Industria de la celulosa en Chile

Sudamérica. Producción. Materia prima. Proceso de fabricación y blanqueo. Tratamiento de efluentes. Medio ambiente. Contaminación. Materiales contaminantes. Río Cruces

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La industria de la celulosa en Chile

Existen actualmente doce plantas de celulosa en el sur de Chile, de las cuales ocho usan procesos químicos kraft, y cuatro utilizan procesos mecánicos.

Las plantas que usan procesos químicos pueden utilizar pino o eucalipto. Las plantas mecánicas de celulosa consumen sólo pino insigne.

Producción:

Celulosa blanca de fibra larga (BSKP): A base sólo de pino. Se producen 1,3 millones de toneladas, de las cuales 60 mil son para consumo interno.

Celulosa de fibra larga no blanqueada (UKP): Se producen 370 mil toneladas en su mayoría para exportación.

Celulosa blanca de fibra corta (BEKP): A base de eucalipto. Se producen anualmente 500 mil toneladas, 125 mil para consumo interno

Total: Alrededor de 2 millones de toneladas de celulosa se producen anualmente en Chile, de las cuales el 9% aprox es para consumo interno. En Chile y a nivel mundial, la industria va en aumento, pretendiendo doblar la producción en el corto plazo.

Requerimientos de materia prima:

Madera de pino: 2.240.000 m2/año

Madera de eucaliptus: 563.000 m2 año

Carbonato de calcio y clorato de sodio: 14.000 ton/año

Hidróxido de Sodio: 12.000 ton/año

Oxígeno: 10.000 ton/año

Acido sulfúrico: 9.500 ton/año

Petróleo: 25.000 ton/año

Agua: 250 l/s para refrigeración, 900 l/s para procesos.

A fines del 2004 se empezó a trabajar en la implementación de los sistemas de gestión ambiental de acuerdo a la norma internacional ISO 14001.

Esta última busca:

1. Definir los aspectos e impactos ambientales significativos para la organización.
2. Plantear objetivos y metas para demostrar desempeño ambiental.
3. Establecer programas de administración ambiental.
4. Definir la política ambiental de la organización.
5. Mejoramiento Continuo (PHVA).

No se fijan parámetros de desempeño ambiental (cuanto contaminar, que procesos usar), solo es un sistema para que la compañía identifique y considere sus aspectos ambientales.

Proceso de fabricación

La celulosa es un polímero natural compuesto por unidades de glucosa y unidos por la lignina. La fabricación ya sea mecánica o química, consiste en separar la celulosa de la lignina.

Mecánica: La madera es molida y triturada mecánicamente y luego sometida a altas presiones y temperaturas, para luego ser lavada y eventualmente blanqueada. Es un proceso de alto consumo energético y también alto rendimiento (80%). Su calidad es menor debido a que la lignina remanente da un color amarillento. Por no usar químicos en la producción, es un proceso menos contaminante. El proceso de blanqueo es igualmente contaminante.

Química: El rendimiento de este proceso es menor al mecánico, de 50% pero la pulpa producida es de mayor calidad. Los chips de madera son cocidos a altas temperaturas(130-170°) y presiones en una solución alcalina basada en sulfito de Na y NaOH (licor blanco) para disolver la lignina. El licor blanco junto con la lignina disuelta es llamado licor negro, este es procesado para recuperar sus distintos componentes como compuestos de sulfuro reducidos, metanol, tall oil y trementina y utilizado para ser quemado y generar energía para el proceso productivo. Las cenizas son usadas para regenerar el licor blanco (a traves de la generación de licor verde, compuesto por las cenizas y agua) en un proceso de caustificación con cal viva (-CaO) y filtrado. El filtrado genera lodos de CaCO3 con los cuales se regenera la cal viva. También son recuperados los trozos no digeridos y se devuelven al digestor continuo.

El producto de esto es la celulosa kraft, que aun tiene altos niveles de lignina. Esta celulosa es utilizada para fabricar ciertos productos, pero también puede continuar su procesamiento en el proceso de blanqueo. El blanqueo disminuye a su vez el rendimiento ya que se pierde pulpa en el proceso.

