IMPACTO AMBIENTAL DE LA INDUSTRIA DEL CEMENTO

IMPACTO AMBIENTAL DE LA INDUSTRIA DEL CEMENTO

La industria del cemento tiene un impacto ambiental negativo

importante para la salud, en función de su localización con

relación a centros poblados.

La industria del cemento incluye las instalaciones con hornos que

emplean el proceso húmedo o seco para producir cemento de piedra

caliza, y las que emplean agregado liviano para producirlo a

partir de esquisto o pizarra. Se utilizan hornos giratorios que

elevan los materiales a temperaturas de 1400 °C. Las materias

primas principales son piedra caliza, arena de sílice, arcilla,

esquisto, marga y óxidos de tiza. Se agrega sílice, aluminio y

hierro en forma de arena, arcilla, bauxita, esquisto, mineral de

hierro y escoria de alto horno. Se introduce yeso durante la fase

final del proceso. La tecnología de hornos de cemento se emplea en

todo el mundo. Usualmente, las plantas de cemento se ubican cerca

de las canteras de piedra caliza a fin de reducir los costos de

transporte de materia prima.

Emisiones atmosféricas de una fábrica de cemento sin los controles

adecuados sobre las emisiones atmosféricas.

IMPACTOS AMBIENTALES POTENCIALES

Las plantas de cemento pueden tener impactos ambientales positivos

en lo que se relaciona con el manejo de los desechos, la

tecnología y el proceso son muy apropiados para la reutilización o

destrucción de una variedad de materiales residuales, incluyendo

algunos desperdicios peligrosos. Asimismo, el polvo del horno que

no se puede reciclar en la planta sirve para tratar los suelos,

neutralizar los efluentes ácidos de las minas, estabilizar los

desechos peligrosos o como relleno para el asfalto.

Los impactos ambientales negativos de las operaciones de cemento

ocurren en las siguientes áreas del proceso: manejo y

almacenamiento de los materiales (partículas), molienda

(partículas), y emisiones durante el enfriamiento del horno y la

escoria (partículas o "polvo del horno", gases de combustión que

contienen monóxido (CO) y dióxido de carbono (CO2), hidrocarburos,

aldehídos, cetonas, y óxidos de azufre y nitrógeno). Los

contaminantes hídricos se encuentran en los derrames del material

de alimentación del horno (alto pH, sólidos suspendidos, sólidos

disueltos, principalmente potasio y sulfato), y el agua de

enfriamiento del proceso (calor residual). El escurrimiento y el

líquido lixiviado de las áreas de almacenamiento de los materiales

y de eliminación de los desechos puede ser una fuente de

contaminantes para las aguas superficiales y freáticas.

El polvo, especialmente la sílice libre, constituye un riesgo

importante para la salud de los empleados de la planta cuya

exposición provoca la silicosis. Algunos de los impactos

mencionados pueden ser evitados completamente, o atenuados más

exitosamente, si se escoge el sitio de la planta con cuidado.

Véase también:

Material peligroso

Peligro industrial

Parque industrial (localización)

Fábrica de cemento en Australia, no se aprecian emisiones atmosféricas

dañinas.

TEMAS ESPECIALES

1. EMISIONES DE PARTÍCULAS A LA ATMÓSFERA

La fabricación de cemento incluye el transporte de materiales

polvorientos o pulverizados desde la cantera de piedra caliza,

hasta el embarque del producto terminado para envío. Las

partículas son la causa más importante del impacto ambiental

negativo. Los precipitadores electrostáticos, o los filtros de

bolsa, constituyen un requerimiento rutinario para controlar las

emisiones de partículas de los hornos. El control del polvo que

resulta del transporte de los materiales es uno de los desafíos

más difíciles; las bandas transportadoras, pilas de acopio, y

caminos de la planta, pueden ser causas más importantes de

degradación de la calidad del aire, que las emisiones del molino y

el horno. Se deben emplear recolectores mecánicos de polvo donde

sea práctico, por ejemplo, en los trituradores, transportadores y

el sistema de carga. En la mayoría de los casos, el polvo

recolectado puede ser reciclado, reduciendo el costo y

disminuyendo la producción de desechos sólidos. Se puede mantener

limpios los camiones de la planta con aspiradoras y/o rociadores,

a fin de eliminar el polvo atmosférico causado por el tráfico y el

viento. Deben ser cubiertas las pilas de acopio tanto como sea

posible. Los camiones que transportan materiales a la planta y

fuera de ésta deben tener carpas y límites de velocidad.

