tratamiento de aguas papeleras

Gestión del agua en la industria papelera.

Página 1 de 32 Julio SaloméAinhoa Goikoetxea

1. INTRODUCCION............................................................................................................................2

2. EL MEDIO AMBIENTE Y LA INDUSTRIA DE LA PASTA Y EL PAPEL.................................3

2.1 CONTROL Y PREVENCION INTEGRADO DE LA CONTAMINACION (IPPC) ........................32.2 REMEDIACION DEL DAÑO MEDIOAMBIENTAL- .................................................................42.3. ECO-GESTION Y AUDITORIAS (EMAS).................................................................................52.4. ECO-ETIQUETA .....................................................................................................................52.5. RESUMEN...............................................................................................................................62.6. CALIDAD MEDIO AMBIENTE EN ENCE ...............................................................................7

3. EL AGUA EN LA FABRICACION DE PAPEL Y CARTON...................................................... 10

3.1 APLICACIONES..................................................................................................................... 103.2. CRITERIOS DE CALIDAD EN FUNCION DE LA APLICACION........................................... 11

4. FUENTES DE CONTAMINACION DEL CIRCUITO DE AGUAS ............................................ 12

4.1. MATERIAS PRIMAS FIBROSAS ............................................................................................ 124.2. ADITIVOS ............................................................................................................................. 144.3. AGUAS DE ALIMENTACION................................................................................................ 15

5. CIERRE DE LOS CIRCUITOS DE AGUA EN LA INDUSTRIA PAPELERA .......................... 16

5.1. ALTERNATIVAS MAS FRECUENTES ................................................................................... 165.2. CONSECUENCIAS................................................................................................................ 165.3. EL CONCEPTO DE LA GESTION DEL AGUA Y LA CALIDAD DEL PRODUCTO FINAL.... 195.4. GESTION DEL AGUA EN LOS CIRCUITOS DE AGUAS BLANCAS...................................... 215.5. TRAT. AVANZADO DE EFLUENTES COMO PARTE DE LA GESTION DEL AGUA............. 215.6. LA VISION DE LA COMPLETA GESTION DEL AGUA......................................................... 23

6. EFLUENTES EN EL PROCESO KRAFT .................................................................................... 23

6.1. INTRODUCCION.................................................................................................................. 236.2. METODOLOGIA................................................................................................................... 256.3. RESULTADOS....................................................................................................................... 266.4. RESUMEN............................................................................................................................. 30

7. CONCLUSIONES.......................................................................................................................... 31

8. RECOMENDACIONES................................................................................................................. 31

8. BIBLIOGRAFIA............................................................................................................................ 32



1. INTRODUCCION

Las actuales limitaciones medioambientales han provocado la disminución del consumode los recursos naturales para su utilización industrial. La industria de la fabricación de papel ycartón constituye un claro ejemplo de esta tendencia, como muestra su evolución hacia el uso dematerias primas fibrosas recicladas y/o alternativas, hacia un menor consumo de agua y hacia ladisminución de la calidad del agua de alimentación a la planta.

Las acciones dirigidas hacia la consecución de estos objetivos no son más que distintasetapas para mejorar la gestión del agua hasta llegar al equilibrio entre las necesidades deproducción en fábrica y los requisitos medioambientales.

Las fuerzas impulsoras para mejorar la gestión del agua en la industria papelera sonvarias:

- Cada vez más estricta regulación de los vertidos.- La opinión pública.- La imagen en los mercados.- La pérdida de fibra.- La escasez y el coste del agua bruta.- El coste del tratamiento de los efluentes.- Problemas de fabricación originados por la calidad del agua de proceso.

El uso de fibras secundarias y/o alternativas como materia prima para la industriapapelera, sí bien presenta numerosas ventajas medioambientales y económicas, tiene tambiéngraves inconvenientes, debido a la gran variedad de contaminantes que dichas materias primasintroducen en el proceso. Estos problemas se ven agravados corno consecuencia del cierre delos circuitos de aguas, que tiene a su vez como consecuencia inmediata la acumulación en elsistema de materia disuelta y coloidal, sólidos en suspensión y el incremento de la temperatura.

Para corregir los problemas asociados tanto a las materias primas fibrosas secundariasy/o alternativas como al cierre de los circuitos de aguas se utiliza un mayor número de aditivosen el proceso de fabricación. Estos aditivos cumplen inicialmente la función para la que hansido diseñados, aunque a su vez se convierten en contaminantes potenciales cuando seintroducen nuevamente en el proceso con las fibras recicladas, lo que representa a la larga unnuevo inconveniente.

Sin embargo, no todas las consecuencias del cierre de los circuitos de aguas en lafabricación de papel y cartón son negativas. Frente a los inconvenientes citados, cuando serealiza una gestión adecuada del agua, el cierre de los circuitos también supone numerosasventajas, entre las cuales cabe mencionar:

- Ventajas económicas: menores costes del agua de alimentación, menores costes detratamiento del agua de alimentación y del efluente, menores costes de operación, etc.

- Ventajas en el proceso: condiciones de operación más estables; menores pérdidas defibras, finos, cargas y aditivos: mejora de la eficacia de desgote, debido al aumento de latemperatura, que permite una mayor velocidad de la máquina, con el consiguienteincremento de la productividad; posible mejora en la eficacia de los procesos deencolado, etc.

- Ventajas medioambientales: menor impacto sobre el medio ambiente debido a unamenor necesidad de recursos naturales, menor vertido de efluentes, ahorro de energía,etc.



Todo ello pone de manifiesto la necesidad que tiene la industria papelera deherramientas que faciliten una mejor gestión de agua, con el fin de encontrar el equilibrio entrelas ventajas e inconvenientes asociados al uso de fibras secundarias y/o alternativas y al cierrede los sistemas de aguas.

Esta ambiciosa tarea lleva en muchos casos a complicar las condiciones de los circuitosde agua en fábrica. La gestión de los cambios requiere aplicar la mejor tecnología existente(BAT; Best Available Technology) en un amplio espectro desde el tratamiento de las aguasblancas hasta completar la gestión del agua de proceso.

Naturalmente la solución finalmente aplicada debe mantener el buen funcionamiento delas instalaciones y la calidad del producto, al tiempo que debe ser competitiva por minimizar lainversión y el coste operativo.

2. EL MEDIO AMBIENTE Y LA INDUSTRIA DE LA PASTA Y ELPAPEL

La UE, en su V Programa de Acción 93/C 138/01, 1-II-1993, deja claro que laprotección del medio ambiente es una responsabilidad compartida y que debe ser soportadapor todos los miembros de la sociedad, confirmando al medio ambiente como una nuevafuerza del mercado.

En la actualidad existen más de 200 textos de legislación europea concernientes almedio ambiente, otros 50 esperando para ser adoptados y 50 más en fase conceptual. Entretodo este mazo de leyes ambientales europeas, inicialmente dirigidas al establecimiento delímites en la contaminación, cabe destacar las relacionadas con el Control y PrevenciónIntegrado de la Contaminación (IPPC), la Remediación del Daño Medioambiental, la ECO-Gestión y Auditorías (EMAS), y las ECO-Etiquetas, que por su contenido afectan másdirectamente a las industrias de pasta y papel.

2.1 CONTROL Y PREVENCION INTEGRADO DE LA CONTAMINACION(IPPC)

En septiembre de 1993, la Comisión Europea propuso una Directiva para el Control yPrevención Integrado de la Contaminación (IPPC). El principal objetivo del IPPC es protegerel medio ambiente, proveyendo o resolviendo los problemas de contaminación en lugar detransferirlos de una parte a otra.

El IPPC propone un sistema de licencias diseñado para asegurar que el proceso encuestión previene o minimiza el riesgo de daño en el medio ambiente mediante la adopciónde la Mejor Opción Práctica Medioambiental (BPEO).

En el caso de la industria de la pasta y el papel, la Directiva se aplicará a todasaquellas plantas implicadas en la producción de pasta, con una capacidad de producciónsuperior a 10.000 t/año, y a las plantas que fabrican papel con una capacidad superior a25.000 t/año. Se intentó que los Estados miembros trasladen la Directiva a su legislaciónnacional al 30 de junio de 1995, y para las fábricas existentes se las requerirá que reúnan lascondiciones el 30 de junio de 2005.



