AGUAS RESIDUALES DE LA FUNDICIN

AGUAS RESIDUALES DE LA FUNDICIN

DE HIERRO

INTRODUCCIN

Cada industria es particular en su manera de tratar el agua y los efluentes lquidos despus del uso del recurso. Ni siquiera entre dos industrias que producen lo mismo, se puede hablar de una igualdad en trminos de concentracin de materia contaminante; por esta razn, no existe un tratamiento nico para los Residuos Lquidos Industriales, aunque s se pueden dar lineamientos generales para un tratamiento efectivo.

Como resultado, la contaminacin, es decir, el grado de esta es diferente primero por caudales, concentraciones y despus por el entorno y/o cuerpo receptor uso que se le va a dar al efluente tratado o no.

La manera usual de referirse al grado de contaminacin se da por la cantidad de oxgeno utilizada por los microorganismos para estabilizar la materia orgnica. Esto slo es un indicativo de materia orgnica biodegradable, pero existen adems de otros parmetros, los metales pesados que no son biodegradables y son en consecuencia acumulativos, por tanto mucho ms dainos.

Toda industria que consume agua tendr algn efluente lquido. La calidad de los efluentes puede variar mucho ms que la de las emisiones atmosfricas y depender completamente del proceso industrial. Por ejemplo, en el caso de la industria alimenticia se encuentra un alto contenido de materia orgnica. Asimismo, algunos efluentes pueden ser alcalinos debido al lavado de los equipos con soda custica. Los efluentes de la industria de acabado de metales, por otro lado, contienen sustancias inorgnicas principalmente metales pesados (Ej. Cromo, zinc) y cianuro.En las ciudades con mayor desarrollo industrial, la carga contaminante proveniente de las plantas industriales es apreciable y se descarga sobre los ros que recorren cada una de las ciudades indicadas. En estos ros se registran normalmente valores que indican una elevada carga de desechos orgnicos.

En general la industria y las reas urbanas no estn separadas y por lo tanto las aguas residuales industriales y las aguas servidas urbanas se mezclan en los ros, lo cual dificulta la determinacin del aporte de contaminacin que le corresponde a la industria. La situacin se complica adems porque gran parte de los residuos slidos industriales y domsticos es descargada directamente a los ros.Sin duda, las industrias en la ciudad contribuyen con una porcin de carga en relacin a la carga contaminante total. Sin embargo, an se desconoce la real magnitud del aporte de cada industria, debido a la falta de informacin tcnica y a la actitud poco cooperativa de stas.

OBJETIVO

El presente trabajo pretende realizar una aproximacin al problema asociado a la presencia de metales pesados en los lodos de aguas residuales de origen urbano, especialmente cuando stos son utilizados como mejoradores de suelos, analizando las caractersticas que determinan un tratamiento adecuado y ambientalmente seguro para los suelos tratados.

IMPORTANCIA

La importancia del presente trabajo radica en establecer que ms relevante que el contenido total en metales pesados, resulta la identificacin de las formas qumicas (especiacin) de esos metales, lo que nos va a permitir la eleccin del tratamiento ms adecuado para la gestin y aplicacin de los lodos, evitando la movilizacin de los metales pesados presentes en los mismos.

REVISIN DE LITERATURA

La procedencia de los metales pesados encontrados en las aguas residuales es variada, asocindose las fuentes de contaminacin a pequeas industrias establecidas en zonas urbanas o en polgonos industriales carentes de plantas de tratamiento, a talleres de automviles, al pequeo y mediano comercio, a grandes infraestructuras como puertos y aeropuertos, a grandes reas comerciales, al baldeo y limpieza de calles o a las de tipo propiamente domstico.