El proceso Kraft permite la recuperación y reutilización de muchos químicos y energía del proceso. El vapor generado en la caldera recuperadora y las calderas de poder es conducido hacia un turbo generador, a través del cual se genera energía eléctrica para los procesos de la planta industrial; luego, el vapor -a más baja presión y temperatura- es usado en diferentes áreas de la industria. Así, las plantas de celulosa no consumen energía, sino que incluso, a veces generan mas energía de la que necesitan. Esta puede usarse para abastecer a terceros.

Proceso de Blanqueo

El volumen del efluente proveniente de este proceso es menor, pero sus contenidos mas peligrosos. La industria de celulosa es la segunda consumidora de cloro a nivel mundial y la mayor fuente de vertido directo de organoclorados a los cursos de agua.

Blanqueo con cloro elemental(gaseoso): con una consecuente alta producción de organoclorados. El Cl2 se agrega para que se una a la lignina, y se agrega NaOH para solubilizar el compuesto formado. Produce la mayor cantidad de organoclorados y dioxinas. Aprox un 20% de la producción mundial continua utilizando este proceso. Prohibido por la EPA.

Blanqueo libre de cloro elemental (ECF): Se utiliza dióxido de Cloro y NaOH. Es el que se usa en Chile. Es menos dañino para las fibras y para el medio ambiente, ya que el mayor poder oxidante del dióxido de cloro implica una drástica reducción de las cantidades de químicos necesarias. Se estima que se reducen los organoclorados en un 90% y en un 60% la DQO. La mayor parte de la producción mundial (70%) utiliza este método de blanqueo. El dióxido de cloro debe ser producido en el mismo lugar en que se utiliza, a partir de clorato, ácido sulfúrico y metanol.

Blanqueo totalmente libre de cloro (TCF): Se utilizan métodos de blanqueo a base de oxidación de la lignina por medio de Oxígeno, peróxido o Ozono y ácidos peracéticos. No genera organoclorados y reduce las emisiones líquidas. Puede combinarse con el EFC para disminuir la cantidad de compuestos clorados usados. Algunas plantas en Chile utilizan un pretratamiento de blanqueo a base de oxigeno junto con el blanqueo EFC. Muy pocas industrias utilizan el sistema TFC en el mundo. Se agregan quelantes de hierro (EDTA y DTPA). El blanqueo TFC no puede producir cierto tipo de papeles

Luego se procede al lavado, secado y embalado.

Tratamiento de efluentes

Tratamiento primario o fisico-fisicoquimico: Aquí hay un clarificador o piscina de decantación, cuya función es retirar los sólidos suspendidos. Las fibras son llevadas a la superficie del agua con la ayuda de burbujas de aire inyectadas en el fondo, y son retiradas por rebalse a través de los bordes superiores de la piscina.

Los sólidos más pesados, una vez decantados, son retirados desde el fondo por rastrillos rotatorios, los que posteriormente, junto con las fibras, son prensados para retirarles el agua sobrante y depositados en vertederos especialmente habilitados, o para ser quemados en calderas de poder.

El efluente continúa hacia una etapa de neutralización, donde se le agregan aditivos químicos neutralizantes para que los residuos finales no sean ácidos ni alcalinos. También se realiza en Chile un tratamiento de remoción del color, que utiliza sulfato de Aluminio.

Tratamiento secundario o biológico: Consiste en disminuir la materia orgánica biodegradable por actividad biológica. Solo se retiraría aprox un 30% de los organoclorados. Al parecer este proceso no se usa en Chile.

Si la concentración de organoclorados es muy alta, puede matarse a la flora bacteriana y impedir la limpieza de las aguas, que elimina principalmente la demanda bioquímica de oxigeno.

Tratamiento terciario: Procesos mas avanzados, como la fotocatálisis consisten en la oxidación avanzada con ozono y luz ultravioleta. Esto permite destruir los organoclorados, disminuir la materia orgánica y la demanda química de oxigeno, aunque aumenta la demanda bioquímica.

