Substitució de combustibles fòssils a fàbriques de ciment ... · l’emissió de gasos amb...

Substitució de combustibles fòssils a fàbriques de cimentEl cas de la fàbrica de Montcada i Reixac

8 d’abril de 2010. Jornada sobre Salut AmbientalMontcada i Reixac

2

Substitució de combustibles fòssils en fàbriques de ciment:– Impactes ambientals del procés de fabricació– Normativa de referència– Elements de prevenció– Elements de control– Efectes local i global

Situació actual a Europa i a l’EstatAntecedents de valorització a CatalunyaEl cas de la fàbrica de Montcada i Reixac:– Conseqüències de l’aplicació de la normativa– Condicions fixades en l'autorització ambiental

Avaluació de la qualitat de l’aire a Montcada i Reixac

Objectius

3

Substitució de combustibles fòssils a fàbriques de ciment

Una part de les substàncies que es classifiquen com a residus, són recursos que poden utilitzar-se:

Valorització material (estalvi de productes)

Valorització energètica (estalvi de combustibles)

4

El procés de fabricació del ciment

Principals impactes ambientals:– Consum d'energia– Generació d’emissions a la atmosfera– Explotació de canteres

5


La Unió Europea va aprovar la Directiva 2000/76/CE relativa a la incineració de residus transposada mitjançant el Reial Decret 653/2003, de 30 de maig.

Aquesta norma estableix els requeriments que s’han de complir en les operacions de valorització energètica amb l’objectiu d’impedir o limitar els riscos per la salut i els efectes sobre el medi.

6


L’article 2 del Reial Decret 653/03 indica que existeixen uns tipus de residus que poden utilitzar-se per a efectuar valorització energètica, que resten fora de l’àmbit d’aplicaciód’aquesta normativa, com per exemple:– residus vegetals d’origen agrícola i forestal– residus vegetals procedents de la indústria alimentària, si es

recupera la calor generada– residus vegetals fibrosos obtinguts en la producció de pasta de

paper– residus de fusta– residus de suro

Per a la valorització energètica s’estableixen les condicions de funcionament i control en l’autorització ambiental corresponent tramitada d’acord amb la Llei 3/98.

7

Substitució de combustibles fòssils a fàbriques de ciment: elements de prevenció

Elements de prevenció

L’article 8 del Reial Decret 653/03 estableix una sèrie de requeriments que s’han de complir en les operacions de valorització energètica per minimitzar la formació de contaminants. Entre d’altres:

– Temperatura mínima cambra de combustió (850ºC o 1100ºC)– Temps de residència mínim dels gasos en la cambra de

combustió (2 segons)– Disposició de cremadors auxiliars i sistema automàtics

d’impediment de l’alimentació de residus en els casos que preveu la normativa

8

Els annexos del Reial Decret 653/03 estableixen límits d’emissiómolt estrictes a complir en l’emissió de contaminants a l’aire:

– Partícules en Suspensió Totals– Diòxid de sofre– Òxids de nitrogen – Clorur d’hidrogen – Fluorur d’hidrogen– Cadmi + Tali– Mercuri– Arsènic + Antimoni + Plom + Crom + Cobalt + Coure + Manganès +

Níquel + Vanadi– Dioxines i furans

Substitució de combustibles fòssils a fàbriques de ciment: elements de prevenció

9

L’article 15 del Reial Decret 653/03 estableix el sistema de control de les emissions de contaminants a l’aire:

– Obligatorietat de seguiment en continu dels contaminants òxids de nitrogen, partícules, carboni orgànic total, àcid fluorhídric, àcid clorhídric i òxids de sofre.

– En el cas de Catalunya es requereix que es connectin a la Xarxa d’emissions atmosfèriques en continu de Catalunya (XEAC). Aquest fet comporta disposar de mesures en temps real de les emissions.

– Mesures periòdiques dels contaminants que no disposen de norma tècnica per mesurar en continu: dioxines i furans i metalls.