Los agentes y las vas de contaminacin por metales pesados en las aguas residuales de origen urbano son igualmente diversos, destacando los vertidos ilegales a la red de alcantarillado de aceites lubricantes usados con altos contenidos de plomo situacin claramente en recesin, no slo por las mejoras introducidas en la gestin de dichos residuos, sino, fundamentalmente, por la introduccin de las gasolinas sin plomo, pinturas y colorantes con ciertos niveles de plomo, vertidos de taladrinas sustancias utilizadas en la industria metalrgica como refrigerantes y lubricantes con alto contenido en metales, pilas botn con elevados niveles de nquel, cadmio o mercurio procedentes del mbito domstico, residuos originarios de la industria del decapado, etc.. Tambin merece la pena considerar otras vas de contaminacin como la procedente de la corrosin de tuberas y depsitos metlicos, as como la proveniente del arrastre por el baldeo de calles o por las aguas pluviales, siendo un buen ejemplo de ello el Pb procedente de la combustin de las gasolinas o los metales provenientes de procesos de corrosin diversos, depositados en el medio urbano.

En sntesis, estamos ante un problema complejo en el que los agentes contaminantes son variados, las fuentes de procedencia son diversas y las vas o rutas seguidas por los distintos contaminantes, frecuentemente, escapan al control necesario para evitar efectos indeseados sobre el entorno natural y urbano. Al objeto de valorar con la debida importancia la magnitud de la cuestin, podemos afirmar que estamos ante un problema de carcter global al que no podemos ni debemos cerrar los ojos.

Los residuos industriales se pueden subdividir en dos grupos: los slidos comunes y los peligrosos. Los comunes son aquellos que son inertes o que tienen caractersticas similares a los residuos domsticos (papel, residuos animales y vegetales del procesamiento de alimentos, retazos de cuero acabado, etc.). Los residuos peligrosos, por otro lado, son aquellos que por su corrosividad, reactividad, explosividad, toxicidad o inflamabilidad, pueden causar efectos negativos sobre el medio ambiente y al ser humano, si son manejados en forma inadecuada. Los residuos peligrosos pueden encontrarse en diferentes estados fsicos, es decir slidos, lodos (semi-slidos) y lquidos. Ejemplos de residuos slidos peligrosos son envases usados con contenido de materia prima txica (envases de pinturas), o bateras usadas. Se puede mencionar tambin a los lodos peligros, que son generalmente producto del tratamiento de efluentes lquidos, como los lodos de precipitacin de metales pesados de los efluentes de la galvanoplastia, o las colas de destilacin de solventes.

Los residuos peligrosos lquidos, son aquellos que por sus caractersticas no pueden ser tratados en los sistemas convencionales de tratamiento de efluentes, por ejemplo solventes usados, baos de galvanizacin, aceites lubricantes gastados, etc.

Existen muchos residuos peligrosos que pueden ser reciclados de manera adecuada, y evitar que el residuo entre en contacto con el medio ambiente. Por ejemplo, las bateras en desuso pueden fundirse como materia prima; los solventes pueden ser redestilados y reutilizados.

La ciudad de La Oroya, localizada en el departamento de Junn, en la Sierra Central del Per, es un departamento rico en minerales y el centro ms grande y antiguo en fundicin y refinado de plomo, cobre y zinc en el pas. Tambin existen ah procesos de produccin de plata, oro, cadmio y otros metales.La Oroya, Per, es la sede de una fundicin de metales que ha estado funcionando por ms de 80 aos. En octubre de 2003, la Agencia para el Desarrollo Internacional del gobierno de los Estados Unidos (U.S. Agency for International Development, USAID) le pidi a los Centros para el Control y la Prevencin de Enfermedades (CDC) que proporcionaran ayuda tcnica para la elaboracin de un plan integrado que permitiera enfrentar los problemas de contaminacin por plomo en La Oroya.

La situacin en La Oroya no es un problema nuevo de salud pblica ambiental. El plomo se ha convertido en un problema cada vez ms importante en Latinoamrica y el Caribe como resultado de la rpida industrializacin. Estudios realizados durante los ltimos 30 aos en comunidades de diferentes pases del mundo que tienen plantas procesadores de metales han documentado la relacin entre los niveles altos de plomo en sangre (BLL, por sus siglas en ingls) y los niveles de plomo en el aire y el suelo. Los efectos del plomo son bien conocidos y van desde trastornos leves del aprendizaje y la conducta, hasta convulsiones, estado de coma y la muerte.Por ello, la necesidad de controlar la contaminacin que provocan los metales pesados es cada vez ms acuciante. Se ha demostrado cientficamente que, adems de causar algunos de los problemas ambientales ms graves, la exposicin a metales pesados en determinadas circunstancias es la causa de la degradacin y muerte de vegetacin, ros, animales e, incluso, de daos directos en el hombre.

