substitució de combustibles fòssils a fàbriques de ciment ... · l’emissió de gasos amb...
TRANSCRIPT
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
Substitució de combustibles fòssils a fàbriques de ciment
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
Substitució de combustibles fòssils a fàbriques de ciment
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•
Substitució de combustibles fòssils a fàbriques de ciment
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.
Substitució de combustibles fòssils a fàbriques de ciment
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)
Font: Fundación CEMA
Percentatge de substitució de combustible fòssil per residus:situació a l’Estat
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
Percentatge de substitució de combustible fòssil per residus:situació a l’Estat
Font: Fundación CEMA
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
Font: Fundación CEMA
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
Inici proves amb llots
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
Inici proves amb llots
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
Inici proves amb llots
Antecedents de valorització de fangs a Catalunya: resultats de les proves
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
Inici proves amb llots
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
Inici proves amb llots
Antecedents de valorització de fangs a Catalunya: resultats de les proves
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
Antecedents de valorització de fangs a Catalunya: resultats de les proves
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.
Antecedents de valorització de fangs a Catalunya: resultats de les proves
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
Antecedents de valorització de fangs a Catalunya: resultats de les proves
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
Coincineració de residus en forns de ciment: conseqüències de l’aplicació RD 653/2003
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.
Coincineració de residus en forns de ciment: conseqüències de l’aplicació RD 653/2003
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