2. DESCARGAS DE DESECHOS LÍQUIDOS

En las plantas del proceso "seco", se alimentan al horno las

materias primas secas. El único efluente es el agua de

enfriamiento, y ésta puede ser eliminada con torres de

enfriamiento o piscinas. En el proceso "Húmedo", se alimentan las

materias primas al horno en forma de una lechada. En algunos

casos, las plantas pueden lixiviar el polvo del horno que se ha

recolectado, a fin de eliminar el álcali soluble antes de volver a

alimentarlo al horno. En estas plantas, el rebosamiento del

clarificador del proceso de lixiviación constituye la fuente más

severa de contaminación hídrica; requiere neutralización

(posiblemente mediante carbonicen) antes de descargarlo.

Proceso del Cemento.

USO DE LOS HORNOS DE CEMENTO PARA RECICLAR O ELIMINAR LOS DESECHOS

Los desechos de aceite, solventes, residuos de pintura y otros

desperdicios inflamables, han sido utilizados como combustibles

suplementarios para los hornos de cemento. Esta práctica comenzó

en los Estados Unidos en 1979, para conservar energía y reducir

los costos de combustible, y ha sido satisfactorio en términos,

tanto de la calidad del producto, como el impacto ambiental.

Además, algunos desechos sólidos pueden ser utilizados como

combustibles, tal como las llantas gastadas. Los requerimientos de

materia prima pueden ser satisfechos, parcialmente, con los

desperdicios (rutinariamente usados) de otras industrias: yeso de

las plantas de ácido fosfórico, piritas tostadas de la producción

de ácido sulfúrico, escoria de los altos hornos, y ceniza de las

plantas termoeléctricas a carbón.

La alta temperatura de la llama y la naturaleza del producto hacen

que los hornos de cemento sean atractivos para destruir una

variedad de materiales orgánicos peligrosos. Manejados

correctamente, los hornos constituyen una alternativa mucho menos

costosa que los incineradores de desechos. Las pruebas realizados

por la Agencia de Protección Ambiental de los EE.UU. y otros, han

demostrado que la destrucción de los compuestos orgánicos,

incluyendo PCB y los pesticidas organocloruros y órgano fósforos,

iguala o supera los resultados logrados por los incineradores de

desperdicios peligrosos que operan a temperaturas más bajas.

Muchos compuestos metálicos tóxicos pueden ser quemados en los

hornos de cemento en cantidades que sean suficientemente pequeñas,

y que no afecten negativamente la calidad del producto, ni la

seguridad, porque se vinculan a la escoria y llegan a formar parte

del producto. El plomo, sin embargo, requiere atención especial;

hasta la mitad de la cantidad introducida sale del horno y se

precipita con el polvo del horno. El reciclaje del polvo aumenta

la concentración del plomo hasta el punto en que éste, también, se

vincula a la escoria, pero una cantidad pequeña (0.2 a 1.0 por

ciento) se escapa con los gases de la chimenea. Talium se emite

con el humo del horno, es decir, no se liga a los sólidos. Los

estudios del comportamiento del mercurio, hasta la década de los

90, han sido inconcluyentes.

Descripción del ámbito de actividad

Las fábricas de la industria del cemento, cal y yeso generan

principalmente productos en forma de polvo que con la adición de

agua son modelables y, tras un tiempo de reacción dado, endurecen.

Para la obtención de los productos son necesarias las siguientes

etapas de fabricación:

Preparación: transporte, trituración, dosificación de materiales

suplementarios, almacenamiento, preparación de las materias

primas;

Cocción;

Almacenamiento y trituración de los productos calcinados;

Aportación de aditivos: p. ej. yeso al cemento o agua a la cal;

Embalaje y envío.

En la industria del cemento se siguen básicamente dos métodos de

producción, llamados método húmedo y método seco, para preparar y

cocer la materia prima, formada generalmente por una mezcla de

piedra caliza y arcilla en la proporción aproximada de 4:1.