Características de los efluentes de las plantas de celulosa

El volumen de las aguas de desecho es de 20-250 metros cúbicos por tonelada de pulpa. Es decir, en Chile se ocuparía un mínimo de 112 millones de litros de agua diarios. Se han identificado más de 250 compuestos distintos presentes en los efluentes:

-Organoclorados (0-4 kg/ton)

-Dioxinas

-Cloroformo (0,3 kg/ton)

-Clorato

- Metanol

-Materia orgánica, fósforo y nitrógeno (50 kg/ton)

-Acidos acetico y formico

-Acidos gliceridos e hidroxypropanoicos

-Acido oxalico, masonico, succinico y málico

-Acidos aromaticos y acidos resinicos.

-Compuestos fenolicos como catecoles, guayacoles y vanilinas.

TSS: Total de Sólidos Suspendidos (10-50 kg/ton). Pueden causar daños al tejido branquial por abrasión o disminución de la transparencia del agua.

DBO: Demanda Bioquímica de Oxígeno (10-40 kg/t). Se refiere al oxigeno necesario para degradar la materia orgánica presente en las descargas. De ser muy alto, se pueden generar condiciones de hipoxia en el sistema y conducir a mortandad de organismos aerobos.

DQO: (20-200 kg/ton). Indica cuantas sustancias oxidables hay presentes en el agua, en general orgánicas pero también derivados del azufre y yoduros.

pH: debe aproximarse a neutro.

Temperatura: Debiera asemejarse a la del cuerpo de agua, tomando en cuenta las variaciones estacionales.

Insumos químicos

-Carbonato de Calcio

-Clorato de Na (14000 ton/año juntos)

-Oxido de Calcio

-Hidroxido de Na (12000 ton/año)

-Acido sulfúrico (9500 ton/año)

-Petroleo (25000 ton/año)

-Sulfito de Na

-Dioxido de Cloro (¿Cloro como impureza?)

-Quelantes de hierro (EDTA y DTPA)

-Sulfato de Alumnio

-Metanol

Efectos de los efluentes de celulosa en el medio ambiente

Generales: Se ha descrito como común la reducción de la capacidad reproductora de los organismos, ya sea por reducción de las gónadas, que causa esterilidad. Aun así las densidades poblacionales pueden mantenerse o aumentar, por mecanismos de interacción presa-depredador.

También se han observado daños genéticos, cambios hormonales (masculinización) y daño hepático

Dioxinas: alteración de sistemas inmunologicos, endocrinos y cáncer. Se han descrito como 10000 veces mas agudamente tóxicas que el ion cianuro. Producen cáncer, trastornos del aprendizaje, daño renal y hepático, páncreas y sistema nervioso. Liposolubles y biocumulables.

Las sales de aluminio a veces usadas para purificar el agua, son dañinas para ciertos peces.

Los organoclorados afecta mortalmente el sistema nervioso y cardiorespiratorio. Son estables en el medio ambiente, liposolubles y por lo tanto bioacumulables. Poco biodegradables. Tienen efectos neurotoxicos, hepatotoxicos (hipertrofia, cáncer), cardíacos (sensibilización a catecolaminas), afectan también el sistema reproductor por disminución de la testosterona y disminución del numero de espermios.

El clorato(sales de ácido clórico HClO3) sódico se usa como defoliante, herbicida no selectivo de contacto y esterilizante semipermanente de la tierra. Es inestable y altamente oxidante. Es tóxico y irritante, producen hemolisis, metahemoglobina, daño renal, al sistema nervioso y arritmia cardiaca. (dosis 20 gr en adulto humano).

La figura muestra fenoles clorados descritos como tóxicos, biocumulables y de alto potencial carcinogénico.

Caso del Río cruces

El santuario Carlos Andwater esta inserto en un sistema estuarial. Sin embargo, las normas de emisión establecidas para la descarga de riles no distingue entre ambientes fluviales y estuariales, sin embargo estos son muy distintos. En el segundo se presentan importantes variaciones naturales en caudal, temperatura, salinidad y velocidad del agua.

Fuentes difusas de contaminación: Plaguicidas. Glifosato, baja vida media en agua, difícil lixiviación. Captan, baja vida media en agua, bioconcentración moderada. Clorpirifos. Acción incierta. Solo una pequeña porción de los plaguicidas tienen metales pesados como ingrediente activo.