De los 106 elementos conocidos por el hombre, 84 son metales, por lo que no es de extraar que las posibilidades de contaminacin metlica en el ambiente sean numerosas. Hay que tener presente que los metales son materias naturales que (desde la edad de hierro) han desempeado un papel fundamental en el desarrollo de las civilizaciones. El problema surge cuando prolifera su uso industrial. Y su empleo creciente en la vida cotidiana termina por afectar a la salud. De hecho, el crecimiento demogrfico en zonas urbanas y la rpida industrializacin han provocado serios problemas de contaminacin y deterioro del ambiente, sobre todo, en los pases en vas de desarrollo.

Pero no todos los metales son peligrosos; algunos, pese a su toxicidad, se presentan de forma muy escasa o indisoluble, por lo que el nmero de estos productos dainos para la salud slo engloba a unos pocos. De entre ellos, destacan el plomo y el mercurio, seguidos por el berilio, el bario, el cadmio, el cobre, el manganeso, el nquel, el estao, el vanadio y el cinc. Aunque su presencia natural no debera ser peligrosa (es parte del equilibrio de la naturaleza), lo que sucede es que, desde la Revolucin Industrial, su produccin ha ascendido vertiginosamente: entre 1850 y 1990 la presencia de plomo, cobre y zinc se multiplic por diez, con el correspondiente incremento de emisiones que ello conlleva.

La actividad industrial y minera arroja al ambiente metales txicos como plomo, mercurio, cadmio, arsnico y cromo, muy dainos para la salud humana y para la mayora de formas de vida. Adems, los metales originados en las fuentes de emisin generadas por el hombre (antropognicas), incluyendo la combustin de nafta con plomo, se encuentran en la atmsfera como material suspendido que respiramos. Por otro lado, las aguas residuales no tratadas, provenientes de minas y fbricas, llegan a los ros, mientras los desechos contaminan las aguas subterrneas. Cuando se abandonan metales txicos en el ambiente, contaminan el suelo y se acumulan en las plantas y los tejidos orgnicos.

La peligrosidad de los metales pesados es mayor al no ser qumica ni biolgicamente degradables. Una vez emitidos, pueden permanecer en el ambiente durante cientos de aos. Adems, su concentracin en los seres vivos aumenta a medida que son ingeridos por otros, por lo que la ingesta de plantas o animales contaminados puede provocar sntomas de intoxicacin. De hecho, la toxicidad de estos metales ha quedado documentada a lo largo de la historia: los mdicos griegos y romanos ya diagnosticaban sntomas de envenenamientos agudos por plomo mucho antes de que la toxicologa se convirtiera en ciencia.

Estudios muy recientes se han ocupado de la repercusin negativa de los metales pesados en la situacin del ecosistema y la salud del ser humano. Hoy da se conoce mucho ms sobre los efectos de estos elementos, cuya exposicin est relacionada con problemas de salud como retrasos en el desarrollo, varios tipos de cncer, daos en el rin, e, incluso, con casos de muerte. La relacin con niveles elevados de mercurio, oro y plomo ha estado asociada al desarrollo de la autoinmunidad (el sistema inmunolgico ataca a sus propias clulas tomndolas por invasoras). La autoinmunidad puede derivar en el desarrollo de dolencias en las articulaciones y el rin, tales como la artritis reumtica, y en enfermedades de los sistemas circulatorio o nervioso central.

A pesar de las abundantes pruebas de estos efectos nocivos para la salud, la exposicin a los metales pesados contina y puede incrementarse por la falta de una poltica consensuada y concreta. El mercurio todava se utiliza profusamente en las minas de oro de Amrica Latina. El arsnico, junto con los compuestos de cobre y cromo, es un ingrediente muy comn en los conservantes de la madera. El aumento del uso del carbn incrementar la exposicin a los metales porque las cenizas contienen muchos metales txicos que pueden ser aspiradas hasta el interior de los pulmones.