Las fábricas deben de asegurar que las emisiones de sus procesos no excedan losvalores límites establecidos en sus propios países. Estos límites se establecerán por referenciaa los alcanzabas por una fábrica que utilizase lo que es llamado la Mejor TecnologíaDisponible (Best Available Techniques BAT).

El concepto de la BAT se orienta hacia los siguientes aspectos:

- Evitar las emisiones globalmente.- Minimizar las emisiones donde no sea posible evitarlas.- Requerir el uso de todas las tecnologías adecuadas de recuperación y reciclado allídonde se produzcan las emisiones.

El significado de la Directiva para la industria de la pasta y el papel se puede resumiren los siguientes aspectos:

- Aquellas fábricas que no reúnan el BAT adoptado por sus competidores, podrían noalcanzar la licencia poniendo en riesgo su supervivencia.- Las inversiones en nuevas tecnologías para limitar el impacto ambiental ofreceránventajas competitivas.- Aquellas fábricas que estén listas para aceptar el desafío del IPPC, podrían alcanzarventajas positivas respecto a la eliminación de residuos y ahorros en energía ymateriales.- Si el coste de la adopción del BAT es alcanzable por un "operador medio", entonceslos valores límites de emisión se aplicarán a todos aquellos negocios que operen en unaescala similar.- Los grandes productores pueden estar colocando a sus rivales más pequeños en unaposición de presión económica al forzarlos virtualmente a invertir en nuevastecnologías.

Esta Directiva puede conducir a situaciones de agravio comparativo con fuertesrepercusiones económicas; así, por ejemplo: donde un Estado miembro juzgue que la calidadambiental del área donde opera la planta es buena, podría no ser necesario aplicar el BAT acausa de su coste y de que su beneficio medioambiental fuese de dudo- so reconocimiento,pudiendo entonces reducir los límites de emisión aplicables. Como resulta- do se produciríauna situación en la que aquellos negocios que operasen en áreas menos contamina- das, se lespermitiría operar bajo estándares ambientales más bajos. Consecuentemente, algunosproductores estarían tentados a tomar ventaja de las variaciones regionales a efectos deconseguir la licencia IPPC en detrimento de sus competidores.

Contrariamente, en regiones donde haya una gran concentración de productores depapel/pasta. Se podrían necesitar medidas adicionales si el BAT adoptado no es suficientepara alcanzar los estándares de calidad medioambiental de la región. En este caso, el Estadomiembro podría limitar el número de instalaciones dentro de esta región.

2.2 REMEDIACION DEL DAÑO MEDIOAMBIENTAL-

Uno de los principios clave de la política medioambiental europea es aquel que diceque el que contamina paga el daño medioambiental causado.

En mayo de 1993, la Comisión publicó un Informe de Consulta, en el que se proponela introducción de un nuevo esquema según el cual al contaminador podría hacérseleresponsable del daño ambiental sin prueba de negligencia por su parte. Expresamente, elinforme propone que cualquier parte interesada, incluidos los grupos de presión, puedan ellosmismos formular una reclamación. Los grupos verdes son conscientes del valor que este texto



de la legislación puede brindarles a su arsenal, ya que les permite tomar acciones directascontra los negocios contaminantes.

Por otro lado. el informe reconoce que en muchos casos el contaminador no puedeencontrar o no tiene fondos para hacer frente a sus responsabilidades proponiendo la creaciónde un fondo de compensación para los casos en los que no se encuentren los fondosnecesarios para las eventuales responsabilidades.

Sin embargo. para la industria, tal esquema de compensación contiene dos riesgos:uno que haya compañías que no hagan contribuciones al fondo y, otro, que de alguna maneraal final sean penalizadas aquellas industrias responsables que han tomado todas las medidaspara cumplir los requisitos medioambientales y que aportan fondos, mientras que, por elcontrario, 50 les permita a las irresponsables continuar con sus prácticas aunque aportenfondos.

2.3. ECO-GESTION Y AUDITORIAS (EMAS)

En marzo de 1993, el Consejo de Ministros adoptó una Regulación, que permite a lascompañías participar en un esquema de eco-gestión y auditorías. El sistema debía estaroperativo en su totalidad el 10 de abril de 1995.

El EMAS permitirá a una compañía demostrar que ha sido capaz de reunir losrequerimientos medioambientales a satisfacción de un verificador medioambientalindependiente acreditado por un Estado miembro en el cual el esquema esté enfuncionamiento.

Para estar acreditado, la compañía Participante debe demostrar que estácomprometida a establecer e implantar un sistema de gestión diseñado para proteger el medioambiente. También debe estar preparada para proporcionar al público la información de losefectos ambientales de sus operaciones industriales a través de un informe medioambiental.

El premio para las compañías que completen su registro bajo el EMAS es el uso deun "Registro de Participación".

Esta etiqueta no puede utilizarse en los productos de embalaje: este es el dominio dela eco-etiqueta.

2.4. ECO-ETIQUETA

La Regulación adoptada sobre Eco-Etiquetas se diseñó para permitir a las compañíasdemostrar la salud medioambiental de sus productos por medio del uso de una eco-etiqueta(una euro margarita verde).

El sistema sirve básicamente para promover aquellos productos que tienen un bajoimpacto ambiental en comparación con otros productos del mismo grupo. Esto se lograrevisando el ciclo de vida total del producto: materias primas, proceso de fabricación,distribución, consumo, uso y eliminación.

Entre los beneficios que este esquema podría aportar, uno sería la eliminación de laplétora de etiquetas ambientales y signos que actualmente se utilizan en Europa y el resto del



Mundo. La tarea de determinar el criterio a aplicar a los diferentes grupos de productos sedividió entre los Estados miembros. Dinamarca se responsabilizó del papel e Italia delembalaje.

El lento progreso en la reunión de los estándares bajo el esquema ha significado queaños después de su introducción, sólo tres grupos de productos se hayan aprobado, uno deellos relacionado con productos de papel tisú.

Parte del problema, en el desarrollo de los criterios para el papel, ha sido el grado enque el papel reciclado debe estar incluido, lo que ha originado algunos conflictos. Así, porejemplo, un alto grado en el contenido de papel reciclado podría suponer para los paísesnórdicos (que son incapaces de generar suficiente papel reciclado) la necesidad de realizarimportaciones masivas, lo cual a su vez podría generar un fuerte impacto ambiental en símismo, particular- mente debido a la energía consumida en el transporte.

Los límites han sido diseñados para que sólo un 10-20% de los productos, dentro deun grupo de productos, puedan superar los criterios establecidos, al objeto de que, una vezsobrepasado el nivel del 20%, se pueda seguir ajustando los límites hacia valores másestrictos. Los criterios identificados son:

- Uso de recursos renovables.- Uso de fuentes no renovables.- Emisiones de CO, y SO2

- DQO (Demanda Química de Oxígeno).- AOX (Halógenos Orgánicos Absorbibles).- Producción de residuos.

Se emplea un sistema de puntuaciones sobre los rangos de los criterios establecidos,calculando después la puntuación total, la cual, si es superior a una especificada, determinaque el producto no puede ser certificado para la eco-etiqueta.

Con relación al uso de recursos renovables, los fabricantes de papel que contengafibra virgen deben proporcionar una declaración de que el material (pasta de papel) procedede bosques bien gestionados, para lo cual se proporcionará la correspondiente definición debosque bien gestionado.

Una de las mayores preocupaciones es si el consumidor estará, caso de ser necesario,preparado para pagar un premio por los productos eco-etiquetados. El propio esquema de laeco-etiqueta contempla un cargo anual por la licencia de la eco-etiqueta pagable por elproductor, calculado en un 0,5% del valor de las ventas del producto en base al precio final.

2.5. RESUMEN

La dinámica de la legislación medioambiental de la UE, expuesta con anterioridad,inevitablemente conducirá al desarrollo e implantación de numerosas medidas correctorasdestinadas a dar satisfacción a las nuevas exigencias legales y sociales que durante lospróximos años se van a producir.

