Tratamiento de Residuos Sólidos

1. Universidad Técnica Federico Santa María Departamento de Procesos Químicos Tratamiento de Residuos Sólidos Tratamiento de Residuos Sólidos Residuos Sólidos en el proceso de la celulosa y papel Profesor: Henrik Hansen

2. Celulosa en Chile • La Celulosa es el principal componente de las paredes celulares de los árboles y otras plantas. • Chile es el 5º exportador de celulosa en el mundo, tras Canadá, Estados Unidos, Brasil y Suecia. A su vez, se ubica en el décimo lugar como productor, con 3,0 millones de toneladas anuales (Ref:CORPORACION CHILENA DE LA MADERA A.G. CORMA, año 2007)

3. Celulosa en Chile • El empleo directo generado actualmente por la industria es de 3.600 trabajadores. A esto se agrega el empleo directo tercerizado asociado a servicios permanentes (aseo, casino, vigilancia, etc), abarcando 2.110 trabajadores. • El empleo indirecto que genera el sector, por concepto de mantención industrial principalmente, asciende a un estimado de 12.000 trabajadores distribuidos entre la VII y X región.

4. Celulosa en Chile

5. La Industria de la celulosa en la VIII Región • La capacidad de producción de las plantas de celulosa por región se observan en la Tabla Nº1, destacando que la mayor capacidad instalada de celulosa se concentra en la VIII Región, con un 46%.

6. Proceso de Producción Celulosa Kraft

7. Proceso de Producción Celulosa Kraft • Las astillas de madera son cocidas en una solución alcalina basada en sulfuro de sodio y soda cáustica para extraerles la lignina. Estos compuestos químicos son posteriormente recuperados para su reutilización, en un proceso de ciclo cerrado. • Los rollizos de madera son descortezados y transformados en astillas éstas; son enviadas a una pila de acopio para su homogenización.

8. Proceso de Producción Celulosa Kraft • Desde la pila de acopio, las astillas son extraídas, clasificadas y conducidas al proceso de cocción en el digestor con licor blanco (solución alcalina de soda cáustica y sulfuro de sodio). • Del proceso de cocción sale la pasta de celulosa, que se clasifica, se lava y se blanquea (para disminuir la cantidad de lignina). Una vez blanqueada, se procede a su secado y embalado final en forma de fardos de 250 kg app. • En el proceso de cocción, el licor blanco junto con la lignina disuelta, se convierte en un licor negro, el cual se concentra para luego ser quemado en unos equipos denominados calderas recuperadoras.

9. Proceso de Producción Celulosa Kraft • La parte orgánica del licor  negro (lignina  y otros compuestos de la  madera) produce energía en el proceso de combustión, generando el vapor que se utiliza en la producción de energía eléctrica y, posteriormente, para calefaccionar diferentes procesos dentro de la misma planta industrial. La parte inorgánica, sales minerales (cenizas), se recupera después  del proceso de combustión y es usada en la etapa de caustificación para regenerar el licor blanco usado en la cocción. • La corteza de los rollizos de madera, recuperada en los descortezadores, se quema en calderas de poder para producir vapor y energía eléctrica, usados para los diversos procesos de la planta.

10. Proceso de Producción Celulosa Kraft

11. Proceso de Producción Celulosa Kraft

12. Contaminantes Industria Celulosa

13. Residuos Industriales Sólidos • Tal como se ilustra en el Diagrama 1, a lo largo del proceso productivo se puede identificar la generación de tres tipos de RISES. • El primero son cortezas de madera que se generan en la fase de preparación. La corteza por sí sola no provoca ningún tipo de impacto ambiental, pero sí su combustión, ya que es utilizada para alimentar las calderas con el fin de producir vapor y energía eléctrica, insumos requeridos en distintas fases de la planta.

14. Residuos Industriales Sólidos • 2° En el proceso de cocción (reduccion) se genera una gran cantidad de residuos de fibra de celulosa (dregs, grits), los que al ser depositados en los cuerpos de agua, generan un exceso de materia orgánica. • En comparación con los procesos de reducción químicos, los mecánicos generan menos desperdicios de madera, por lo que son considerados más eficientes en el uso de la materia prima.

15. Residuos Industriales Sólidos • La última fuente de RISES es donde se tratan los RILes ya que se produce un residuo que debe descartarse periódicamente. • Los residuos son derivados a instalaciones denominadas Áreas de Disposición Controlada (ADC), las cuales según el tipo de residuo que se trate, se localizan en la misma planta o son administradas por terceros fuera de ella.

16. Residuos Industriales Sólidos (CMPC) • El volumen de residuos sólidos generados es menos de 25 kilos por tonelada de celulosa producida. • La mayor cantidad de residuos peligrosos provienen de los tratamientos químicos de la madera (Blanqueo y proceso kraft) • Los materiales involucrados son residuos del proceso de caustificación; cenizas, arena, lodos de los tratamientos de efluentes y un grupo misceláneo de residuos (materiales de construcción, metales, y basura en general). La mayor parte de estos residuos, todos ellos considerados en la categoría de residuos no peligrosos, son dispuestos en las ADC de las fábricas.

