La tendencia está lejos de los permanentes métodos del legado medioambiental tales como vertederos, o de depender de terceros para una riesgosa eliminación
Por Jean Lucas
Muchas minas y lugares de exploración están en algunos de los lugares más remotos del mundo. Enviar desechos no mineros fuera de la faena es extremadamente costoso porque involucra transporte en camión por largas distancias hasta un vertedero público o privado. En algunos casos, se requiere transporte aéreo cuando no hay caminos de acceso. Algunas minas han podido establecer un contrato para que sus desechos sólidos sean recogidos por una empresa de transporte local y llevados a un vertedero local.
En muchos países, los vertederos no son instalaciones modernas de diseño especial; son más bien depósitos de basura mal planeados, mal construidos y deficientemente mantenidos. Al usar estas instalaciones, las compañías mineras en realidad están contribuyendo a los problemas medioambientales locales, exponiéndose además a una futura responsabilidad legal. Además, estas compañías mineras habrán renunciado a su control sobre el manejo y la correcta disposición de los desechos al confiar en un transportista local para que actúe responsablemente y entregue los desechos al depósito de basura y pague las tarifas aplicables—en lugar de tomar un atajo vertiendo ilegalmente los desechos en alguna otra parte.
Para evitar estos problemas, muchas compañías mineras optan por un vertedero en-faena, percibido hace tiempo como la solución más simple y menos costosa. Sin embargo, cumplir los estándares de hoy en día para tener un vertedero diseñado especialmente y ecológicamente válido, no es ni simple ni rentable en sitios remotos. Sin importar el tamaño y la ubicación de la propiedad, puede que no sea posible encontrar un área apropiada para crear un vertedero. Los sitios para vertedero no son compatibles con muchas condiciones de terreno, climáticas e hidrológicas que incluyen pero no se limitan a terrenos permanentemente congelados, pantanos, suelos esponjosos, inundaciones, alto índice de lluvias y altos niveles freáticos. Incluso cuando estos factores no estén presentes, se debe considerar el legado del vertedero en el largo plazo.
Los planes de cierre de minas se centran en devolver el terreno lo más parecido posible a como estaba antes de construir la mina. Un vertedero no es favorable para un plan de cierre de minas, ya que es una característica permanente que alterará para siempre el paisaje en el cual está situado. A medida que pase el tiempo, el vertedero se volverá más activo mientras se descomponen los desechos; lo que puede producir contaminante aéreos tales como el gas metales—un poderoso gas de efecto invernadero. A fin de cuidar adecuadamente el medioambiente, y evitar una posible explosión, estos gases se deben recoger y quemar en una llamarada, o bien recuperar. También es posible que el vertedero genere emanaciones líquidas tóxicas en el largo plazo tales como lixiviado y/o escorrentías; que debes ser recolectadas y tratadas para evitar contaminar el medioambiente local que las reciba. Estos son legados en el largo plazo del que los operadores, reguladores, y accionistas de las minas se están haciendo consientes y están buscando evitar.
Los residuos de comida son un gran atractivo para una variedad de insectos, aves, roedores y otros animales. Esta atracción perturba su comportamiento normal y pude cambiar sus rutas de migración y sus patrones reproductivos. Los animales grandes pueden volverse peligrosos depredadores, presentando un riesgo para la seguridad de quienes se encuentran en el lugar.
Un moderno incinerador de tecnología avanzada puede ser la base de un sistema de prevención de la contaminación para el manejo de desechos. El incinerador permite a la compañía el control total de la eliminación del desecho, que es tratado inmediatamente en vez de enterrarlo en un vertedero para que futuras generaciones se encarguen del problema. Con una correcta incineración, el desecho se transforma en un residuo de ceniza no tóxico ni percolado que representa menos del 10% del volumen original antes de la incineración. El residuo puede ser depositado en forma segura con otros materiales inertes. Los metales y el vidrio, si están mezclados, se preservan y pueden ser reciclados, si es práctico.
Los líquidos provenientes de la mantención de vehículos y equipos son otro material de desecho caro e inherentemente riesgoso de lidiar. En áreas urbanas, el glicol y los aceites de desecho pueden ser enviados para reciclaje a un costo mínimo. Sin embargo, en lugares remotos, no existen instalaciones de reciclaje cerca y transportar el material a un lugar como ese es todo un desafío logístico.
Cabe destacar que generalmente las minas permiten a la población local reutilizar materiales de alta calidad tal como la madera dura limpia; lo que es una muy buena práctica para reducir desechos y conservar recursos. Sin embargo, embalar materiales que hayan entrado en contacto con químicos tóxicos tales como el cianuro granulado podría presentar una seria amenaza a la salud, y nunca debieran ser reutilizados. La destrucción inmediata de estos materiales de embalaje puede ayudar a evitar la exposición accidental y el daño potencial.