La incertidumbre que existe, en el ritmo de publicación de las nuevas normasmedioambientales, y la profundidad y alcance de los cambios que serán necesarios incorporara los procesos o a los productos para no incurrir en incumplimientos pueden poner endificultades la realización de programas a corto plazo que permitan compatibilizar elnecesario equilibrio con los restantes aspectos de la gestión empresarial.



Por lo tanto, es necesaria la adopción de una política de gestión que introduzca lostemas medioambientales como uno de los factores que van a condicionar el desarrollo futurode la organización, por la vía de los costes y la competitividad.

Se necesita pasar de una actitud activa de adecuación continua a los cambios, a otrapro-activa, de anticipación, donde se minimicen los riesgos y se anticipen las oportunidadesde nuevos mercados que la gestión del medio ambiente puede incorporar.

2.6. CALIDAD MEDIO AMBIENTE EN ENCE

La Empresa Nacional de Celulosas, S.A., ENCE, como muchas otras empresasespañolas, no ha sido ajena a los requerimientos de calidad y medio ambiente que la sociedadreclama. Atender las exigencias de los clientes en forma de productos de mayor calidad ysatisfacer la creciente demanda social de un medio ambiente más saludable, se han convertidoen los principales objetivos de ENCE.

La puesta en marcha de estos objetivos se realizó a través de la implantación de unsistema de gestión global apoyado en un sistema de gestión de la calidad y un sistema degestión medioambiental.

2 .6. 1. SISTEMA DE GESTIÓN DE LA CALIDAD (SGC)

El proceso de implantación del SGC comienza con un plan de formación para todaslas funciones y niveles. El objeto fue crear el clima de mentalización y cultura adecuado parauna correcta implantación de la nueva sistemática que el SGC requiere.

Una vez finalizado el plan de educación, se acometió el proceso de adaptación delsistema de calidad, comenzando por la contratación de una empresa asesora que pudiera jugarun papel de guía en el diseño e implantación del sistema.

La segunda fase consistió en una diagnosis previa de la estructura de calidad de laempresa, con objeto de contrastar su situación respecto a las exigencias de la Norma ISO9000. La información derivada del diagnóstico previo permitió realizar el diseño del plan deimplantación de la norma en la empresa.

El sistema de calidad implantado está basado estrictamente en exigencias de laNorma ISO 9002. La estructura del sistema está fundamentada en la documentación de lacalidad, la cual se estructuró en la elaboración de un manual de calidad, donde se recogen losprocedimientos del sistema (metodología a aplicar en cada función) y la documentaciónoperativa (instrucciones escritas).

Una vez concluido el proceso de elaboración de la documentación, se procedió a laimplantación práctica del sistema.

Después que se consideró que el sistema de calidad estaba adecuadamenteestructurado e implantado, se solicitó del organismo certificador español (AENOR) suinclusión en el Registro de Empresas Certificadoras, de acuerdo con norma ISO 9002, lo quepromovió la concesión del Certificado de Registro de Empresa, para la actividad defabricación y suministro de pasta de eucalipto blanqueada.



2. 6. 2. SISTEMA DE GESTIÓN MEDIOAMBIENTAL

ENCE trabaja desde finales de 1994 en la implantación de un sistema de gestiónambiental, con el objetivo de acogerse con carácter voluntario al Reglamento 1836/93 de eco-gestión de la Unión Europea.

La primera fase consistió en la ejecución de un programa de educaciónmedioambiental con los siguientes objetivos:

- Adquirir una cultura medioambiental común en toda la organización.- Cambiar los hábitos y comportamientos por la vía del conocimiento.- Proporcionar formación e información de los impactos medioambientales como

consecuencia de nuestra actividad industrial.

La segunda fase ha consistido en la realización de una revisión ambiental inicial(RAI), desarrollada en forma de auditoría medioambiental por un asesor externo.

Esta auditoría ha permitido adquirir un conocimiento preciso de la situación actual delos impactos, de las prácticas medioambientales correctas y de las carencias o puntos débilesde la gestión y la comprobación del cumplimiento de la normativa vigente.

La tercera fase, actualmente en desarrollo, torna como modelo el sistema de gestiónpropuesto por la norma UNE 77-801, recientemente admitida por el Consejo. Se pretendeestablecer e implantar las soluciones que dará la organización a las exigencias recogidas en lacitada norma, con especial interés en los aspectos carenciales que han sido destacados en larevisión ambiental inicial.

2. 6. 3. MEJORES TECNOLOGÍAS DISPONIBLES (BAT) Y MEJORES PRÁCTICAS MEDIOAMBIENTALES (BEP)

En 1992, la Convención del PAR-COM (Convención de París para la Prevención dela Contaminación Marina desde Fuentes Terrestres), suscrita por Alemania, Bélgica,Dinamarca, España, Francia, Gran Bretaña, Irlanda, Luxemburgo, Noruega, Países Bajos,Portugal y Suecia, promovió la implantación de procesos tecnológicos más compatibles conel medio, definiendo los criterios que definen el BAT y BEP.

La creación de estos conceptos tiene como finalidad contar con un instrumento paraevaluar de forma adecuada el nivel tecnológico y medioambiental del sector. ENCE estádotada con estas tecnologías BAT y sigue los procesos definidos en las BEP.



Tabla I

2. 6. 4. EL FUTURO

Sin embargo, en ENCE no se considera que esté todo hecho. Se ha asumido uncompromiso con la sociedad y con nosotros mismos para reducir al máximo el impacto que laactividad fabril puede causar al medio ambiente, así como satisfacer las necesidades denuestros clientes

En ENCE se entiende que la modernización continua de las instalaciones y laimplantación de procesos de producción más compatibles con el medio ambiente es unaprioridad. Se ha apostado por la tecnología más moderna y limpia, lo que nos ha llevado adesarrollar las pastas ECF y TCF blanqueadas con oxígeno, de gran aceptación en los países



con mayor preocupación medioambiental, y se continúa trabajando en la dirección que noslleve, en un futuro próximo, a alcanzar el reto de Fábricas Totalmente Libres de Efluentes(TEF).

3. EL AGUA EN LA FABRICACION DE PAPEL Y CARTON

3.1 APLICACIONES.

En la fabricación de papel y cartón, el principal empleo del agua lo constituye su usocomo medio de dispersión y transporte de las materias primas fibrosas y de los aditivos, a travésde las etapas del proceso de producción, que van desde el pulpeo hasta la formación. El agua seutiliza también como fluido de intercambio de calor, para el sellado de los sistemas a vacío, parala producción de vapor, como agente lubricante, etc. En la Tabla II se resumen los principalesusos del agua en esta industria.

Tabla II

El volumen de agua consumida depende de numerosos factores (lo cual explica ladisparidad de los datos encontrados), entre los que cabe destacar tres principales: el tipo de fibrautilizada como materia prima, el producto fabricado y la tecnología del proceso de producción.

Según los productos fabricados, los consumos de agua en las fábricas de tecnologíasactuales se encuentran dentro de los siguientes intervalos:

- Cartón: 3-8 m3/t de producto.- Papel de periódico: 10-15 m3/t de producto.- Papel tisú: 15-20 m3/t de producto.- Papel de impresión y escritura: 200 m3/t de producto.



Conviene hacer notar que frecuentemente se encuentra, fábricas que operan conconsumos muy superiores, debido a factores tales como la utilización de máquinas antiguas, lainexistencia de procesos de clarificación de aguas, el menor cierre del sistema de aguas, cte. Losconsumos pueden llegar a alcanzar los siguientes valores:

- Cartón: 35 m3/t de producto.- Papel de periódico: 30 m3/t de producto.- Papel tisú: 60 rn3/ t de producto.- Papel de impresión y escritura: 200 m3/t de producto.

3.2. CRITERIOS DE CALIDAD EN FUNCION DE LA APLICACION

La gestión de las aguas en la fabricación de papel hace necesario establecer unasespecificaciones de calidad mínima del agua en función del uso al que se destinan.