Fuentes directas: Dos plantas de tratamiento de aguas servidas que descargan sus riles en la cuenca del río cruces aguas arriba de celco. Aporta aguas en un rango de pH, fósforo nitrógeno y sólidos suspendidos, todo dentro del valor permitido.

Remoción de áridos aguas arriba, que forman piletas, de detectó un aumento en la materia orgánica disuelta aguas debajo de los sitios de remoción.

Los caudales de las plantas de tratamiento de aguas servidas corresponden a 9% del caudal de celco. La concentración de P y N es mucho mayor en las primeras. Comparativamente por caudal, aportan mas fósforo, niveles parecidos de N, y muy poco en lo que refiere a DBO, DQO y SS.

RILES de celco

Depende si se sobrepasa el máximo permitido en kg. o la concentración máxima por caudal, además puede diluirse. También se pueden pasar algunos promedios diarios pero no los mensuales.

En el informe de la austral se muestran los análisis de los riles en los que aparecen los metales pesados como cobre zinc fierro soluble, niquel, plomo, cadmio, mercurio, pero no se especifica su procedencia.

En el estudio se realizaron mediciones en superficie y fondo de diversas características del agua en 4 zonas, una 100m antes de la descarga de celco (1a), una en la zona de la descarga (1b), una 1,5 km aguas abajo de la segunda(2) y una en la entrada al humedal (3), aprox 20 km abajo de la tercera (Enero 2005)

Se observan pequeños cambios en temperatura y pH y un importante cambio en la conductividad y en el oxígeno disuelto.

Se producen importantes variaciones en Hierro, Zinc y manganeso en la zona de descarga de celco, por ejemplo se calcula necesaria una carga neta diaria de 295 kg/día en la zona anterior a la descarga para alcanzar las concentraciones encontradas (680 kg/dia), Celco mide una descarga de 5kg/día. También se encuentra un aumento en las concentraciones de sulfato de aluminio, para las cuales sería necesaria una descarga de 40 ton. diarias de sulfato de alumnio (8,3 mg/l).

Conclusiones del informe.

Se encontraron diferencias en la calidad del agua, aguas arriba de celco y aguas abajo, siendo más malas aguas abajo.

El luchecillo a desaparecido, junto con otras dos plantas que han sufrido mortalidad y dos especies se han visto afectadas por epifitas.

Disminuyeron las abundancias de cisnes de cuello negro, taguas y taguitas, también herbívoras. Análisis de otras aves muestran que no ha habido disminuciones.

De un promedio de 5000 cisnes, alrededor de 300 murieron, 220 se mantienen en el lugar, y el resto emigró.

No se han observado cambios en las abundancias y diversidad de especies aguas arriba del santuario según lo presentado en la línea base de celco.

La fauna de invertebrados bentonicos muestra altas riquezas y abundancias. Comparativamente con la información anterior, algunas zonas han disminuido en abundancia y/o riqueza y otras han aumentado. Se concluye que no tiene relación con la actividad de celco.

Las concentraciones de dioxinas y furanos en los cisnes y luchecillo están en los limites de detección.

Se rechazo la hipótesis de que la muerte de los cisnes se debe a acumulación de tóxicos como organoclorados, organofosforados, fenoles o metales pesados ya que no se encontraron compuestos orgánicos en los tejidos analizados, las concentraciones de hierro estaban dentro del rango conocido para aves silvestres, sin embargo no se tienen información de si esas concentraciones de hierro en los tejidos son dañinas para las aves.

Se acepto la hipótesis acerca de que la muerte y migración de los cisnes se debió a la falta del luchecillo, debido a que se registraron bajas de peso en los cisnes y baja presencia de luchecillo en el estomago. Además se habría producido una depresión del sistema inmunologico por la desnutrición. No se descarta que las concentraciones de hierro encontradas en los hígados de los cisnes provengan del consumo del luchecillo.

Se acepto la hipótesis de que el luchecillo desapareció por acumulación de tóxicos, principalmente hierro, en sus tejidos, ya que se encontraron concentraciones mas altas que las de plantas que no estaban en el santuario, y los valores encontrados se han comprobado ser dañinas para el luchecillo y otras plantas. El luchecillo seria una especie vulnerable, de escasa variabilidad genética. La muerte del luchecillo habría causado condiciones reductoras en el fondo del cuerpo de agua, aumentando la solubilidad del hierro y por lo tanto su biodisponibilidad.