Solución de Alta Tecnología
La incineración es una solución que puede encargarse de todos estos materiales de desecho en terreno. Hoy en día los incineradores han evolucionado enormemente a modernos incineradores que queman en forma muy limpia y no producen emisiones visibles. Un incinerador nuevo y bien diseñado es una fuente insignificante de contaminantes aéreos, que cumple con normas medioambientales muy estrictas. ¿Cómo es esto posible?
Desde hace tiempo se sabe que una quema limpia requiere un incinerador con cámara doble apropiadamente diseñada y controlada. Los antiguos incineradores crudos o los barriles de cremación solamente contienen el desecho para quemar y aunque el desecho haya sido cuidadosamente reducido a cenizas, la cremación aún producía gran cantidad de humo y contaminación. Desafortunadamente, muchas faenas remotas aún emplean los barriles de cremación. Reemplazar el barril de cremación con un incinerador bien diseñado es un paso adelante significativo en términos de las emisiones aéreas resultantes. El incinerador con doble cámara genera la quema de desechos a través de la incorporación de una segunda etapa que contiene los productos de la combustión del desecho (humo) y los expone a las “Tres T” (tiempo, temperatura y turbulencia). La mayoría de los productos de la combustión están basados en hidrocarburos y actúan de forma similar a otros combustibles hidrocarbúricos. Cuando estos productos de la combustión son expuestos al oxígeno y mezclados a altas temperaturas son capaces de arder completamente. La combustión total elimina el humo y no produce emisiones visibles. Aunque no sean visibles, muchos procesos de combustión generan contaminantes aéreos no deseados tales como las dioxinas o los furanes. Para evitar la creación de estos componentes, el diseño con doble cámara también debe incluir controles automáticos para garantizar que los gases resistan temperaturas muy altas, idealmente 1.000°C (1,832°F) por un tiempo mínimo de retención de un segundo. Avances tales como la instrumentación y computarización con PLCs (controladores lógicos programables) garantizan que las condiciones operacionales se mantengan para una óptima combustión sin necesidad de la intervención del operador.
Los incineradores avanzados con diseños superiores producen mucho menos contaminación que sus predecesores. Por ejemplo, con el diseño correcto, se puede evitar gran parte del material particulado y cumplir con las regulaciones sin necesidad de costos aparatos para recolección de polvo. Sin embargo, puede que se requiera eliminar otras emanaciones provenientes de la combustión para cumplir con las normas de emisiones en algunas jurisdicciones.
Anatomía de un Incinerador Moderno
Cámara Primaria: El desecho es cargado y permanece en la cámara principal; que se mantiene a una temperatura de 650°C a 850°C. Esta etapa involucra muy poco oxígeno y es donde el desecho se convierte en gas con base hidrocarburo. Cabe notar que esta etapa reduce el volumen del desecho en más del 90%, dejando solamente ceniza y materiales no-combustibles tales como latas metálicas y botellas de vidrio. Estos materiales pueden ser reciclados con posterioridad a la combustión.
Cámara Secundaria: Luego los gases entran a la cámara secundaria; que es calentada hasta los 1,000°C y es rica en oxigeno. Aquí, los gases son quemados nuevamente y se mantienen por un mínimo de un segundo antes de ser liberados o entrar a la tercera etapa (eliminador).
Panel del Control Principal: El proceso completo es controlado por computadora y los parámetros operacionales claves del proceso son monitoreados y registrados.
Control de la Contaminación del Aire: Si se requiere, esta etapa involucra el uso de un dispositivo de control de contaminación aérea (eliminador). Este funciona capturando contaminantes tales como particulado (partículas sólidas diminutas) y metales pesados. El eliminador también neutraliza los gases ácidos antes que estos salgan a la atmósfera. Sin embargo, no siempre se requieren eliminadores. El sistema oxidador de desechos “Eco Waste Oxidizer” puede producir una emisión muy clara sin el proceso de eliminación. La necesidad de un eliminador la determinarán las normas regulatorias y el desecho que se vaya a procesar.
Sistema de Monitoreo Continuo de Emisiones (CEMS): Si se requiere, este dispositivo opcional proporciona una medición constante en tiempo real de los gases que están siendo emitidos a la atmósfera. Una sonda de muestreo en el tubo de evaluación se conecta a un analizador en línea que analiza la información y envía una señal a un registrador de datos (en el caso del Eco Waste Oxidizer, el PLC y el conjunto de monitoreo de datos). La autoridad medioambiental es quien dicta cuales son los contaminantes específicos que necesitan ser medidos.