En cuanto a las aguas de proceso, es imposible establecer con carácter general unacalidad mínima, debido a la gran variedad, tanto de los procesos que se emplean como de losconstituyentes que pueden formar parte de la composición de estas aguas. En la Tabla III seindican los intervalos típicos de la composición de las aguas blancas con altos y bajos niveles derecirculación. La amplitud de los intervalos se debe a un gran número de factores: tipo demateria prima fibrosa, tipo y calidad del producto fabricado, condiciones de fabricación, fuentede alimentación, grado de cierre del sistema de aguas, eficacia de los tratamientos internos parala clarificación y reutilización de las corrientes- de proceso, etc.



Tabla III

4. FUENTES DE CONTAMINACION DEL CIRCUITO DE AGUAS

Las fuentes de contaminación de los circuitos de aguas en la fabricación de papel ycartón son: las materias primas fibrosas, los aditivos y el agua de alimentación. A continuaciónse estudiará la importancia de las mismas, así como los efectos más importantes a serconsiderados en cada caso en el estudio de la contaminación producida.

4.1. MATERIAS PRIMAS FIBROSAS

Las materias primas fibrosas constituyen la fuente de contaminación principal de lasaguas blancas, si bien la naturaleza e importancia de la misma varía considerablemente enfunción del tipo de fibra utilizada en el proceso de producción. Los tres parámetros másimportantes son: el contenido de partículas de finos, el contenido de materia orgánica soluble yla concentración de microorganismos. La importancia de estos parámetros en función del tipo defibra utilizada se muestra en la Tabla IV.



Tabla IV

Aunque la naturaleza química de las partículas incorporadas a las aguas de proceso porla fibra virgen y secundaria es distinta, orgánica para las primeras y/o inorgánica para lassegundas, los problemas asociados con la incorporación de estos contaminantes puedensolucionarse en ambos casos mediante cambios en el tratamiento de las fibras y/o en el uso deaditivos que mejoren la retención y el drenaje.

La incorporación de contaminantes solubles de naturaleza orgánica a las aguas deproceso es un problema más complejo, debido a la gran variación de contaminantes potencialesque presentan. A diferencia de las partículas de finos, la materia disuelta y coloidal denaturaleza orgánica no sólo depende del tipo de pulpeo, sino también de la eficacia de lossistemas de lavado y/o blanqueo posteriores al mismo.

En la fibra virgen, la principal fuente de contaminación orgánica la constituyen lasmaterias extractivas, como, por ejemplo, los ácidos resínicos y las ceras, así como las ligninas ysus derivados. Sin embargo, también pueden encontrarse contaminantes de residuos químicosutilizados en las etapas previas de pulpeo, lavado y/o blanqueo, que originan compuestoscontaminantes específicos, como los organoclorados, las dioxinas, los diparabenzofenilos, etc.

Las pastas de fibra secundarias presentan una mayor variación en su contenido enmateria orgánica soluble debido a los aditivos utilizados en el proceso de fabricación del papel odel cartón previo. Los problemas asociados con los depósitos de materias resinosas en fibrasvírgenes son reemplazados, en este caso, por un gran número de problemas asociados a losdepósitos potenciales de stickies (sustancias pegajosas).

Las fuentes principales de estos contaminantes potenciales son adhesivos de contacto(polímeros de estireno-butadieno, acrilatos de vinilo, etc.) y adhesivos de fusión (por ejemplo, elacetato de vinilo). Otros contaminantes son los aglutinantes que entran a formar parte de lastintas modernas, como por ejemplo, las resinas alquídicas en los pigmentos de impresión láser.Además, todos los papeles estucados contienen aglutinantes en su composición (polímeros deestireno-butadieno, acetato de polivinilo, etc.).

Otra fuente de contaminación importante de las fibras secundarias es la elevadaconcentración de microorganismos como consecuencia de la suciedad y la humedad del medioen que se almacena el papelote antes de su reutilización. Por otra parte, los almidones presentesen el papel reciclado son un excelente medio de crecimiento para los microorganismos presentes



en el sistema de aguas de proceso, y, por tanto, favorecen, el desarrollo de microorganismos y,los problemas asociados a los mismos.

4.2. ADITIVOS

Los aditivos se consideran la segunda fuente de contaminación de las aguas de procesoen la industria papelera. El número elevado de aditivos que se puede, incorporar durante elproceso de fabricación hace difícil definir la naturaleza e importancia de esta fuente decontaminación. En la Tabla V se recogen los principales aditivos utilizados en esta industria, asícomo su aplicación más importante.

Tabla V

Los aditivos que afectan en mayor medida a la contaminación de las aguas de procesoson:

- Cargas: caolín, carbonato cálcico, dióxido de titanio, talco, alúmina y silicatos.- Almidones: los almidones agregados en la parte húmeda son la fuente principal denutrientes orgánicos para los microorganismos.- Agentes encolantes: almidones, colofonias, AKD, ASA y emulsiones de ceras.- Agentes mejoradores de la resistencia en húmedo: urea-forrnaldehído, poliamida-epiclorobidrina, acrilamida-glioxal, melamina-formaldehído, etc.



- Agentes de destintado: hidróxido sódico, silicato sódico, carbonato sódico, fosfatos desodio y potasio, surfactantes no i6nicos, disolventes, polímeros dispersantes, ácidosgrasos, peróxidos, cte.

Un aspecto importante a considerar en el estudio de los aditivos como fuente decontaminación son los problemas ocasionados en el proceso de fabricación, como consecuenciade las interacciones entre los aditivos y las impurezas presentes en el agua utilizada para supreparación o dilución. Ejemplos típicos son:

- La formación de depósitos por reacción entre el alumbre y los compuestosresponsables de la dureza del agua, con el consiguiente bloqueo de las líneas, losrociadores, las telas los fieltros, etc.- La hidrólisis microbiana de los almidones. La presencia de microorganismos en elagua de preparación los almidones ocasiona problemas de slime (baba) en los sistemasde almacenamiento de estos aditivos, por lo que es necesario utilizar agua de bajocontenido bacteriano.- La disminución de la eficacia de los procesos de encolado que utilizan sistemasbasándose en alumbre/colofonias, debido a la reacción del alumbre con los compuestosresponsables de la dureza del agua, en vez de con la colofonia. Para la preparación deestos aditivos de encolado se requiere un agua de dureza inferior a 100 ppm de CaCO3.- La incompatibilidad de las resinas de tipo urea-formaldehído, utilizadas para conferirmejores propiedades de resistencia en húmedo a los productos fabricados, con aguas decarácter ácido, debido a su precipitación.

Otro aspecto aún más complejo que el anterior lo constituyen los problemasocasionados como consecuencia de la incompatibilidad entre los distintos aditivos. Un ejemplotípico lo constituyen las incompatibilidades entre los diferentes agentes de encolado:

- Los dímeros de alquiaceteno (AKD) utilizados como agentes encolantes sonincompatibles cuando se mezclan con aditivos fuertemente aniónicos.- Los agentes de encolado tipo colofonias precipitan cuando se mezclan con aditivosaltamente catiónicos.- Las emulsiones de ceras utilizadas como agentes de encolado poseen un elevadocarácter aniónico y precipitan cuando se mezclan con aditivos catiónicos.

Las consideraciones anteriores ponen de manifiesto la importancia de la adecuadadosificación de los diferentes aditivos, con el fin de evitar todas aquellas reacciones indeseadas.

4.3. AGUAS DE ALIMENTACION

Con el agua de alimentación se puede introducir en el proceso una gran variedad decontaminantes, que pueden interferir en el mismo. La naturaleza y concentración de loscontaminantes está generalmente relacionada con el origen del agua utilizada. Se puedenestablecer dos grandes grupos de recursos: aguas superficiales (lagos, ríos y pantanos) y aguassubterráneas (pozos). Los valores típicos de utilización de recursos hídricos en la industriapapelera a nivel europeo se encuentran entre 65-85 % de aguas superficiales y 15-35 % de aguassubterráneas.

Las aguas superficiales contienen diferentes contaminantes de naturaleza inorgánica,orgánica y biológica, cuya concentración varía en función de la época del año, de lascaracterísticas del cauce, etc. Las aguas subterráneas, sin embargo, presentan una calidad establea lo largo del año y se caracterizan por la ausencia o baja concentración de materia orgánica ypor un mayor contenido de materia inorgánica disuelta.