Varios estudios dejan patente el aumento de los metales en todo el mundo. As, el contenido de plomo en las capas de hielo depositadas anualmente en Groenlandia evidencia un aumento continuado que corre parejo con el renacer de la minera en Europa. La consecuencia es una presencia de ese metal cien veces superior a la natural. La minera propiamente dicha, no slo de metales pesados, sino tambin de carbn y otros minerales, constituye otra va de exposicin.

Cierto es que se han realizado progresos perceptibles en la seguridad de los trabajadores y en lograr una produccin ms limpia, pero la minera contina siendo una de las actividades ms dainas y peligrosas para el medio ambiente. En Bolivia los residuos txicos de una mina de zinc en los Andes acabaron con la vida acutica a lo largo de un trecho de 300 kilmetros de vas fluviales en 1996, y pusieron en peligro la vida de 50.000 agricultores. Las fundiciones incontroladas han configurado algunas de las peores zonas muertas del medio ambiente, en las que la vegetacin apenas sobrevive. Por ejemplo, las emisiones txicas de las fundiciones de nquel en Sudbury, Ontario (Canad), devastaron 10.400 hectreas de bosques situados en la zona de influencia de los vientos procedentes de la fundicin.

En 1953, unas familias de pescadores que vivan a orillas de la baha de Minamata, Japn, sufrieron el azote de una misteriosa enfermedad neurolgica. Perecieron cuarenta y cuatro personas, y muchos supervivientes quedaron paralizados. El origen de la dolencia no se pudo esclarecer hasta que se repar en sntomas parecidos en aves marinas y gatos domsticos. Esta observacin dirigi la atencin hacia los alimentos que compartan: peces y mariscos. Al final, se descubri que la causa de la enfermedad era el metilmercurio vertido en la baha por una fbrica de plsticos, una sustancia que se concentr en peces y mariscos para acabar siendo ingerida por las vctimas. En marzo de 1970, un cientfico noruego descubri que el nivel de mercurio en los peces de los Grandes Lagos superaba en un 20% al permitido. Se prohibi su venta hasta que los niveles se redujeran.

Quizs la opcin ms interesante para nuestro pas, sea el aprovechamiento de los lodos como mejoradores de suelos, ya que, adems de proporcionar nutrientes, facilitan el transporte de los mismos, incrementan la retencin de agua y mejoran el suelo cultivable. Por tanto, al uso estrictamente agrcola hay que sumar la posibilidad de que se les pueda utilizar para regenerar suelos estriles o bien tratar suelos de bosques, lo que permitira mejorar la cubierta vegetal, redundando en una menor escorrenta lo cual permitira controlar grandes avenidas como consecuencia de lluvias torrenciales y una mayor capacidad de infiltracin de esos suelos mejorando por tanto la recarga de los acuferos. Vemos pues, que de todas las opciones posibles, a esta ltima le corresponde un valor aadido que no alcanzan las dems, suponiendo a su vez un ahorro en fertilizantes, factor que debe ser tenido en cuenta.

Vemos, pues, que la aplicacin controlada de lodo al suelo supone un aporte de cantidades significativas de nutrientes (carbono, nitrgeno, azufre y fsforo) y micronutrientes (zinc, hierro y cobre), propiciando una situacin favorable para el desarrollo de las plantas. No ocurre lo mismo con otros metales como el cadmio, mercurio, plomo, etc., que resultan altamente txicos para cualquier forma de vida vegetal o animal.

En nuestro caso, el lodo analizado contiene unos niveles de metal aptos para su aplicacin en suelos, de acuerdo con la normativa vigente, por lo que su aplicacin como fertilizante queda plenamente justificada.

Sin embargo, no debemos olvidar que un aporte de lodos al suelo, de forma continua y reiterada durante largos perodos de tiempo, favorece la acumulacin de metales en el mismo, por lo que podra alcanzar unos niveles de contaminacin suficientemente elevados, lo que obligara, por tanto al control de los suelos tratados.