Substitució de combustibles fòssils a fàbriques de ciment: elements de control

10

El control de l’entorn

D’acord amb el Decret 833/1975, determinades instal·lacions, que potencialment poden tenir incidència en el seu entorn, han de disposar de sistemes que permetin vigilar la qualitat de l’aire.

La Generalitat de Catalunya en la tramitació de l’autorització ambiental requereix a les activitats la implantació dels elements de vigilància que han de ser integrats a la Xarxa de Vigilància i Previsió de la Contaminació Atmosfèrica.

Substitució de combustibles fòssils a fàbriques de ciment: elements de control

11

Cremador principal• Gasos de combustió: T 1800-

2200°C

• Temps de residència >4-6 s.

• Clinker: T 1450°C > 15 min.

Precalcinador• Gasos: 900 -1200 °C• Farina crua: >800 °C

Farina CruaCaO/CaCO3

SiO2

Fe2O3

Al2O3

Gasos

Combustibles

Clinker•


12

Substitució de combustibles fòssils a fàbriques de cimentCerts residus, com ara els fangs secs de depuradores urbanes, constitueixen una font de combustible alternatiu al coc de petroli adient per a forns de ciment.

– Les altes temperatures i el temps de residència que s’assoleixen als forns garanteixen el compliment dels requisits fixats pel RD653/2003. La temperatura de formació del clínquer sobrepassa els 1400ºC per períodes de temps que permeten assegurar la descomposició completa de tots els compostos dels combustibles i de les matèries primeres.

– El contacte entre el material que s’alimenta als forns i els gasos del procés facilita la neutralització dels gasos àcids. El ciment, a mésincorpora metalls en la seva composició.

– La inèrcia tèrmica del procés (calor acumulat en les primeres matèries i en el clínquer en producció) assegura aquesta descomposició, fins i tot en casos d’aturada puntual de la combustió.

13

Aplicació de les millors tècniques disponibles:

Segons el darrer esborrany del document BREF sobre el sector (maig de 2009): la reducció o minimització del consum energètic fòssil que s’aconsegueix amb la substitució de combustible convencional per combustible derivat de diferents residus és una de les millors tècniques aplicables en les cimenteres.

Les millors tècniques disponibles s’entenen com la manera ambientalment més respectuosa que es coneix de dur a terme una activitat, tenint en compte que el cost per a les empreses que les han d'utilitzar estigui dins d'uns límits raonables.


14

El forn de clínquer és la principal font de CO2 en la fabricació de ciment

Substitució de combustibles fòssils a fàbriques de ciment: efecte global

15

El diòxid de carboni produït en la fabricació del ciment té dos orígens: per una banda, la combustió (1/3 del total) i per altra banda, la descarbonatació de la pedra calcària (2/3 del total en la producció de clínquer).

Hi ha bàsicament dues possibilitats de reducció de les emissions de gasos amb efecte hivernacle en la producció del clínquer:

– L’eficiència energètica, té poc marge pels esforços realitzats en el passat i els costos d’inversió.

– La substitució de coc de petroli utilitzant biomassa com a combustible, com per exemple, els llots secs de depuradores d’aigües residuals urbanes, pellofa de arròs, etc.

Substitució de combustibles fòssils a fàbriques de ciment: efecte global

16

En el procés de valorització energètica, alguns dels productes classificats com a residus també són catalogats com a biomassa atès que prèviament han absorbit CO2 i que retorna aquest CO2 a l’atmosfera, al fer-lo servir com a combustible.

La biomassa es considera com a combustible neutre pel que fa a l’emissió de gasos amb efecte d’hivernacle.

Aquest fet comporta que l’ús d’aquest tipus de combustible sigui una pràctica favorable per a assolir els objectius establerts pel protocol de Kyoto (inclòs en l’Estratègia catalana contra el canvi climàtic).

