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2.2 Incineración de desechos peligrosos La incineración y otras formas de tratamiento térmico también constituyen opciones de tratamiento de desechos peligrosos. Este tipo de desechos se distingue de otros porque figura en reglamentaciones y normativas sobre desechos o porque tiene propiedades peligrosas. Por ejemplo, en los Estados Unidos, un desecho puede considerarse peligroso si se demuestra que es inflamable, corrosivo, reactivo o tóxico. Las mezclas de desechos peligrosos con otros desechos también pueden considerarse peligrosas. Debido al gran peligro potencial de trabajar con estos desechos y a la incerteza que se suele asociar con su composición, se requieren procedimientos especiales para su transporte, manipulación, almacenamiento y control. También puede ser necesario aplicar métodos especiales de manejo para cualquier residuo que quede después del tratamiento. La tecnología de combustión más común en la incineración de desechos peligrosos es el horno rotatorio. Las plantas en el sector comercial pueden procesar de 82 a 270 toneladas de desechos por día (European Commission 2006). Ciertos desechos peligrosos, en particular los solventes usados se queman también como combustible en hornos de cemento. Esta aplicación se aborda en la sección V.B de las presentes directrices. Al igual que la incineración de desechos sólidos urbanos, la incineración de desechos peligrosos ofrece la ventaja de destruir los materiales orgánicos (incluidos los tóxicos), reducir el volumen y concentrar los contaminantes en cantidades relativamente pequeñas de cenizas y, con menos frecuencia, la de recuperar energía. Las incineradoras de desechos peligrosos tienen el potencial de constituir fuentes importantes de contaminación ambiental (véase sección 2). Los desechos peligrosos se incineran normalmente en dos tipos de plantas: Plantas comerciales, que proporcionan a las empresas servicios de tratamiento de desechos ex situ. Estas incineradoras reciben toda una variedad de flujos de desechos y pueden competir internacionalmente.1 Las incineradoras de desechos peligrosos exclusivas o de uso interno, por lo general instaladas en grandes plantas industriales, que procesan los flujos de desechos generados en la planta misma, por ejemplo una incineradora de una planta de elaboración de productos químicos que trata desechos clorados para recuperar cloruro de hidrógeno (HCl). Los residuos sólidos provenientes de incineradoras de desechos peligrosos son similares a los de incineradoras de desechos sólidos urbanos salvo por la escoria, que se genera en los hornos rotatorios. 2.2.1 Diseño y operación de incineradoras de desechos peligrosos En las incineradoras de desechos peligrosos se utilizan más comúnmente los hornos rotatorios (Figura 3), pero las incineradoras de parrilla (incluida la co-combustión con otros desechos) también se emplean de vez en cuando para desechos sólidos, y las incineradoras de lecho fluidizado para algunos materiales pretratados. Los hornos estáticos también tienen un uso generalizado en plantas de productos químicos. Figura 3. Esquema de un sistema de incinerador de horno rotatorio Carga de desechos Cámara de combustión primaria Cámara de combustión secundaria Extracción de cenizas Zona de incineración Debido a la peligrosa (y a menudo incierta) composición del flujo de desechos entrante, los criterios de aceptación, almacenamiento, manipulación y pretratamiento tienen más importancia que en el caso de los desechos sólidos urbanos. Pueden requerirse combustibles auxiliares en el caso de desechos de escaso valor energético. En los hornos rotatorios, los desechos sólidos y lodos se descargan, sea por bombeo o por medio de contenedores, en la parte superior del tambor inclinado. Las temperaturas normales en el horno van de 850 ºC (500 ºC cuando se utiliza como gasificador) a 1450 ºC (cuando se utiliza como horno de alta temperatura para fusión de cenizas). La rotación lenta del tambor permite un tiempo de residencia de 30 a 90 minutos. Las temperaturas entre 850 ºC y 1000 ºC pueden considerarse apropiadas para destruir desechos peligrosos no halogenados, mientras que las temperaturas entre 1100 ºC y 1200 ºC se consideran apropiadas para disolver compuestos halogenados, es decir, PCDD/PCDF, PCB y HCB. La cámara de combustión secundaria que sigue al horno permite la oxidación de los gases de combustión. Se pueden inyectar desechos líquidos o combustibles auxiliares en esta cámara junto con aire secundario para mantener un tiempo de residencia mínimo de 2 segundos y temperaturas entre 850 ºC y 1100 ºC, disolviendo efectivamente la mayor parte de los compuestos orgánicos restantes (las disposiciones relativas a las condiciones de combustión se prescriben, por ejemplo, en la Directiva 2000/76/EC de la Unión Europea sobre incineración de desechos). Los desechos peligrosos también se incineran en hornos de cemento; esta aplicación se analiza en la sección V.B de las presentes directrices. 