En el método húmedo la materia prima se muele con adición de agua

hasta formar un lodo que contiene 35 - 40 % de agua. Durante la

cocción el agua se evapora. La cantidad de energía requerida viene

a ser un 100 % mayor que en el método seco. Por razón del proceso,

en el método húmedo la cantidad específica de gas de escape es

también mayor. No se fabrican hornos nuevos para el método húmedo,

salvo para condiciones extremas de la materia prima. Las

instalaciones antiguas son reconvertidas en creciente medida al

proceso en seco, con el que se ahorra energía.

En el método seco la materia prima se tritura al tiempo que se

seca, en el método a contracorriente se precalienta en un llamado

intercambiador térmico por medio de los gases calientes que salen

del horno y se cuece normalmente en un horno tubular giratorio a

la temperatura de aglomeración requerida de unos 1400 C. Algunas

instalaciones modernas poseen capacidades superiores a 5000 t/día,

mientras que la capacidad en los hornos húmedos pocas veces supera

las 1000 t/día. Los hornos de cuba sólo se utilizan aisladamente

en casos especiales por razones del mercado o de la materia prima.

Su rendimiento suele ser inferior a 200 t/día.

En la industria de la cal, para la cocción de la piedra caliza se

utilizan hornos de cuba y giratorios. La temperatura de cocción es

de 850 - 1000 C. A veces se aplican también métodos basados en

hornos anulares o de cuba análogos de diseño propio. Las

capacidades de las instalaciones de hornos para cal son menores

que las de la industria del cemento, superando pocas veces las

1000 t/día. En algunos países se encuentran frecuentemente

pequeños fabricantes que producen cal con hornos de cuba sencillos

de pocas toneladas anuales de rendimiento.

El yeso se deshidrata parcialmente a temperaturas que van desde

200°C hasta un máximo de 300 C, transformándose de dihidrato en el

llamado semihidrato. Para la cocción se utilizan hornos giratorios

de flujo continuo, molinos de calcinación o calcinadores y

digestores. Las capacidades de las fábricas de yeso modernas

oscilan entre 600 y 1100 t/día. A veces las instalaciones son de

capacidad relativamente pequeña.

En casi todos los yacimientos se encuentra anhidrita asociada con

yeso. La anhidrita es una forma anhidra de sulfato cálcico (CaSO4)

que, una vez desmenuzado y clasificado, se utiliza a veces como

aglomerante rápido sin tratamiento térmico previo.

Impactos ambientales y medidas de protección

Aire

Gases de escape/gases de combustión

Durante la extracción y trituración de las materias primas del

cemento, cal y yeso (principalmente piedra caliza, yeso y

anhidrita), realizadas normalmente en canteras, no se producen

gases de escape.

Las materias primas del cemento se suelen secar al mismo tiempo de

su preparación y molienda, por lo que la humedad presente se

desprende en forma de vapor de agua inocuo. Durante la cocción de

las materias primas, u obtención del cemento, tiene lugar, por

desprendimiento del dióxido de carbono (CO2) contenido en la

piedra caliza, la transformación de carbonato cálcico en óxido

cálcico. Así pues, las emisiones gaseosas de la cocción están

formadas por el CO2 de la descarbonatación, los gases de escape de

los combustibles y también vapor de agua en pequeña cantidad. En

el gas desprendido pueden aparecer también compuestos de azufre

(generalmente en forma de SO2) y óxidos de nitrógeno (NOx). Las

emisiones de vapor y de cloro y flúor gaseosos se evitan en el

proceso normal por adsorción de los contaminantes en el producto

combustible.

Las emisiones de vapor de agua y de CO2 son inherentes al proceso,

mientras que la aparición de compuestos de azufre puede reducirse

drásticamente con el uso de materias primas y combustibles

adecuados y el control del proceso de combustión. Hasta ciertos

límites los componentes sulfurados son fijados por la clinca del

cemento durante la cocción.

Únicamente bajo condiciones operativas extraordinarias, por

ejemplo, con exceso de azufre en la materia prima y en el

combustible, o con cocción reductora, puede producirse

aisladamente durante corto tiempo la emisión de cantidades de SO2

dignas de mención.