Los parámetros fundamentales que se consideran en las aguas de alimentación de lasfábricas de papel y cartón son:

- pH: El pH del agua de alimentación tiene una mayor influencia en los sistemas deproducción que operan en condiciones de pH neutras o alcalinas que en los que operan apH ácido.- lones inorgánicos: Si bien la concentración total de estos iones, medida habitualmentea través de la conductividad, afecta a la química del proceso, en los intervalos normalesde conductividad el factor más importante es la naturaleza de los iones. Las salesiónicas afectan a la química de la parte húmeda de la máquina de papel o wet-end,debido a su capacidad para neutralizar la carga superficial de las partículas y de lascadenas de polímeros.- Contenido de materia orgánica: La importancia de este parámetro, desde el punto devista cuantitativo, no es significativa en la industria de papel y cartón si se compara conlos niveles encontrados en los otros dos agentes contaminantes, aditivos y materiasprimas fibrosas.

En resumen, se puede considerar que si bien las aguas de alimentación puedenintroducir compuestos específicos que actúan como contaminantes, tales como ácidos húmicos,ácidos fúlvicos, etc., su principal contribución a la contaminación de las aguas de proceso sedebe a iones inorgánicos, como sodio, calcio, magnesia, bicarbonatos, cloruros y sulfatos.

5. CIERRE DE LOS CIRCUITOS DE AGUA EN LA INDUSTRIAPAPELERA

5.1. ALTERNATIVAS MAS FRECUENTES

Si el agua se utilizase en la fabricación de papel en circuitos totalmente abiertos, elconsumo de agua sería técnica, económica y ecológicamente inadmisible en la actualidad. Portanto, todas las fábricas utilizan, en mayor o en menor medida, algún grado de reciclado delagua en el proceso de fabricación. Las alternativas más frecuentemente adoptadas en la industriapapelera para la reducción del consumo de agua son:

- Reutilización de las aguas blancas como aguas de proceso.- Reutilización del agua clarificada para diferentes aplicaciones.- Utilización del agua en sistemas en cascada en función de los requisitos calidad-uso.- Utilización del agua para usos técnicos en sistemas cerrados.- Reutilización del efluente después de su tratamiento como agua de alimentación.

5.2. CONSECUENCIAS

Los problemas asociados al cierre de los circuitos de las aguas como consecuencia de laacumulación de sustancias contaminantes en las aguas de proceso son de muy diversa índole, sibien se pueden clasificar de forma general por los problemas asociados:

- Incremento de los sólidos en suspensión.- Incremento de la materia disuelta y coloidal.- Incremento de la temperatura.

En la Tabla VI aparecen los valores típicos de la calidad del agua clarificada.



Tabla VI

En la Tabla VII aparecen los principales problemas encontrados en las fábricas de papely cartón. Estos problemas se traducen en los siguientes efectos perjudiciales:

- Efectos en la productividad de la máquina: peor retención y desgote, formación dedepósitos e incrustaciones, incremento de la frecuencia de roturas, etc.- Efectos en la eficacia de los aditivos.- Efectos en la calidad del papel: mala formación, disminución de la opacidad yblancura, presencia de agujeros, suciedad, pérdida de resistencia mecánica y química,etc.



Tabla VII

Los problemas asociados al incremento de los sólidos en suspensión son los más fácilesde resolver, por cuanto estos compuestos pueden ser eliminados mediante sistemas declarificación de las aguas de proceso. Sin embargo, una concentración elevada de los mismospuede dar lugar a graves problemas por depósitos en distintas partes del proceso de fabricación,mayor consumo de aditivos y pérdidas de propiedades físicas en el producto final. El ejemplomás característico son los bloqueos de los rociadores en aquellas fábricas que reutilizan el aguade proceso para esta aplicación.

Los problemas asociados al aumento de la materia orgánica en suspensión son similaresa los que se exponen a continuación referidos a la aglomeración de materia coloidal.

Con respecto al crecimiento de los sólidos inorgánicos en suspensión, hay queconsiderar los efectos perjudiciales del incremento de cargas en las aguas de proceso. A modode ejemplo, pueden citarse:

- Incremento de depósitos en los equipos de fabricación.- Incremento de la abrasión en partes móviles, como bombas, rodillos, telas, etc.- Reducción de la resistencia física y química del producto.- Disminución de la eficacia de determinados aditivos: agentes de encolado, colorantes,etc.- Incremento de espumas cuando el carbonato cálcico se encuentra en medio ácido.



Los problemas asociados al incremento de la materia disuelta y coloidal son los quepresentan una mayor importancia en la fabricación de papel y cartón. Se deben, en general, alaumento de la concentración de sales inorgánicas, de la materia orgánica y de losmicroorganismos.

La acumulación de sales inorgánicas en el sistema es uno de los aspectos importantesque hay que considerar como detrimento en el cierre del sistema de las aguas de proceso, debidoal número elevado de problemas que pueden acarrear, tanto en el proceso de producción, comoen el producto. Los principales problemas asociados con el incremento de la concentración desales disueltas en las aguas de proceso son:

- Posible disminución de la resistencia física del producto.- Alteración de la química de la parte húmeda de la máquina de papel por la interacciónde las sales con aditivos incorporados en el proceso.- Disminución de la blancura en presencia de altos niveles de Fe3+ y Mn2+.- Incremento de los niveles de corrosión.- Formación de depósitos de derivados del aluminio en procesos que operan a pHsuperior a 5 y a altas concentraciones de especies de aluminio.- Formación de incrustaciones inorgánicas debido a reacciones de precipitación.- Interferencia con colofonias en las operaciones de encolado cuando existen elevadasconcentraciones de Ca2+.- Incremento del crecimiento microbiano como consecuencia del valor nutritivo de lassales inorgánicas.

En cuanto a la materia disuelta y coloidal de naturaleza orgánica, los problemasrelacionados con los distintos tipos de pitch o grumos de resinas stickies o grumos pegajosos yslime, biofilm o depósitos de microorganismos son los más importantes para los fabricantes depapel y cartón. Estos depósitos son los responsables de problemas tales cono la modificación dela química de la parte húmeda o wet-end, la formación de depósitos en los equipos y en elproducto final, corrosión, producción de malos olores, roturas de la banda de papel, etc.

5.3. EL CONCEPTO DE LA GESTION DEL AGUA Y LA CALIDAD DELPRODUCTO FINAL

El reciclado del agua en la fabricación de papel y cartón puede afectar a la calidad delproducto final. Los típicos defectos de mal funcionamiento identificados son la menorresistencia del papel, el deterioro de la calidad en forma de agujeros y manchas, menorretención, corrosión, problemas de olores, formación de espumas e incrustaciones.

Este mal funcionamiento viene relacionado con la inevitable acumulación de materiacoloidal y disuelta conforme se van cerrando los circuitos del agua de proceso.

Estos materiales pueden ser especificados a título de ejemplo como sigue:

- Residuos aniónicos.- DBO y DQO.- Stickies- Acidos grasos volátiles (VFA; Volatile Fatty Acids).- Calcio (como dureza de calcio).- Sales.- Microorganismos.



El nivel de acumulación está claramente relacionado con el grado de cierre. Cuanta másagua es recirculada al proceso, mayor cantidad de materiales pueden ser detectados en loscircuitos del agua de proceso.

Cada compuesto reacciona en el agua de proceso de acuerdo con sus característicasfísico-químicas, dependiendo de condiciones como el pH, temperatura, ambiente aeróbico oanaeróbico, configuración i6nica, etc.

Los residuos aniónicos consisten en polímeros y oligómeros con alta carga aniónica.Los residuos aniónicos ocasionan aumento en el uso de aditivos canónicos, al reaccionar conellos, en lugar de dejar a los aditivos reaccionar con la fibra. Por este camino, los residuosaniónicos podrían incluso disminuir la velocidad de máquina. Los residuos aniónicos seoriginan en función de la materia prima utilizada (fibra virgen y fibra reciclada) y de losproductos químicos empleados en la fabricación del papel.

El almidón es la más importante contribución al aumento de la demanda biológica deoxígeno (DBO) y de la demanda química de oxígeno (DQO) en los circuitos cerrados de aguade proceso. Hidroliza fácilmente a glucosa, que tiene una naturaleza muy biodegradable y, eneste sentido, es el alimento óptimo para los microorganismos presentes en las aguas.