2.2.2 Ingreso, almacenamiento y pretratamiento de desechos peligrosos Antes de admitir desechos peligrosos a tratamiento, las incineradoras comerciales deben evaluar y caracterizar el material. Se solicita siempre documentación al productor, en particular sobre el origen de los desechos, su código u otra clasificación, identificación de los responsables y presencia de materiales peligrosos específicos. Además, los desechos deben venir debidamente embalados para evitar la posibilidad de reacciones y emisiones durante el transporte. El almacenamiento en la planta incineradora dependerá de la naturaleza y las propiedades físicas de los desechos. Los desechos peligrosos sólidos se depositan habitualmente en silos construidos para prevenir fugas a cualquier medio, y encerrados a fin de poder sacar el aire de su interior para el proceso de combustión. Los desechos líquidos se almacenan en un área de depósitos, con frecuencia en una atmósfera de gas inerte (N2, por ejemplo), y se transportan al incinerador por medio de ductos. Algunos desechos pueden ingresar directamente al incinerador en los mismos contenedores de transporte. Las bombas, ductos y demás equipo que pueda estar en contacto con los desechos deben estar construidos a prueba de corrosión y ser de fácil acceso para permitir la limpieza y los muestreos. Las operaciones de pretratamiento pueden ser de neutralización, drenaje o solidificación de los desechos. También pueden usarse trituradoras y mezcladoras mecánicas para procesar contenedores o mezclar desechos a fin de hacer más eficiente la combustión. 2.3 Incineración de lodos de alcantarillado Los lodos de alcantarillado doméstico se eliminan de diversas maneras, entre ellas por aplicación en tierras de cultivo después del pretratamiento, eliminación en superficie (ej., paisajismo), incineración, co-eliminación con desechos sólidos urbanos y coincineración. La incineración de lodos de alcantarillado se practica en varios países, sea por sí sola o por coincineración en incineradoras de desechos sólidos urbanos o en otras plantas de combustión (ej., centrales termoeléctricas a base de carbón, hornos de cemento). La eliminación eficaz de lodos de alcantarillado con este proceso depende de diversos factores, por ejemplo, de si los lodos están mezclados con flujos de desechos industriales (que pueden aumentar las cargas de metales pesados), de su ubicación (posibilidad de intrusión de agua salada en zonas costeras), de si se realiza o no pretratamiento, y del clima (disolución por lluvia) (European Commission 2006). La incineración de lodos de alcantarillado difiere en algunos aspectos de la incineración de desechos sólidos urbanos y desechos peligrosos. La variabilidad en el contenido de humedad, el valor energético, y la posible mezcla con otros desechos (ej., desechos industriales cuando hay interconexión con los sistemas de alcantarillado) requieren consideraciones especiales en cuanto a manipulación y pretratamiento. El pretratamiento, en especial la deshidratación y el secado, es de particular importancia en la preparación del lodo para la incineración. El secado reduce el volumen de lodo y aumenta la energía calorífica del producto. Normalmente se requiere eliminar la humedad para lograr, por lo menos, 35 % de sólidos secos a fin de proporcionar la energía calorífica necesaria para la incineración autotérmica. Puede necesitarse un secado posterior si se prevé la coincineración con desechos sólidos urbanos. Al igual que en las incineradoras de desechos sólidos urbanos y de desechos peligrosos, los contaminantes y sustancias del Anexo C y sus compuestos precursores se encuentran en los flujos de ingreso a las incineradoras de lodos de alcantarillado y, como consecuencia, estas sustancias se han formado y liberado al aire, agua y residuos/desechos (véase sección 2). Los residuos sólidos producto de la incineración de lodos de alcantarillado se componen principalmente de cenizas volantes y de lecho (de la incineración de lecho fluidizado) y residuos del tratamiento de gases de combustión (véase la descripción de la incineración de desechos sólidos urbanos). 2.3.1 Diseño y funcionamiento de incineradoras de lodos de alcantarillado Una incineradora convencional de lodos de alcantarillado puede procesar hasta 80,000 toneladas de lodos de alcantarillado (con 35% de sólidos secos) al año. Las tecnologías de incineración preferidas para este tipo de desechos son las de soleras múltiples (Figura 4) y los sistemas de hornos de lecho fluidizado, aunque también se usan hornos rotatorios en aplicaciones de menor escala. Figura 4. Ejemplo de incineradora de soleras múltiples para lodos de alcantarillado Fuente: European Commission 2006 Según el porcentaje de sólidos secos (sequedad), se aplica un combustible auxiliar, por lo general aceite combustible o gas natural. Las temperaturas de operación preferidas son de 850 ºC a 950 ºC con un tiempo de residencia de 2 segundos, aunque algunas instalaciones de lecho fluidizado pueden funcionar a temperaturas inferiores, hasta de 820 ºC, sin pérdida de rendimiento. Operar a 980 ºC o por encima de esta temperatura puede causar la fusión de las cenizas (European Commission 2006). Los lodos de alcantarillado se co-incineran con desechos sólidos urbanos en incineradoras de lecho fluidizado e incineradoras de desechos en bruto (en parrillas). En este último caso, es habitual una razón de 1:3 (lodo a desechos), los lodos secos se introducen en la cámara de incineración como lodo pulverizado o drenado que se deposita en la parrilla por medio de rociadores. En algunos casos, los lodos drenados o secados pueden mezclarse con desechos sólidos urbanos en el silo o la tolva antes de ser cargados al incinerador. Los métodos de alimentación constituyen una parte importante de la inversión de capital adicional que se necesita para la coincineración. 