La temperatura de llama en la fabricación de cemento puede

alcanzar hasta 1800 C, con lo que se forman más óxidos de

nitrógeno, por oxidación del nitrógeno atmosférico, que en la

cocción de cal.

En la industria del cemento se utilizan a menudo, como materiales

combustibles complementarios, aceites, disolventes, residuos de

pintura, neumáticos viejos u otros residuos combustibles. Estos

productos de desecho suelen contener contaminantes, pero

normalmente éstos son fijados por la clinca y no pasan al gas de

escape. De utilizarse tales combustibles, hay que comprobar la

marcha del proceso mediante controles de seguridad especiales, a

fin de evitar una emisión de contaminantes adicionales.

En la cocción de cal, efectuada en instalaciones considerablemente

más pequeñas que la fabricación del cemento, se emite también CO2

con el gas de combustión. Sin embargo, la cantidad de gas de

escape es mucho menor que en las fábricas de cemento, dado el

tamaño de la instalación y las temperaturas de cocción mucho más

bajas requeridas por el proceso.

Al apagar la cal, el carbonato cálcico se transforma en hidróxido

cálcico por adición de agua. Parte del agua añadida se evacúa de

nuevo en forma de vapor de agua, ya que el proceso es exotérmico.

Pero este vapor de agua es inocuo.

Durante la cocción del yeso, pasan a la atmósfera vapor de agua y

pequeñas cantidades de gas de combustión. Dado que las

temperaturas de cocción de 300 - 400 C no son muy altas y los

flujos de masa son generalmente muy pequeños, también estas

instalaciones de cocción producen una contaminación ambiental

escasa.

La anhidrita de yacimientos naturales se tritura antes de usarla.

La anhidrita procedente de la fabricación de ácido fosfórico ha de

secarse antes del uso posterior, con lo que se produce vapor de

agua. Sin embargo, esta anhidrita pocas veces es utilizable

técnicamente, pues a menudo es tóxica.

Polvo

Durante la obtención y elaboración de cemento, cal y yeso, el

proceso produce polvo en diferentes fases de trabajo. En el

cemento este polvo es una mezcla de piedra caliza, óxido cálcico,

minerales del cemento y a veces también cemento totalmente cocido,

mientras que en el yeso es anhidrita y, sobre todo, sulfato

cálcico. A excepción del polvo de CaO puro, que aparece en la

cocción de la cal, el polvo no es peligroso, pero sí muy molesto.

En los distintos grupos de producción y dispositivos de transporte

de una fábrica de cemento hay que aspirar y despolvar de 6 a 12 m³

de aire y gas de escape por kg de material. Entre las mayores

fuentes de una fábrica están:

Molienda y mezclado de la materia prima,

Cocción del cemento,

Molienda del cemento (clinca + yeso) y

Apagado de la cal.

Es imprescindible el uso adecuado de instalaciones de aspiración y

grupos separadores de polvo eficaces, como precipitadores

electrostáticos, filtros textiles, filtros de gravilla y,

frecuentemente combinados con estos últimos, ciclones, pues en

otro caso no está garantizada una gestión apropiada de la fábrica

y los costos por desgaste de las máquinas ascienden drásticamente,

al tiempo que el alto porcentaje de polvo afecta a los puestos de

trabajo y supone también una pérdida de producción.

La mayor parte del polvo separado se reconduce al proceso, siempre

y cuando no se esperen acumulaciones de componentes de metales

pesados, como talio, en el gas de escape. Sólo bajo condiciones

desfavorables de materia prima y de combustible puede ser

necesario separar y desechar parte del polvo, a causa de una alta

concentración de componentes perjudiciales en el producto, como

los cloruros alcalinos. En algunos casos aislados este polvo puede

ser aprovechado en otros sectores industriales. Si el polvo se

deposita, dado que algunos de sus componentes son solubles, deben

observarse las exigencias de la protección de aguas subterráneas

en base a la solubilidad de los distintos componentes.

En la fabricación de cal, la acumulación de polvo es menor, pues

sólo en el apagado, embalaje y carga de la cal hay que trabajar

con un producto en polvo. En la industria del yeso y de la

anhidrita la acumulación de polvo es también escasa.

