistemas complementarios, el 16,8% del total de las latas de acero, mientras que las plantas incineradoras, pese a ser escasas en España, proporcionaron en 2012 el 12% de los envases recuperados.

Su reciclado también supone una reducción enorme del impacto ambiental, ya que cada envase de acero que se recicla evita emisiones de CO2 equivalentes a 1,5 veces su propio peso. En cuanto al aluminio, sus propiedades físicas han determinado que actualmente se emplee en muy diversos sectores para la fabricación de un amplio surtido de piezas mecánicas, elementos constructivos, envases, etc. Según últimos datos, su uso por sectores se divide del siguiente modo; industria eléctrica (10 %), construcción (25 %), transporte (24 %), etc. y, gracias a su aceptación social, envasado (16 %).

En el sector del envasado, el incremento del consumo de botes de bebidas ha sido espectacular debido a las múltiples ventajas que presenta este material; fácil apertura, rápida refrigeración, resistencia, facilidad de consumo fuera del hogar, etc. Por ejemplo, el empleo del aluminio como botes de bebidas en España hace tan solo 20 años era inexistente y hoy, representa un importante porcentaje de la totalidad de los envases metálicos comercializados. De forma similar ocurre en el ámbito de la Unión Europea, donde se consumen anualmente 37.400 millones de botes de bebidas, de los que el 57 % son de aluminio, siendo el mayor consumidor el Reino Unido, seguido por Alemania.

Por otro lado, el proceso de reciclado, del que es posible obtener nuevos productos sin necesidad de incorporar nuevo mineral, presenta grandes ventajas económicas y medioambientales comparándolo con el procesado de su materia prima; la bauxita. El 100% del material recuperado es reciclable, ligero, no se rompe, no arde ni se oxida, permite indefinidos ciclos de reciclado, un ahorro energético del 95% y reduce considerablemente la extracción del mineral. Finalmente se obtiene un producto de la misma calidad que el del material de partida, manteniendo inalterables sus características de protección contra la luz, el

aire o el agua, ligereza, resistencia, etc. El índice de reciclaje de envases comercializados oscila en torno al 40%, que es la cifra media en el ámbito de los países miembros de la Unión Europea. Esto supone una producción anual de 1,9 millones de toneladas de aluminio reciclado. En cifras globales, la cantidad de aluminio obtenida de procesos de reciclado se ha incrementado un 30% en los últimos 10 años, alcanzando aproximadamente el 30-35% de la producción total de aluminio primario, que supone unas 22 millones de toneladas anuales. España produce del orden de 150.000 toneladas anuales, lo que supone reciclar 3,7 Kg por habitante y año, mientras que en un país como Alemania se reciclan 8,1 Kg por habitante y año.

Información obtenida de las referencias:

HR8http://www.ecoacero.com/pagina.php?id=59

AR4http://www.ambientum.com/revistanueva/2005-02/aluminio.htm

ANEXOS:

Las páginas y enlaces web que hemos usado para encontrar la información complementaria han sido:

AR3http://www.estrucplan.com.ar/Producciones/entrega.asp?IdEntrega=172

AR4http://www.ambientum.com/revistanueva/2005-02/aluminio.htm

ZR3http://www.elaw.org/files/mining-eia-guidebook/Capitulo%201.pdf HR6http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/urbano/2013/03/27/216265.php HR7http://www.larazon.es/detalle_hemeroteca/noticias/LA_RAZON_500681/8015-espana-lider-europeo-en-reciclaje-de-acero#.Uo92ZeK7KAA HR8http://www.ecoacero.com/pagina.php?id=59