Cuando las condiciones son óptimas para la actividad biológica, es decir un pH casineutro y una temperatura de 30-40 ºC, en condiciones anaeróbicas se forman varios ácidosgrasos volátiles. Estos ácidos juegan un importante papel en la creación de los problemas deolores en el producto y en los alrededores de la fábrica. La actividad biológica, por otro lado,acelera la corrosión, y también la calidad del producto puede sufrir a consecuencia de laformación de fangos en forma de agujeros, manchas.

El papel reciclado cómo materia prima aporta normalmente CaCO3 a las aguas deproceso y, dependiendo de las condiciones, se pueden esperar algunos inconvenientes. El calciopuede reaccionar en condiciones adecuadas a CaSO4, yeso, ocasionando incrustaciones ygenerando dióxido de carbono durante la descomposición del carbonato cálcico (CaCO3) dandolugar a la formación de espumas.

Los stickies, como su origen inglés lo indica, tienden a aglomerarse y pegarse en cablesy fieltros y, de este modo, tienen un decreciente impacto en la productividad de la máquina y enla calidad del producto. Los stickies son difíciles de determinar, dado que consisten en variostipos de compuestos, pudiendo ser originados a consecuencia de la madera, como el pitch, o delmaterial reciclado, como tintas de impresión, revestimientos o algunos adhesivos y aditivos. Sinembargo, las partículas están como materia disuelta y coloidal y tienen carga iónica en susuperficie. Los stickies tienen a menudo carácter biodegradable. Están considerados como unproblema típico en la producción del papel fino a partir de maderas tropicales (pitch-stickies),pero no tanto en la producción de papel/cartón marrón reciclado.

Conforme se va aumentado el reciclo de aguas se produce también una acumulación desales inorgánicas, así como de materia orgánica. El aumento de la conductividad incrementaseriamente el riesgo de corrosión y formación de incrustaciones y depósitos en distintas partesde la máquina de papel.



5.4. GESTION DEL AGUA EN LOS CIRCUITOS DE AGUAS BLANCAS.

Cualquier paso hacia el cierre de cualquier circuito de agua, es una cuestión deregulación. Este balance existe entre la acumulación de contaminantes y su impacto en elfuncionamiento y marcha de 1a máquina de papel. En la práctica hay un particular nivel decontaminación en los circuitos de agua, que es aceptable para cada máquina, sin causardesperfectos inaceptables. Cuando este nivel de contaminantes ha sido excedido, es detectadocomo un mal funcionamiento y debe aplicarse algún procedimiento adicional para tratar el agua,a fin de alcanzar nuevamente, un nivel aceptable y rebajar el grado de contaminación.

El primer paso en la gestión de los circuitos de agua es normalmente la reutilizaci6n delas aguas blancas como aguas de proceso. Las fibras recuperadas, cargas y aditivos sonreciclados adecuadamente cuando lo permiten los requisitos de calidad o de otra forma sontotalmente retirados del proceso para evitar acumulaciones innecesarias.

Los métodos aplicados son las tecnologías de Filtración, Sedimentación y Flotación poraire disuelto (D.A.F.).

El sistema elegido para cada aplicación depende del criterio de prioridad, de cuales seanlos requisitos de tratamiento del agua, de los equipos, de los consumos, etc. Un paso más en elfomento del ahorro es tratar los filtrados o vertidos mediante la tecnología de membranas,ultrafiltración, por ejemplo, a fin de conseguir un agua libre de sólidos en suspensión y de algúnmodo reducir el contenido de materia coloidal.

En el caso del destintado el objetivo del tratamiento de aguas filtradas es extraer loscontaminantes, como el plástico, barro, arcilla y tinta, del agua de proceso. La especial ventajadel sistema D.A.F (Dissolved Air Flotation) en este tipo de tareas, es su habilidad para extraerlos contaminantes que pueden causar problemas. El sistema D.A.F. es pequeño en volumenaunque puede tolerar alta carga superficial, y el fango extraído del sistema puede alcanzar unarelativamente alta concentración.

En función del grado de cierre puede haber uno o dos circuitos de agua separados, aúndentro de la línea de destintado.

Al eliminar los contaminantes coloidales de la última etapa de filtración mediante unclarificador D.A.F., el aumento de problemas en el circuito de agua de proceso de preparaciónde stock puede ser minimizado, así como el paso de estos contaminantes a la máquina de papel.

5.5. TRATAMIENTO AVANZADO DE EFLUENTES COMO PARTE DE LAGESTION DEL AGUA

La reducción del consumo de agua bruta, como consecuencia de utilizar las aguasblancas más extensamente que antes, conducirá a niveles inaceptables de ciertos parámetrosdiscutidos (DBO, DQO, sólidos en suspensión, conductividad, etc.) con evidentes problemas decalidad del producto final. Al cerrar los circuitos de agua por este camino solamente se podríaproducir un papel con bajos requisitos de calidad, siendo difícil incluso mantener unaestabilidad de marcha y funcionamiento.

Para evitar el impacto de los contaminantes y todavía cerrar más aun los circuitos deagua de proceso debe llevarse a cabo el tratamiento biológico del agua. El tratamiento biológicodel agua de proceso y residuales reducirá varios contaminantes notablemente y el agua tratada



biológicamente puede reemplazar de nuevo al agua fresca en la máquina de papel en buenaparte.

Basados en resultados en planta, de una fábrica en Holanda de fabricación de cartóncorrugado con base de fibra reciclada, Zulpich Papier, se han obtenido los datos indicados en laTabla VIII al tratar las aguas de proceso con tratamiento biológico.

Tabla VIII

En este caso el agua residual fue tratada mediante la aplicación de un pretratamientoanaeróbico combinado con tratamiento aer6bico. En este caso particular los niveles de losparámetros arriba mencionados han alcanzado niveles aceptables para poder utilizar el aguatratada biológicamente como agua de proceso.

La seguridad en el funcionamiento, junto con las más altas reducciones alcanzables dela DQO y de la DBO, así como la evidente reducción de calcio (expresado como dureza) y desólidos secos totales, son las principales metas a obtener cuando seleccionemos el método detratamiento de aguas residuales y de proceso, para la industria papelera.

El concepto a tener en cuenta para realizar un diseño eficiente y seguro del tratamientode aguas residuales consiste en:

- Estudio detallado de las características del efluente, origen, compuestos químicos,biodegrabilidad de sus compuestos.- Eficaz preclarificación antes del tratamiento aeróbico.- Selección de la biomasa óptima mediante la utilización de un proceso de tratamientode fangos activados.- Formación de una población de biomasa capaz de descomponer los compuestosbiodegradables lentos, que generalmente requieren mayor edad del fango.- Habilidad para controlar la edad del fango.- Control de la temperatura, mediante tecnologías demostradas y adecuadas en cadacaso.- Rápida y eficiente separación del fango y del agua tratada.- Mínima utilización de coagulantes y floculantes químicos, que viene a reducir loscompuestos no biodegradables.- Eficaz y flexible deshidratación del fango.

Dependiendo sobre todo de 1a composición química y de la calidad del producto final,el agua tratada biológicamente puede ser utilizada directamente, después de, una microfiltración(sólidos en suspensión < 1 mg/lt) o después de algún otro método de filtración con membranas(ultra, nano, osmosis inversa). Como ejemplo se podría realizar un tratamiento medianteósmosis inversa tras un tratamiento por fangos activados y aun son alcanzables niveles deconductividad menores que 100 microS/m y sólidos en suspensión menores que 50 mg/lt.



En las fabricas con energía residual disponible (TMP, CTMP, Kraft) se puedeconsiderar la evaporación como una opción alternativa para eliminar materia inorgánica(conductividad) y orgánica no biodegradable (DQO y COT entre 85-95 % de reducción).

5.6. LA VISION DE LA COMPLETA GESTION DEL AGUA

El objetivo o meta de la completa gestión del agua es obviamente el reciclo razonablede circuitos de agua. No significa ello el cierre completo, sino el equilibrio entre la alta calidaddel producto, buen funcionamiento de las máquinas y calidad de agua de proceso estable con lamejor y más competitiva tecnología disponible al seleccionar los equipos.