Filtros de alta calidad (precipitadores electrostáticos o filtros

textiles) permiten actualmente en la industria del cemento, cal y

yeso obtener aire de escape con un contenido de polvo inferior a

25 mg/Nm³. Las autoridades europeas discuten actualmente valores

inferiores a 25 mg/Nm³ para instalaciones nuevas. Por el

contrario, los Lineamientos Técnicos Aire alemanes siguen

prescribiendo 50 mg/Nm³.

Ruido

Las fábricas de cemento ocasionan un impacto sonoro mucho mayor

que las de cal y yeso. Pero también estas últimas tienen sectores

de producción cuyos niveles de ruido son considerables.

En la extracción de materias primas pueden producirse durante

corto tiempo molestias de ruido a causa de explosiones y las

consiguientes sacudidas. Pero con procedimientos de detonación

adecuados se pueden reducir en gran medida estas emisiones de

ruido.

Durante la preparación surgen ruidos molestos producidos, por

ejemplo, por quebrantadoras de impacto y molinos para el

desmenuzamiento de materiales duros. Estas instalaciones de

trituración y las de preparación asociadas se pueden encapsular

para que el medio ambiente quede protegido de impactos sonoros

graves. La mayor parte de molinos de materias primas y de cemento

producen un ruido tan intenso que han de instalarse en locales

insonorizados separados, donde no haya puestos de trabajo

permanentes.

Las instalaciones de cocción necesitan numerosos ventiladores de

gran tamaño que originan ruidos muy penetrantes, por lo que

también aquí hay que tomar medidas contra el ruido, por ejemplo,

en forma de encapsulaciones.

Para evitar molestias, las plantas de la industria de cal y de

yeso y, sobre todo, del cemento deben estar construidas como

mínimo a una distancia de 500 m de las zonas urbanizadas. La

inmisión en urbanizaciones próximas no debe sobrepasar 50 hasta 60

dB(A) de día y 35 - 45 dB(A) de noche.

Agua

En el sector minero de la industria de cemento, cal y yeso, el

agua residual puede contener materias sedimentables. Para no

superar los valores establecidos por la normativa vigente, es

preciso pasar el agua surgida en la mina a través de tanques de

reposo, y el agua utilizada para lavar la piedra caliza siempre a

través de tanques de sedimentación. El agua superficial que surge

en el entorno de las minas debe ser descargada aparte.

Las fábricas de cemento y de cal son a veces grandes consumidores

de agua, pero el proceso tecnológico no produce contaminación del

agua. En las fábricas de cemento se necesitan unos 0,6 m³ de agua

por tonelada de cemento para la refrigeración de las máquinas. La

mayor parte de este agua se encuentra en circulación, por lo que

sólo hay que reponer las pérdidas. En las instalaciones que

trabajan con el método seco también se consume agua para la

refrigeración de los gases de escape de los hornos, pudiéndose

calcular un consumo neto aproximado de 0,4 a 0,6m³ de agua por

tonelada de cemento. En las instalaciones que trabajan con el

método húmedo se necesita aproximadamente otro m³ por tonelada de

cemento para la molienda del lodo. Este agua se desprende de nuevo

por evaporación.

En la industria de la cal se necesita agua para el apagado de la

cal cocida (aprox. 0,33 m³/t de cal). Algunas fábricas de cal

consumen, sobre todo cuando se exigen calidades de gran pureza,

otro m³ aprox. de agua por tonelada de cal para el lavado de la

piedra caliza bruta. Dependiendo del consumo, este agua de lavado

se pasa a tanques de sedimentación o a piscinas de clarificación,

donde las partes finas se depositan y el agua residual se evapora,

o a veces se reutiliza.

La industria del yeso necesita relativamente poca agua, pues al

transcurrir los procesos a temperaturas bajas, no hace falta

energía de refrigeración. En la fabricación de placas de escayola,

al yeso bruto se añade agua, que permanece en el producto para el

fraguado del yeso (transformación del semihidrato en dihidrato).

Se puede conseguir una reducción del consumo de agua aumentando la

proporción de agua en circulación o manteniendo las pérdidas de

agua al mínimo posible.

En regiones secas el consumo de agua de refrigeración puede

reducirse mediante la instalación de precipitadores

electrostáticos especiales, con capacidad de funcionamiento a las

altas temperaturas del gas de escape.

El agua sanitaria acumulada requiere conducción y gestión

especiales.