Substitució de combustibles fòssils a fàbriques de ciment: efectes globals

17

Informe de EUROSTAT (març 2009):

Incineració

0 5 10 15 20 25 30 35 40

EU15

EU27

Bélgica

Alemania

España

Francia

Holanda

Austria60% dels residus acaben en abocador

Font: Fundación CEMA

Substitució de combustible fòssil: dades de gestió de residus a Europa

Reciclatge

0 10 20 30 40 50

EU15

EU27

Bélgica

Alemania

España

Francia

Holanda

Austria

Abocador

0 10 20 30 40 50 60 70

EU15

EU27

Bélgica

Alemania

España

Francia

Holanda

Austria

18Font: Fundación CEMA

Percentatge de substitució de combustible fòssil per residus:situació a l’Estat

19

DISTRIBUCIÓN PORCENTUAL DEL CONSUMO ENERGÉTICO DE COMBUSTIBLES

97,1%96,7%

95,3% 94,9%94,1%

93,5%92,6%

1,1%1,1%

1,5%1,5%

1,7%2,3%

2,3%

1,0%1,3%

1,7%1,7%

2,2% 2,3%

2,7%

0,7% 1,0%1,6% 1,9% 2,0% 2,0% 2,4%

90%

91%

92%

93%

94%

95%

96%

97%

98%

99%

100%

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 (dato móvil)

TRADICIONAL ALTERNATIVO FOSIL ALTERNATIVO PARC BIOMASA ALTERNATIVO BIOMASA

Any 2003: 2,8 %

Any 2004: 3,4 %

Any 2005: 4,8 %

Any 2006: 5,1 %

Any 2007: 5,9 %

Any 2008: 6,6 %

Any 2009: 7,4% (dada any mòbil)



20

Situació a Espanya: la valorització no és uniforme

Consums de combustibles alternatius per Comunitat Autònoma

0,00%

5,00%

10,00%

15,00%

20,00%

25,00%

30,00%

35,00%

Andalu

cíaArag

ónCan

tabria

Castilla

y Le

ón

Castilla

-La M

anch

aCata

luña

Comun

idad V

alenc

iana

Comun

idad d

e Mad

ridExtr

emad

uraGali

ciaIsl

as Bale

ares

País Vas

co

Región

de M

urcia

2004200520062007



21

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

DINAM ARCA

ITALIA

ESPAÑA

REINO UNIDO

M EDIA UE (año 2006)

SUECIA

FRANCIA

NORUEGA

BÉLGICA

SUIZA

AUSTRIA

ALEM ANIA

HOLANDA

Percentatge de substitució de combustibles fòssils per residus a Espanya (2008): 6,6 %

Percentatge de substitució de combustible fòssil per residus a la Unió Europea (2008): 20 %

Percentatge de substitució de combustible fòssil per residus:situació a Europa


22

L’any 2005 es signa el Conveni de col·laboració entre el DMAH de la Generalitat de Catalunya, l’Ajuntament de Sant Feliu de Llobregat, l’Ajuntament de Sitges, les organitzacions sindicals majoritàries UGT i CCOO i el sector del ciment a Catalunya, per a la realització de proves mediambientals d’utilització de combustibles alternatius derivats de llots secs de depuradores d’aigües urbanes a forns de fabricació de clínquer(Cemex Sant Feliu i Uniland Vallcarca).

Es va fer un seguiment de les mesures mitjançant una Comissióespecífica que va incorporar representants d’organitzacions socials i ecologistes.

Les proves van iniciar-se a mitjans de juliol de 2005 en ambdues instal·lacions. A Uniland Cementera es va finalitzar amb l'assoliment del 20% de substitució a mitjans de novembre i a Cemex va finalitzar-se a finals de desembre.

Antecedents de valorització de fangs a Catalunya

23

Mesura d’emissions (per disposar de blanc) en condicions habituals (sense utilitzar llots) determinant: partícules, SO2, NOx, CO, COT, HCl, HF, metalls, dioxines i furans.