Es obvio, que la mejor tecnología disponible en los tratamientos del agua bruta, asícomo todos los métodos anteriormente descritos, incluyendo los tratamientos biológicos, latecnología de membranas y la evaporación, serán parte del concepto de gestión del agua, cuandolos circuitos de agua se estén cerrando en equilibrio con la calidad final del producto y elfuncionamiento de las máquinas.

El objetivo de una completa gestión del agua es, en definitiva, reciclar todo aquelmaterial útil de nuevo al proceso de fabricación y reutilizar el agua en la circulación de aguas deproceso. Las grandes ventajas que aporta una buena gestión del agua son todos aquellos ahorrosque ello genera: la disminución del consumo y del coste de agua bruta, la disminución de loscostes de inversión y de mantenimiento operativo de tratamiento de efluentes, el mejorfuncionamiento de la máquina de papel/cartón y los menores problemas de calidad en elproducto final. Además, se minimiza el impacto ambiental.

6. EFLUENTES EN EL PROCESO KRAFT

6.1. INTRODUCCION

Los estudios de gestión de efluentes de una industria deben efectuarse en etapas,comenzando con una recopilación de datos en planta, para generar la información técnica básicaque permita visualizar y cuantificar la problemática actual.

La reutilización del agua, la recuperación de componentes valiosos, y otros criteriossemejantes, son aspectos importantes a considerar para reducir el impacto contaminante.Asimismo, la segregación o agrupamiento de corrientes es un aspecto técnico a considerar en elprograma de gestión de efluentes.

En la figura 1 se muestra un diagrama de flujo de una factoría de pasta y papel Kraft quepuede dividirse básicamente en dos zonas: proceso productivo y de recuperación. Los vertidosprovenientes de la zona de producción son los que están involucrados directamente con latransformación de la madera. Las principales etapas que pueden generar contaminación en elproceso se describen a continuación:

- Descortezado de la madera. La cantidad de agua utilizada es relativamente baja en lossistemas de descortezado en seco que se emplean en la actualidad. El descortezado enhúmedo genera los mayores caudales residuales de cualquier fábrica. Esta agua arrastratierra, polvo de corteza en suspensión y sustancias orgánicas en disolución, entre ellastaninos.



- Pulpaje. El proceso químico Kraft se caracteriza por una reducción importante en lacontaminación por vertidos líquidos, porque el proceso incluye la unidad derecuperación de reactivos que se basa en la combustión de la materia residual de ladigestión de la madera para generar energía calorífica. De todas maneras el agua dedesecho contiene cantidades significativas de SS, DQO alta y es coloreada, presentandoademás una fuerte alcalinidad.-Blanqueo. Debido a las modificaciones realizadas en el proceso de blanqueo (aumentode la deslignificación, cambio en los agentes blanqueadores y reutilización del agua),los efluentes provenientes de este proceso en las factorías modernas tienen menor DQO,AOX y color, en comparación con los efluentes generados de los procesos tradicionalesde blanqueo con cloro gas. En los procesos tradicionales la cantidad de agua utilizada enel lavado puede variar desde los 3 m3/t de pulpa mecánica hasta los 343 m3/t de pulpaKraft; debido a los cambios en la tecnología de blanqueo, estos caudales han sidoreducidos.

Figura 1

Los compuestos presentes en las aguas residuales de la industria de la madera quepueden representar un mayor efecto sobre los sistemas biológicos son las resinas de madera, losclorofenoles y los taninos. Estos compuestos explican la toxicidad en licores de pulpa alcalina,en efluentes blanqueados y en efluentes de descortezado, respectivamente.



6.2. METODOLOGIA

6. 2. 1 SELECCIÓN DE CORRIENTES PARA EL MUESTREO

Inicialmente se realiza una clasificación de las distintas corrientes generadas en unaplanta de producción de pasta de celulosa según el proceso Kraft. En la figura 1 se indica laubicación tanto de las corrientes globales seleccionadas como de las corrientes parcialesestudiadas. En la selección de los vertidos parciales a muestrear se consideraron las corrientescon elevada carga orgánica y toxicidad:

- Corrientes parciales seleccionadas:- Descortezado (D).- Digestión (P1).- Condensado (P2).- Efluente de la etapa de Cloración (blanqueo) (BI).- Efluente de la etapa de extracción alcalina (blanqueo) (B2).- Corrientes globales seleccionadas:- Global producción (CP).- Global recuperación (GR).- Final (F).

6. 2. 2. ANALISIS

- Métodos analíticos. Para la determinación de los parámetros físico-químicos (DQO,DB05, SST, SSV, AGV, pH, sulfato, cloruro, etc.), se han utilizado las técnicas referidasen Standard Methods. La ecotoxicidad se determina mediante bioensayos deluminiscencia con Photobacterium phosphoreum (método Microtrox), obteniendovalores de la concentración media efectiva (EC, %),

- Ensayos de toxicidad metanogénica. Los ensayos de toxicidad metanogénica serealizan en equipos de 126 ml de volumen y 100 ml de volumen útil. Cada reactor vaconectado a un frasco Mariotte de 250 ml de volumen relleno de una solución alcalina(25 g NaOH/l) que retiene el dióxido de carbono formado en el proceso, y da la medidadirecta y continua del metano producido. Este equipo permite asimismo la retirada demuestras del medio para análisis de sustrato.

La concentración de inóculo utilizada es de 2 g SSV/l de lodo anaeróbico que estransferido a las botellas que contienen como sustrato una mezcla de ácidos grasos volátiles(AGV: 2 g/l acético, 0,5 g/l propiónico, 0,5 g/l butírico) de 3,8 g DQO/l. Al lodo se le adicionauna primera alimentación con diferentes concentraciones de efluente residual y la concentraciónde sustrato anteriormente indicada. Una vez acotado el sustrato metanizable (AGV), se separa eltodo por decantación y se somete a una segunda alimentación de sustrato y efluente residual, enlas mismas concentraciones. Agotado el sustrato metanizable, se procede otra vez a larecuperación del lodo, adicionándole una tercera alimentación, ahora sólo con AGV comosustrato. Cada una de las tres etapas tiene una duración de dos semanas aproximadamente.

Para asegurar condiciones anaerobias de¡ medio se agregan 100 mg, Na2S-9H20/l y paraajustar el pie inicial a 7,00 ± 0,05 se añade HCl o NaOH (0,5N, 1N, 5N y 10N), segúncorresponda. Después de tapar las botellas se pasa una mezcla de gas N2/C02; (70% / 30%)durante dos minutos. La actividad específica metanogénica se calcula de la pendiente de laproducción metano frente al tiempo y la cantidad de SSV. La temperatura de trabajo es de 35ºC± 1º'C.



El porcentaje de actividad (% actividad) se calcula considerando la actividadmetanogénica máxima cada ensayo respecto al de referencia. El ensayo de referencia contieneagua destilada en lugar de agua residual, y la misma cantidad de AGV como sustrato.

La concentración de inhibición de cada efluente, se define como C150%, y es la queprovoca una inhibición de la actividad metanogénica del 50%.

-Ensayos de biodegrabilidad.

Se realizaron en equipos similares a los descritos en la determinación de toxicidad, conla diferencia de que el volumen del equipo utilizado es de 500 ml. Se realiza siempreun blanco para tener en cuenta la biodegradabilidad del lodo, que se resta de la obtenidaen los ensayos con agua residual.

En estos ensayos se determinan varios parámetros: la producción de metano acumuladaen el tiempo, DQO inicial y final y concentración de AGV en el momento final. La cantidad demetano producido, una vez restada la del blanco, nos permite calcular el porcentaje demecanización (%M), o porcentaje de la DQO inicial que se ha metanizado.

Para el cálculo de la biodegradabilidad del efluente se consideraron los siguientesparámetros:

- DQOin,= (g DQO/L) inicial.- M = % DQO convertida en metano.- AGV = AGV que permanece en el influente como % de la DQOin,- A = % de acidificación DQOin a AGV y metano (A = M + AGV).- E = %DQOin eliminación basada en la DQO del efluente filtrado.- BD = % de DQO eliminada y % de AGV en el influente (BD = E + AGV).