El sistema es operado en un “modo por lotes” sobre un periodo de 24 horas, lo que implica una sola carga al principio del ciclo, seguido de la combustión, desgaste de ceniza, enfriamiento y finalmente remoción de ceniza. El modelo CA de formato más pequeño puede operar intermitentemente procesando varios lotes en un periodo de 24 horas; sin embargo, aún se lo clasifica como un verdadero incinerador por lotes porque el desecho no es cargado durante el ciclo de combustión.
Una cosa importante de observar acerca de esta tecnología es que no hay necesidad de pre-clasificar el desecho si se practica la separación de la fuente para mantener a los materiales inadecuados fuera de la alimentación de desechos. El carguío de desechos dentro de la unidad se mantiene lo más simple posible, a menudo no requiriendo equipos especiales. Cuando el clima lo permite, el equipo opera al aire libre; y a menudo se localiza cerca de una gradiente o rampa natural para permitir el carguío desde arriba de desechos, vaciando los camiones o los contenedores con desechos directamente en la unidad. El sistema es cargado hasta su capacidad durante el curso del día o de una vez.
Una vez terminado el carguío del desecho, las puertas de la cámara primaria se cierran y sellan bien y se enciende la segunda cámara. El sistema queda con un bloqueo de seguridad para que el desecho de la cámara primaria no pueda arder hasta que la cámara secundaria esté a temperatura de operación (1.000ºC). Una vez que esto ocurre, normalmente dentro de los primeros 30 minutos del ciclo, se inicia el ciclo de la cámara primaria. En esta fase, los productos gaseosos de la combustión resultantes de la quema de los productos del desecho en la cámara primaria pueden arder completamente en el ambiente altamente oxigenado y turbulento de la cámara secundaria.
La cámara secundaria también es el lugar donde se procesan desechos líquidos inflamables. El desecho líquido es homogenizado de acuerdo a los procedimientos recomendados por la fábrica para seguridad y eficiencia, y es mezclado usando el mezclador de agitación eléctrica suministrado montado en el estanque de desechos líquidos. La inyección de desecho líquido se mide usando bombas integradas y es atomizada en el cono de combustión con el suministro de aire de combustión; lo que también se controla por medio del PLC en el panel de control principal. Los quemadores de la cámara secundaria bajarán su modulación a fuego-bajo y se dará prioridad a la utilización de aceites de desecho, minimizando el combustible puro al quemador principal según se requiera para mantener una temperatura de combustión eficiente o cuando los combustibles de desechos no estén disponibles para la quema.
La operación del incinerador no requiere asistencia de tiempo completo. El operador solamente permanece presente para cargar los productos de desecho y supervisar el comienzo del proceso de incineración; normalmente la primera hora del ciclo de cremación, y luego ya no se requiere que esté en el incinerador. El incinerador completará el ciclo de cremación y enfriará las fases automáticamente; esta es una importante ventaja por sobre los incineradores antiguos tradicionales con dispositivos de alimentación continua que requieren que el operador cargue desechos dentro de una tolva permanentemente.
El ciclo de cremación ocurre en ocho a diez horas en el modelo ECO y durante tres a seis horas en el modelo CA, dependiendo del tamaño del lote y de las características del desecho. Al completarse el ciclo de cremación, la fase de enfriamiento se inicia automáticamente y generalmente tarda entre seis y ocho horas. Una vez finalizado el proceso de enfriamiento, el operador será capaz de abrir las puertas de la cámara primaria y limpiarla de cenizas. La limpieza del incinerador generalmente se realiza el día antes de cargar la cámara primaria con el siguiente lote de desechos.
Todos los parámetros operacionales claves serán controlados de acuerdo a una configuración pre-programada de fábrica usando el PLC integrado. Para que sea más sencillo limpiar el incinerador, el sistema viene con una pantalla LCD que proporciona un vista gráfica de toda la operación y muestra el estado de todos los componentes críticos, incluyendo alarmas para cualquier mal funcionamiento.
No es necesario monitorear el proceso constantemente. Sin embargo, el sistema tiene la capacidad para ser monitoreado en forma remota por el propio DCS del cliente usando una serie de protocolos de comunicación.
La incineración avanzada ha progresado hasta el nivel de los otros equipos de proceso críticos en la mina. Tecnologías tales como el oxidador de desechos Eco Waste Oxidizer de Eco Waste Solutions, ofrecen un medio seguro y medioambientalmente fiable para lidiar con los desechos que normalmente se producen en faenas mineras remotas.
Jean Lucas (jlucas@ecosolutions.com) es el director de desarrollo de negocios de Eco Waste Solutions. Los fabricantes de soluciones Eco Waste patentaron los sistemas de tratamiento térmico de desechos y tienes sede en Burlington, Ontario, Canadá.