El calibratge dels analitzadors en continu disponibles als dos forns objecte de prova

Antecedents de valorització de fangs a Catalunya: tasques prèvies a l’inici de les proves

24

Caracterització dels llots (tres com a mínim per a cada origen)

Caracterització de cru (dos com a mínim)

Seguiment de les emissions a l’atmosfera (en continu, per als contaminants que disposaven d’analitzador i amb presa de mostra manual per a cada percentatge de substitució de: COT, HCl, HF, metalls i dioxines i furans

Antecedents de valorització de fangs a Catalunya: controls al llarg de les proves

25

Emissió de partícules

0,0

50,0

100,0

150,0

GEN

ER

FEBR

ER

MAR

Ç

ABR

IL

MAI

G

JUN

Y

JULI

OL

AGO

ST

SETE

MBR

E

OC

TUBR

E

NO

VEM

BRE

DES

EMBR

E

mg/

Nm

3, re

f. 10

% d

'oxi

gen

UNILAND

Inici proves amb llots

Posada en marxa filtre de mànegues

Emissió de partícules

0,0

50,0

100,0

150,0

GEN

ER

FEBR

ER

MAR

Ç

ABR

IL

MAI

G

JUN

Y

JULI

OL

AGO

ST

SETE

MBR

E

OC

TUBR

E

NO

VEM

BRE

DES

EMBR

E

mg/

Nm

3, re

f. 10

% d

'oxi

gen

CEMEX


Antecedents de valorització de fangs a Catalunya: resultats de les proves

26

Emissió de SO2

0,0

200,0

400,0

600,0

GEN

ER

FEBR

ER

MAR

Ç

ABR

IL

MAI

G

JUN

Y

JULI

OL

AGO

ST

SETE

MBR

E

OC

TUBR

E

NO

VEM

BRE

DES

EMBR

E

mg/

Nm

3, re

f. 10

% d

'oxi

gen

UNILAND


Emissió de SO2

0,0

200,0

400,0

600,0

GEN

ER

FEBR

ER

MAR

Ç

ABR

IL

MAI

G

JUN

Y

JULI

OL

AGO

ST

SETE

MBR

E

OC

TUBR

E

NO

VEM

BRE

DES

EMBR

E

mg/

Nm

3, re

f. 10

% d

'oxi

gen

CEMEX



27

Emissió de NOx

0,0

300,0

600,0

900,0

1200,0

GEN

ER

FEBR

ER

MAR

Ç

ABR

IL

MAI

G

JUN

Y

JULI

OL

AGO

ST

SETE

MBR

E

OC

TUBR

E

NO

VEM

BRE

DES

EMBR

E

mg/

Nm

3, re

f. 10

% d

'oxi

gen

UNILAND


Emissió de NOx

0,0

300,0

600,0

900,0

1200,0

GEN

ER

FEBR

ER

MAR

Ç

ABR

IL

MAI

G

JUN

Y

JULI

OL

AGO

ST

SETE

MBR

E

OC

TUBR

E

NO

VEM

BRE

DES

EMBR

E

mg/

Nm

3, re

f. 10

% d

'oxi

gen

CEMEX



28

Emissió de CO

0,0

1000,0

2000,0

GEN

ER

FEBR

ER

MAR

Ç

ABR

IL

MAI

G

JUN

Y

JULI

OL

AGO

ST

SETE

MBR

E

OC

TUBR

E

NO

VEM

BRE

DES

EMBR

E

mg/

Nm

3, re

f. 10

% d

'oxi

gen

UNILAND

Inici provesamb llots

Emissió de CO

0,0

1000,0

2000,0

GEN

ER

FEBR

ER

MAR

Ç

ABR

IL

MAI

G

JUN

Y

JULI

OL

AGO

ST

SETE

MBR

E

OC

TUBR

E

NO

VEM

BRE

DES

EMBR

E

mg/

Nm

3, re

f. 10

% d

'oxi

gen

CEMEX

Inici provesamb llots


29

La resta de contaminants mesurats manualment no van mostrar diferències significatives ni en funció del percentatge de substitució ni respecte les obtingudes en el blanc d’emissió previs a les proves.