6. 2. 3. TOMA DE MUESTRA

Las muestras de los efluentes globales fueron obtenidas mediante muestreadoresautomáticos instala- dos en la factoría, programados para recoger 20 mi de muestra cada 30minutos. Las muestras se trasladaron al laboratorio donde fueron inmediatamente analizadas.Una fracción de la muestra fue filtrada para determinar los parámetros solubles, mientras queotra parte de la muestra fue considerada para evaluar los parámetros totales (sin filtrar).

El muestreo de los efluentes parciales se realizó en forma puntual en la línea de procesodonde se generaba el efluente. La metodología seguida con estas muestras fue igual a laanterior.

6.3. RESULTADOS

6. 3. 1 CARACTERIZACION FISICO-QUIMICA

En la Tabla IX se presenta la caracterización de los efluentes globales. Tanto por sucarga orgánica, contenido en sólidos, como por su toxicidad, se requiere un tratamiento.



Tabla IX

Dado que todos los efluentes poseen una baja concentración de fosfato y nitrógeno,resulta necesario la dosificación de nutrientes antes de proceder a un tratamiento biológico.

En la Tabla X se pueden observar los parámetros de caracterización físico-química dealgunos efluentes parciales significativos muestreados.

Tabla X

Los efluentes con mayor carga orgánica son los efluentes de digestión (P1) y extracciónalcalina (B2) con una DQO de 2,20 y 1,95 g/l, respectivamente. Los efluentes que presentan unamayor ecotoxicidad son los efluentes de condensado con una CE50% de 0,16%, seguido delefluente de blanqueo, CE50% = 0,81 % para el efluente de la etapa de extracción alcalina yCE50%= 0,85 %, para el efluente de cloración.

Como se observa en la parte inferior de la Tabla XI, las concentraciones de cloruro sonmuy bajas y todos los efluentes carecen prácticamente de fosfato y nitrógeno, por lo que esnecesario añadir nutrientes antes de un posible proceso biológico.



Tabla XI

6. 3. 2. BIODEGRADABILIDAD ANAEROBIA DE LOS DISTINTOS EFLUENTES

Se procedió a incubar 2 g SSV/l de inóculo con los correspondientes efluentes cuyascaracterísticas se indican en la Tabla XII, así como un blanco constituido por el inóculo másagua destilada.

En la figura 2, se muestran los parámetros correspondientes a la degradación anaerobiade los distintos afluentes ensayados: blanqueo básico (B2), blanqueo ácido (B1), descortezado(D) y condensado (P2).



Figura 2

En cada gráfica se muestran los parámetros de mecanización (M), acidificación (A) yeliminación de DQO (E). El parámetro de metanización indica el porcentaje de materia orgánicaconvertida en metano, mientras que el parámetro de acidificación es la suma de la cantidad deDQO metanizada y el porcentaje convertido en AGV.

Si se comparan las cuatro gráficas, se puede observar claramente que en el tratamientodel efluente de cloración (B1) se degradó parte de la materia orgánica a AGV, pero no seefectuó mecanización alguna, lo que significa que algunos compuestos de este efluente debencausar graves daños a las bacterias metanogénica. Estos datos son congruentes con lospresentados en la Tabla XII.

Por otra parte, el efluente de extracción alcalina (B2) alcanzó una biodegradabilidadcercana al 70%, mientras que el efluente de condensado (P2) sólo alcanzó una degradación del50% y el efluente proveniente de descortezado de madera del 25% (D).

En la figura 3 se muestra a título comparativo la producción de metano en los ensayosde biodegradabilidad de los distintos efluentes. En el efluente de cloración no se producemecanización (pues tiene una producción de metano igual a la del blanco), pero se observa unaligera acidificación (10% aproximadamente). Sin embargo, el efluente de extracción alcalinapresenta biodegradación, al igual que el efluente de preparación madera o descortezado. Elefluente más biodegradable es el proveniente del proceso de condensado.



Figura 3

6.4. RESUMEN

Los valores de ecotoxicidad indican una elevada toxicidad para el efluente decondensado (0,16%), seguido del de extracción alcalina (0,81%) y cloración (0,85%). Elefluente que presenta menor ecotoxicidad es el de descortezado (2,26%).

La toxicidad metanogénica de los distintos efluentes, referida a los valores deconcentración de inhibición al 50% después de la tercera alimentación, indican que el efluentemás tóxico para las bacterias metanogénica es el de extracción alcalina (80 mg DQO/l) seguidodel efluente de condensado (200 mg DQO/l) y cloración (800 mg DQO/l). Al igual que en elensayo de ecotoxicidad, el efluente proveniente del proceso de descortezado de la maderapresenta menor toxicidad metanogénica.

Los ensayos de biodegradabilidad anaerobia muestran que el efluente de extracciónalcalina presenta una mecanización del 70%, mientras que en el efluente de condensado sólo semetaniza un 40% y en el efluente de descortezado un 20% de la DQO inicial. El efluenteproveniente de la etapa de blanqueo con cloro no presenta metanización, sin embargo parte delos compuestos del efluente son parcialmente acidificados.

Con la información obtenida de los ensayos de toxicidad metanogénica ybiodegradabilidad anaerobia se puede concluir que los afluentes de extracción alcalina ycondensa- do deberían ser diluidos para un tratamiento anaerobio. Sin embargo, el efluente decloración debería ser sometido a un pretratamiento biológico (por ejemplo aerobio) que seacapaz de degradar parcialmente los compuestos para luego ser tratados anaeróbicamente.



7. CONCLUSIONES

Este estudio pone de manifiesto la importancia de una buena gestión del agua en laindustria papelera, que permita reducir su consumo sin afectar a la calidad del producto final, nial proceso de fabricación, de tal modo que represente importantes ventajas económicas ymedioambientales. A medida que se reduce el consumo, se presentan problemas cuya soluciónes aún más compleja cuando se utilizan materias primas recicladas y/o alternativas, debido alelevado número de contaminantes que se introducen en el sistema y que es necesario controlarsi se quieren reutilizar las aguas.

A fin de establecer una estrategia para la reutilización de las aguas, se han deconsiderar:

- La contaminación que se aporta a los distintos circuitos.- Los posibles tratamientos a cada corriente.- Las especificaciones o calidad de agua necesarias para los distintos usos en la fábrica.

8. RECOMENDACIONES

En la selección de las mejores alternativas para la reutilización de los distintos tipos deaguas y de tratamientos para controlar eficaz- mente y de forma económicamente viable loscontaminantes presentes en el sistema, se ha comprobado la necesidad de una mayorinvestigación en las siguientes áreas:

1. Optimización de las especificaciones para las diferentes aplicaciones del agua en laindustria papelera.

2. La construcción de modelos capaces de predecir los cambios que se originan en lossistemas de aguas de proceso, corno consecuencia de un cambio en la calidad de lasmaterias primas, aditivos y/o agua de alimentación.

3. Un mayor conocimiento de los mecanismos de formación de los depósitos pitch,stickies y slime, y las formas de prevenirlos y/o combatirlos.

4. Nuevos sistemas de tratamiento avanzados, con el fin de eliminar contaminantesespecíficos, como la materia disuelta responsable de los problemas de corrosión y olor.



8. BIBLIOGRAFIA

- “Ingenieria del Medio Ambiente-aplicada al medio natural” 2ª Edición.

Autor: Dr. Mariano Seoanez Calvo.

Editorial: Ediciones Mundi-Prensa (1999)

- “Manual para Técnicos de Pulpa y Papel”.

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Editorial: Tappi Press (1990)

- “El Agua en la Industria Papelera”.

Autores: C. Negro, M.A. blanco, I. Gaspar y J. Tijero.

Editorial: Ingeniería Química, Octubre 1995.

- “Calidad y Medio Ambiente en la Industria de la Celulosa”

Autor: Fernando Sanchez Lafraya

Editorial: Ingeniería Química, Abril 1996

- “Efluentes en el Proceso Kraft”

Autores: G. Vidal, R. Mendez y J. M. Lema


- “Gestión del Agua en la Industria Papelera”

Autores: Tuija Pohjolainen, Alfonso Alcala-Galiano


- “La Gestión Medioambiental en la Industria Papelera”

Autor: Manuel


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