17. Residuos Industriales Sólidos (CMPC) • La construcción de un vertedero industrial o ADC. Ellas cubren un área relativamente grande (entre 5 a 10 há) y están diseñadas para ir acumulando estos desechos por un largo período de tiempo, es decir, tiene una larga vida útil. • Los desechos industriales que se depositan en las ADC de las plantas contienen tanto elementos orgánicos como inorgánicos, además de una inevitable cantidad de líquido. • Los lixiviados  (líquidos  que  percolan  o  drenan  a  través de los residuos, conteniendo componentes solubles y material en suspensión) contaminen las napas de aguas subterráneas, las ADC son diseñadas con una base impermeable (membranas), compuesta por varias capas de distintos materiales, la cual cuenta además con una red de tuberías que colectan estos líquidos para ser procesados en la planta de tratamiento de efluentes.

18. Residuos Industriales Sólidos (CMPC) • El material orgánico presente en estos residuos experimenta una descomposición anaeróbica producida por microorganismos, la cual genera metano, un biogás. Por esta razón las ADC deben disponer de chimeneas para evacuar este gas y eventualmente quemarlo, que es la forma más ambientalmente segura para su eliminación.

20. Proceso del Papel (papel para corrugar) El proceso se puede dividir en 3 etapas: • Preparación de pasta • Máquinas papeleras • Embalado

21. Proceso del Papel, preparación de pasta • En función de los tipos de papel a fabricar se mezcla distintas M.P. de acuerdo a recetas preestablecidas, en los disolvedores. En estos se efectúa el proceso de disolución, produciendo una suspensión acuosa de fibras de baja concentración. Esta suspensión pasa a continuación a través de varios procesos de limpieza (depuradores ciclónicos, tamices vibratorios, coladores, etc), con el objetivo de producir una suspención fibrosa limpia en elementos ajenos a las fibras de celulosa. • En esta etapa se generan los primeros residuos sólidos provenientes de materiales ajenos a la materia prima (corchetes, alambres, vidrios, plásticos, metales, etc.). Estos residuos se acopian mediante transportadores, en lugares adecuados internos a la planta, para su posterior carguío y transporte a rellenos sanitarios.

22. Proceso del Papel, Máquina Papelera • La suspensión fibrosa es transportada hacia la sección “Mesa de Formación” (nombre comúnmente usado: Fourdrinier). En ésta se efectúa una gran separación, por drenaje, entre el agua y las fibras de papel y se produce el entrelazamiento (tejido) de las fibras, lo cual da origen a la hoja de papel. • A continuación la hoja ya formada de papel, pasa a la sección prensas secadoras donde, por medio de presión física entre rodillos y succión de vacío inducido, eliminan parte del agua contenida en la hoja, esta agua se re-circula al proceso. • Luego la hoja pasa a la sección de secado, la cual está compuesta por baterías de cilindros secadores de gran diámetro cuya superficie está a elevada temperatura.

23. Diagrama de Bloques, Obtención de papel

25. Residuos Proceso del Papel para Corrugar • Este proceso, produce una importante cantidad residuos sólidos en la etapa de preparación de la pasta de papel. Esto se debe a la gran cantidad de impurezas que traen los cartones reciclados usados en el proceso, en especial el tipo de recorte OCC (old corrugate carton) nacional e importado. • El residuo obtenido corresponde en su mayoría a plásticos y fibra de papel, y en menor grado vidrios y metales. Normalmente estos residuos no son aprovechados y son enviados a vertederos autorizados por el SESMA, de acuerdo a la normativa vigente. Esto trae consigo un costo mensual para las empresas.

26. Residuos Proceso del Papel para Corrugar • El proceso genera residuos sólidos en la etapa de preparación de pasta. Este residuo consta principalmente de plásticos y fibra de papel, y en menor grado alambres y vidrios, siendo estos últimos retirados por medio de una trenza, en la sección del pulper. Ésta al enrollarse, arrastra metales (principalmente alambres), dejando al residuo en estudio bastante libre de éstos. • El residuo sólido presenta un tamaño homogéneo, menor a 30 [cm], esto debido a que el papel reciclado es tratado en los pulpers. Éstos poseen la función de disgregar la fibra y • con ello también se trituran los residuos presentes en ella.

27. Residuos Proceso del Papel para Corrugar

28. Residuos Proceso del Papel para Corrugar • Dentro de los procesos, se destacan el recorte OCC como el de mayor aporte de residuos en el proceso. Este recorte corresponde a cajas de cartón utilizadas con anterioridad, las cuales al momento de su recolección, tienden a traer materiales ajenos a las cajas, como botellas plásticas, vidrios, etc.

29. Residuos Proceso del Papel para Corrugar (papeles Cordillera)

30. Residuos Proceso del Papel para Corrugar (papeles Cordillera)

31. Industria de la Celulosa y Papel • A considerar: Para producir una tonelada de celulosa de fibra corta blanqueada, se requieren 9 árboles de eucalipto