DISCUSIN

Tres son las alternativas barajadas para la gestin de los lodos procedentes del proceso de depuracin de aguas residuales de origen urbano: incineracin, vertidos al mar y tratamiento en tierra en sus diversas opciones. Seguidamente se detallan las distintas posibilidades que se nos pueden presentar:

Deposicin en vertederos de Residuos Slidos Urbanos, con el consiguiente incremento, no slo del volumen total de residuos, sino tambin del nivel de metales pesados presentes en los mismos. Esta alternativa no permite valorizar adecuadamente el residuo.

Incineracin. Permite el aprovechamiento energtico de los lodos, aunque este procedimiento presenta el inconveniente de requerir instalaciones que exigen una fuerte inversin econmica y personal altamente especializado. El poder calorfico del lodo depende exclusivamente de su contenido en materia orgnica, aceptndose un valor promedio de 23 MJ/Kg para un 100% de materia orgnica en la base de 100% de residuo seco, lo que en nuestro caso supondra, aproximadamente, 12,8 MJ/Kg en base seca, al tener un lodo del 55,7% en contenido de materia orgnica. Desde el punto de vista ambiental se ha de tener presente que los metales pesados pueden formar especies voltiles en la zona de combustin, condensando sobre las partculas de ceniza volante, e incluso algunos como As, Hg y Pb pueden volatilizar por efecto de la temperatura, lo que hace desaconsejable este procedimiento.

Bombeo de los lodos hasta niveles inferiores del suelo o subsuelo, con el consiguiente riesgo de contaminacin de acuferos y aguas subterrneas. Tampoco este procedimiento permite valorizar el lodo como materia prima.

Vertido al mar. Afortunadamente, esta opcin est descartada por la normativa vigente, resultado de la transposicin a la legislacin espaola de la Directiva 91/1271 sobre tratamiento de aguas residuales (DOCE L 135/40 de 21 de mayo).

Tratamiento de los lodos como mejoradores de suelos. Permite una valorizacin del residuo gracias a los nutrientes que contiene, a la vez que mejora las caractersticas del suelo, aunque su uso est condicionado por el contenido en metales pesados. Esta interesante opcin ser analizada con detenimiento ms adelante.

El plomo es un metal txico que se encuentra en forma natural en el ambiente. La produccin y uso del plomo en la industria y productos de consumo han expuesto a la gente a este metal. Debido a que el plomo es un elemento bsico, este no puede ser degradado o disociado en una sustancia menos txica. Por lo tanto, cuando el plomo es encontrado cerca de asentamientos humanos ya sea por causas de procesos naturales o antropognicos, este puede amenazar la salud pblica hasta que sea removido. Existe tecnologa efectiva para controlar el plomo en el ambiente. La mejor forma para minimizar la introduccin de plomo en el ambiente proveniente de actividades industriales es el control de las emisiones.

La industria del plomo juega un papel importante en la economa de La Oroya y Per.

Las crecientes economas de otros pases de Latinoamrica y el Caribe tambin se benefician de la recoleccin, transporte y procesamiento de mineral que contiene plomo. El plomo ha sido utilizado por cientos de aos en procesos

industriales y de manufactura y, es encontrado en muchos productos usados hoy en da, por lo que la produccin de plomo incrementa con la demanda de este recurso. El minado y procesamiento de mineral que contiene plomo puede liberar contaminantes peligrosos en el ambiente. Incluso a bajas concentraciones, la exposicin al plomo puede ser perjudicial para la salud humana. El procesamiento de mineral que contiene plomo tambin puede emitir otros metales de preocupacin como arsnico y cadmio El plomo no es un constituyente natural del cuerpo humano y puede entrar al cuerpo por ingestin o inhalacin. Las rutas de exposicin al plomo incluyen emisiones industriales, emisiones de autos, pinturas que contienen plomo, el aire del ambiente, polvo de exteriores o interiores y tierra. En comunidades donde el plomo es procesado, las emisiones de plomo en el aire son una preocupacin primaria, ya que el plomo proveniente de operaciones de fundicin es conducido por el aire y se acumula en el suelo. Las partculas de plomo pueden ser resuspendidas por el viento y las actividades humanas. Las partculas