Conclusió: emissions a l’atmosfera similars a les obtingudes amb l’ús de coc.

Informe de resultats presentat a Comissió de seguiment a final de les proves. A petició de la CONFAV va demanar-se dictamen al Departament de Salut i valoració d’un organisme extern a les proves (IQS).

La Direcció General de Salut Pública del Departament de Salut informa les proves realitzades i conclou que, atès que la concentració de contaminants emesos és comparable amb l’ús dels diferents combustibles, la qualitat de l’aire que respira la població estarà dins el mateix rang de mesures.


30

0,0030,0010,0002 ng/m3N

0,006 mg/m3N0,010,0040,003 ng/m3N

0,01 ng/m3NDioxines i furans

0,050,0850,036 mg/m3N

0,15 mg/m3N0,030,020,2 mg/m3N

0,74 mg/m3NMetalls

0,00260,00340,0032 mg/m3N

0,09 mg/m3N0,000020,00920,001 mg/m3N

0,08 mg/m3NHg

0,020,0060,05 mg/m3N

0,02 mg/m3N0,0030,00020,005 mg/m3N

0,05 mg/m3NCd i Tl

< 0,1< 0,19 < 0,1 mg/m3N

<0,3 mg/m3N< 0,23< 0,5< 0,34 mg/m3N

0,95 mg/m3NÀcid fluorhídric

14,5 <1,4 mg/m3N

<0,17 mg/m3N< 0,73 < 1,8< 0,99 mg/m3N

1,7 mg/m3NÀcid clorhídric

245922 mg/m3N

14 mg/m3N181019 mg/m3N

12 mg/m3NCOT

mesuresblancmesuresblanc

UNILANDCEMEX


31

1. Valors límit d’emissió més estrictes i per a més contaminantsdels regulats per la fabricació de ciment

Coincineració de residus en forns de ciment: conseqüències de l’aplicació RD 653/2003

1 mg/Nm3HF

0.1 ng/Nm3PCCD+PCDF

10 mgC/Nm3 (*)COT

800 mg/Nm31200 mg/Nm3NOx

0.05 mg/Nm3Hg

0.05 mg/Nm3Cd+Tl

0.5 mg/Nm3Sb+As+Pb+…

50 mg/Nm3 (*)600 mg/Nm3SO2

30 mg/Nm350 mg/Nm3Partícules

HCl

Contaminants

10 mg/Nm3

Ús de combustibles alternatius

Ús de coc

(*) En cas que aquests contaminants no provinguin del residu, podrà eximir-se del VLE

32

2. Obligatorietat de seguiment amb SAM de les emissions de PST, CO, NOx, COT, SO2, HCl, HF

3. Calibratge dels equips de mesurament segons norma UNE-EN 14181


33

4. Mesures cada 2 mesos (1er any) de les emissions de PCCD+PCDF, metalls pesants, SO2, HF, HCl i posteriorment, mesures cada 4 mesos.

5. No es pot alimentar residu si se superen durant 4 hores seguides els VLE. La durada acumulada del funcionament en aquestes circumstàncies durant un any haurà de ser inferior a les 60 hores.


34

Connexió equips de mesura de les emissions a la Xarxa d’emissions: transmissió dades dels equips de control dels forns a temps real al DMAH

Vigilància de la contaminació en immissió per part del titular: implantació estació vigilància qualitat de l’aire amb equips de SO2, NOx, CO i PM10. Analitzadors en continu de PM10. Integració a la XVPCA

Monitorització dels nivells ambientals d’altres contaminants en aire, sòls i vegetals.