Suelo

En las inmediaciones de las fábricas de cemento, cal y yeso, si el

mantenimiento de las instalaciones de separación de polvo es

insuficiente, los suelos pueden deteriorarse por el polvo que

reciben.

Cierto es que en la fabricación del cemento se pueden introducir

en el proceso elementos traza con efectos potencialmente negativos

sobre el medio ambiente, a través de componentes de materia prima

especiales, como mineral de hierro, o actualmente también a través

de materiales de desecho combustibles, cada vez más utilizados .

No obstante, estos contaminantes son absorbidos casi totalmente en

estado fundido por la clinca de cemento, formando enlaces químicos

y contrarrestando así su efecto contaminante. Para evitar desde el

principio posibles perjuicios con el uso como combustible de

componentes de materias primas especiales o de productos de

desecho de otras industrias, es preciso efectuar análisis de los

elementos traza de relevancia ambiental como plomo (Pb), cadmio

(Cd), teluro (Tl), mercurio (Hg), cinc (Zn), que se depositan en

el polvo de filtros. Llegado el caso, debe impedirse la

acumulación de contaminantes en el proceso con medidas técnicas

adecuadas, por ejemplo, la separación del polvo.

Puesto de Trabajo

En las fábricas de cemento, cal y yeso están en funcionamiento

numerosas máquinas que, incluso con el estado actual de la

técnica, producen niveles de ruido de 90 dB(A). Generalmente se

puede conseguir disminuir el ruido por medio de dispositivos

estáticos. Los puestos de trabajo permanentes dentro de las

instalaciones, por ejemplo, los puestos de mando, deben tener

insonorización. Si a pesar de ello se producen niveles continuos

de 85 dB(A), debe disponerse de protector de oídos, cuyo uso es

imprescindible a partir de un nivel de ruido de 90 dB(A) para

evitar lesiones auditivas. También durante estancias cortas en

zonas de proceso con ruido intenso está prescrita una protección

de los oídos.

En casos excepcionales, por ejemplo, durante reparaciones o

eliminación de averías, el personal puede estar expuesto durante

mucho tiempo a altas temperaturas y a una gran carga de ruido y

polvo. Para estas aplicaciones han de estar previstos equipos y

vestimenta de protección adecuados. Además debe limitarse y

vigilarse el trabajo en la zona peligrosa.

Ecosistemas

Las fábricas de cemento, cal y yeso necesitan materias primas que

se encuentran a flor de tierra, por lo que al extraerlas no se

pueden evitar interferencias en el paisaje circundante.

En la elección del emplazamiento de las fábricas de cemento, cal y

yeso deben tenerse en cuenta también los aspectos ambientales. Si

se trata de emplazamientos en zonas aprovechadas hasta entonces

para la agricultura, han de considerarse posibles fuentes de

ingresos alternativas, sobre todo para las mujeres afectadas.

Además del debido cumplimiento de las normas sobre gas de escape,

polvo, ruido y agua, hay que verificar las condiciones del

terreno, la integración en el paisaje y la infraestructura del

emplazamiento. La infraestructura comprende, por ejemplo,

suministro y posibilidades de vivienda para el personal femenino y

masculino, sistemas y volumen de tráfico, industrialización

existente y planificada de la zona.

Dado que el impacto ambiental no se limita al área de la fábrica,

los grupos de población afectados, y sobre todo mujeres y niños,

deben tener derecho a atención médica.

En la producción de cemento se necesita alrededor de 1,6 t de

materia prima por cada tonelada de cemento, además de yeso,

consumiéndose en total 1,65 t aprox. de materia prima. En la

producción de cal el consumo de materia prima, con cerca de 1,8 t

por tonelada de producto final, es aproximadamente un 10 % mayor

que en la fabricación de cemento. En el consumo calculado de

materia prima no se ha tenido en cuenta el escombro, que varía

mucho de un yacimiento a otro. La mayor parte del consumo de yeso

se podría cubrir actualmente en Alemania con el yeso acumulado de

las instalaciones de desulfuración de gases de combustión, con lo

que la preparación de esta materia prima ya no necesitaría alterar

el paisaje.

Para el posterior recultivo de una cantera se recomienda hacer la

provisión de fondos ya durante la explotación.