2.3.2 Pretratamiento de lodos de alcantarillado Los lodos pueden someterse a cierto pretratamiento antes de entrar a la planta incineradora, lo que puede implicar cribado, digestión anaeróbica y aeróbica, y adición de productos químicos para tratamiento. La deshidratación física disminuye el volumen de lodo y aumenta su poder calorífico. Los procesos de deshidratación mecánica utilizan decantadores, centrífugas, prensas de filtro de banda y de cámara. Los acondicionadores (por ejemplo, agentes floculantes) se suelen añadir antes de la deshidratación para facilitar el drenaje. Con deshidratación mecánica se suelen obtener de 20% a 35% de sólidos secos (European Commission 2006). El proceso de secado introduce calor para deshidratar y acondicionar más los lodos. El calor para el secado en la planta incineradora suele provenir del mismo proceso de incineración. Los procesos de secado pueden ser directos (los lodos entran en contacto con el portador térmico) o indirectos (por ejemplo, el calor proviene de una instalación generadora de vapor). En el secado directo el vapor y la mezcla de gases deben depurarse posteriormente. La incineración autotérmica (autocombustible) de lodos exige un 35% de sólidos secos. Aunque la deshidratación mecánica puede alcanzar este umbral, puede utilizarse un secado adicional del lodo para llegar hasta 80 - 95% de sólidos secos y así aumentar el poder calorífico. La coincineración con desechos sólidos urbanos requiere, por lo general, un secado adicional del lodo. 3. Fuentes de formación de las sustancias que figuran en el Anexo C En cuanto a los mecanismos de formación de las sustancias del Anexo C del Convenio de Estocolmo, véase la sección III.C (i) de estas directrices. Las sustancias del Anexo C son liberadas al aire, al agua (cuando se instalan sistemas para depuración de gases de combustión húmedos o cuando los residuos son lavados con líquidos para eliminar algunas sustancias tóxicas) y por medio de los residuos sólidos. Los residuos sólidos provenientes de la incineración de desechos sólidos urbanos corresponden principalmente a cenizas de fondo, de calderas y cenizas volantes. Los residuos sólidos de incineradoras de desechos peligrosos son parecidos a los de incineradoras de desechos sólidos urbanos a excepción de la escoria generada por la incineración en horno rotatorio. Los residuos sólidos provenientes de la incineración de lodos de alcantarillado son principalmente cenizas volantes y de lecho (de la incineración de lechos fluidizados), y residuos del tratamiento del gas de combustión (véase la descripción de la incineración de desechos sólidos urbanos). Además, se generan residuos del tratamiento de gases de combustión con características distintas según los sistemas instalados (seco, semi seco, húmedo). Cuando se utilizan sistemas húmedos, también se acumularán tortas de filtro y yeso del tratamiento de aguas residuales. Asimismo, se deben tomar en cuenta los residuos provenientes del filtrado del aire. Las alternativas para el tratamiento de residuos derivados de la depuración del aire dependen del adsorbente utilizado (carbón activado, coque, cal, bicarbonato de sodio, zeolita). A veces se permite que los residuos de carbón (activado) de reactores de lechos fijos se incineren en la misma planta incineradora de desechos, si se cumplen ciertas condiciones para el proceso. Los residuos de sistemas de lecho de arrastre también pueden incinerarse si el adsorbente aplicado es sólo carbón activado o coque de horno. Si se utiliza una combinación de carbón activado y otros reactivos, el residuo se envía, por lo general, a tratamiento externo o eliminación, por los riesgos de corrosión. En muchos países las fracciones de desechos generadas por plantas incineradoras de desechos se clasifican como desechos peligrosos, a excepción del yeso proveniente de la desulfuración de gases de combustión y de la chatarra de metales ferrosos y no ferrosos. A modo de ejemplo, la ley austriaca dispone que cuando exceden el límite de PCDD/PCDF (100 ng EQT-I/kg) los desechos se deben eliminar en condiciones de seguridad ambiental, lo que implica, en la mayoría de los casos, expedición (después del pretratamiento) a rellenos sanitarios especialmente preparados, o almacenamiento subterráneo. Además, según la ley austriaca, debe evitarse la formación y dispersión de polvo proveniente de estos desechos durante el transporte y el almacenamiento intermedio (Directiva sobre incineración de desechos de Austria, Boletín de Derecho Federal No. II 389/2002). La Tabla 1 ilustra las masas relativas de residuos sólidos de una incineradora de desechos sólidos urbanos ordinaria. Tabla 1. Desechos y residuos sólidos de la incineración de desechos sólidos urbanos
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