Coincineració de residus en forns de ciment: altres condicions fixades a l’autorització ambiental

35

Partícules en suspensióinferiors a 10 micres (PM10)

Òxids de nitrogen (NO2)

Delimitació territorial de la Zona de Protecció Especial (Decret 152/2007)

36

20

30

40

50

60

70

80

90

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Mitj

ana

anua

l PM

10 (u

g/m

3 )

Barcelona (c/ Lluís Solé i Sabarís) Barcelona (Eixample) Barcelona (Gràcia - Sant Gervasi)

Barcelona (pl. Universitat) Barcelona (Zona Universitària) Barcelona (Sants)

Esplugues de Llobregat (esportiu La Plana) L'Hospitalet de Llobregat M olins de Rei (pl. del M ercat M unicipal)

M olins de Rei (A juntament) El Prat de Llobregat (pl. de l'Església) Sant Adrià de Besòs

Santa Coloma de Gramenet (A juntament) Sant Feliu de Llobregat Sant Vicenç dels Horts (Col·legi Sant Josep)

Sant Vicenç dels Horts (Verge del Rocío) Barcelona (Port Vell) Esplugues de Llobregat (esco la Isidre M artí)

Barcelona (IES Goya) Barcelona (IES Verdaguer) Barcelona (Vall d'Hebrón)

Evolució de la mitjana anual de PM10 a la zona de qualitat de l’aire 1

Nota: les dades corresponents al 2009 són provisionals i estan pendents de validació final

37

20

30

40

50

60

70

80

90

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Mitj

ana

anua

l PM

10 (u

g/m

3 )

Barberà del Vallès (Ajuntament) Caldes de M ontbui (A juntament) Castellar del Vallès (A juntament)

Castellbisbal (av. Pau Casals) Castellbisbal (M irador del Llobregat) Granollers (Vinyo li-Foix)

M artorell (c/ Canyameres - c/ Sant A. M . Claret) M ollet del Vallès (P ista M unicipal d'Atletisme) M ontcada i Reixac (pl. de Lluís Companys)

M ontcada i Reixac (A juntament) M ontornès del Vallès (Escola M arinada) M ontornès del Vallès (pl. del Poble)

Pallejà (M ercat M unicipal) Rubí (A juntament) Rubí (Ca n'Orio l)Sabadell (Esco la Industrial) Sabadell (Gran Via - cra. de Prats) Sant Andreu de la Barca (Esco la Josep Pla)

Sant Cugat del Vallès Santa Perpètua de M ogoda Sentmenat (A juntament)

Terrassa (M ina Pública d'A igües) Terrassa (rambla del Pare Alegre) el Papio l (centre dia Josep Tarradellas)

Evolució de la mitjana anual de PM10 a la zona de qualitat de l’aire 2

Nota: les dades corresponents al 2009 són provisionals i estan pendents de validació final

38

Evolució històrica dels nivells de la qualitat de l’aire per a les partícules PM10 a Montcada i Reixac

El punt de mesurament ubicat a Pl. Lluís Companys es va traslladar a l’ajuntament l’any 2003

Evolució de les superacions del valor límit diari del punt de mesurament ubicat a Montcada i Reixac

41

72

87

50

41

6661

50

3936

0

20

40

60

80

100

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010anys

nom

bre

supe

raci

ons

del

val

or lí

mit

diar

i

VLd Montcada i Reixac (pl. de Lluís Companys)Montcada i Reixac (Ajuntament)

Valor límit diari: 50 µg/m³ que no es podrà superar en més de 35 ocasions

Evolució de la mitjana anualdel punt de mesurament ubicat a Montcada i Reixac

53 53

6166

45

57

50

45 4340

20

30

40

50

60

70

80

90

100

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010anys

Mitj

ana

anua

l (ug

/m3)

VLaMontcada i Reixac (pl. de Lluís Companys)Montcada i Reixac (Ajuntament)

Valor límit anual : 40 µg/m³

www.gencat.cat

Substitució de combustibles fòssils a fàbriques de ciment ... · l’emissió de gasos amb...

Documents

Transcript of Substitució de combustibles fòssils a fàbriques de ciment ... · l’emissió de gasos amb...