Existe una alta carga de químicos en el agua y sedimentos del santuario, mayores a las registradas para zonas aledañas y algunas mayores a las permitidas.

Se concluye que solo la actividad de celco, de las estudiadas es responsable de los altos niveles de metales pesados encontrados, debido a la magnitud y componentes de sus efluentes y a las características de los sedimentos que muestran contaminación reciente.

Otras causas posibles de los cambios en el humedal, como cambios en luz uv o caudal del río, se rechazaron por diversos motivos, por ejemplo, las variaciones no corresponden a la época del hecho.

Plantas de luchecillo protegidas del forrajeo de los cisnes son capaces de sobrevivir en el santuario, sin embargo no se ha observado una recuperación natural hasta ahora, lo que sugiere que las concentraciones de contaminantes que podrían haber afectado a la planta son actualmente mas bajas.

En el tramo que incluye el aporte de los efluentes de celco se observan cambios importantes en la calidad del agua, por ejemplo se calcula un aporte diario de 295 kg/dia de hierro, sin embargo el análisis de los efluentes de celco muestra solo un aporte de 5 kg/dia. De donde proviene la diferencia es una incógnita. En el mismo sector se encuentra un tremendo aporte de sulfato de aluminio(40 ton/dia) que causa la precipitación del hierro, tampoco se sabe su origen. Este se acumulara en zonas de baja velocidad del agua o someras, lo que causara un incremento en el ingreso de estos materiales a organismos bentonicos y plantas acuáticas. Al encontrarse en zonas reductoras el proceso se revierte y el hierro se resolubiliza parcialmente, donde puede acumularse en las plantas y animales. El análisis de los riles de celco es suficiente para explicar la depositacion y acumulación de metales pesados. Muchas de las variables de las cuales se registran incrementos en la zona de descarga de celco, no son monitoreados en los riles de la empresa.

El informe concluye que la actividad de celco es responsable de cambios significativos en el santuario, habiendo causado la superación de la capacidad de carga del santuario.

Es importante implementar una norma secundaria de calidad ambiental que tome en cuenta las características especiales de un sistema estuarial como el del río cruces. Además debieran monitorearse la compra de insumos de celco?!

Informe ramsar.

El dióxido de cloro usado en la etapa de blanqueo es producido por la misma empresa en el lugar, a partir reducción de clorato con ácido sulfúrico y metanol. Esto es común debido a la imposibilidad de guardar el dióxido. Este puede contener cloro elemental como impureza.

La empresa realiza tratamiento primario y secundaria, no terciario en lo que se refiere a remoción de nutrientes. Si realizan un tratamiento terciario en lo que se refiere a remoción del color y para esto se usa sulfato de aluminio.

La conclusión del informe es que no pueden adjudicarse los cambios en el santuario a una fuente en particular, entre otros motivos por la falta de una línea base ambiental de datos colectadas con el fin de la conservación. Es posible que las descargas de celco hayan sido decisivas en lo ocurrido, pero que otros factores hayan estimulado esta situación.

En el tratamiento secundario se busca remover cloratos y cloritos, que provienen del uso del dióxido de cloro. Estos son reducidos a cloruros.

http://uicnchile.terra-australis.org/Celulosa/

Libro: Fabricas de celulosa. Del monocultivo a la contaminación ambiental. Movimiento mundial por los bosques tropicales. Montevideo, Uruguay. http: www.wrm.org.uy

Tratamiento de residuos líquidos de la industria celulosa y textil. Mansilla, H et al.

Estudio sobre mortalidades y disminución poblacional de aves acuáticas en el santuario de la naturaleza Carlos andwater, en la provincia de valdivia. U. Austral de Chile. Dirección regional Conama X región de los lagos. 2005. 539 pp.

Informe de misión consultiva ramsar, santuario Carlos andwater, Río cruces, Chile. 2005. 57 pp.

Pulp and paper mills. Pollution prevention and abatement handbook. World Bank group. 1998.

Mansill, H et al. Tratamiento de residuos líquidos de la industria celulosa y textil.