Industria elaboradora de pinturas
- 1. INDUSTRIA ELABORADORA DE PINTURAS ANTECEDENTES DE PRODUCCION Materias primas Genéricamente, los materiales o sustancias utilizadas en la elaboración de pinturas pueden agruparse en cuatro categorías de materias primas: pigmentos, aglutinantes, solventes y aditivos menores. Los pigmentos son productos en polvo, insolubles por si solos en el medio líquido de la pintura; sus funciones son suministrar color y poder cubridor, contribuir a las propiedades anticorrosivas del producto y darle estabilidad frente a diferentes condiciones ambientales y agentes químicos. Entre los pigmentos más utilizados en la fabricación de pinturas se encuentran variados compuestos en base a cromo y plomo, zinc en polvo, dióxido de titanio, sulfato de bario, negro de humo, aluminio en polvo y óxido de hierro, como ejemplos Dentro de la formulación de las pinturas se encuentran también las llamadas "cargas", que cumplen el objetivo de extender el pigmento y contribuir con un efecto de relleno. Entre estos materiales se encuentran sustancias de origen mineral como baritas, tizas, caolines, sílice, micas, talcos, etc., y de origen sintético como creta, caolines tratados y sulfato de bario precipitado. Los agentes aglutinantes son sustancias normalmente orgánicas, cuya función principal es dar protección; se pueden utilizar en forma sólida, disueltos o dispersos en solventes orgánicos volátiles, en solución acuosa o emulsionados en agua. Estas sustancias comprenden los aceites secantes, resinas naturales y resinas sintéticas. Entre los aceites secantes, el más utilizado es el aceite de linaza. Las resinas naturales en su mayoría son de origen vegetal, con excepción de la goma laca; actualmente, su uso ha declinado considerablemente debido al desarrollo de un gran número de resinas sintéticas. Estas últimas normalmente se utilizan en combinación con los aceites antes mencionados siendo más resistentes al agua y agentes químicos. Entre las resinas sintéticas más utilizadas se encuentran las resinas alquídicas, acrílicas, fenólicas, vinílicas, epóxicas, de caucho clorado, de poliuretano y de silicona. De todas éstas, la primera es la más utilizada. Los solventes, o vehículos volátiles son sustancias líquidas que dan a las pinturas el estado de fluidez necesario para su aplicación, evaporándose una vez aplicada la pintura. La variedad de solventes que ocupa este tipo de industria es muy amplia pero, a pesar de ello, su uso se ha visto disminuido en los últimos años, debido a restricciones de tipo ambiental y de costo, especialmente en el caso de los solventes clorados. Los aditivos menores son sustancias añadidas en pequeñas dosis para desempeñar funciones específicas, que no cumplen los ingredientes principales. Entre los más utilizados se encuentran los materiales secantes, plastificantes y antisedimentables. Las sustancias secantes permiten controlar la velocidad de secado. Normalmente se utilizan sales orgánicas de elementos metálicos (cobalto, manganeso, plomo, calcio, zinc, hierro, vanadio, cerio y zirconio). Las sustancias plastificantes, por su parte, proporcionan flexibilidad y adherencia a los recubrimientos de superficie. Se clasifican en: aceites vegetales no secantes (derivados del
- 2. aceite de ricino), monómeros de alto punto de ebullición (ftalatos) y polímeros resinosos de bajo peso molecular (poliester). Las sustancias antisedimentantes previenen o disminuyen la precipitación de los pigmentos, reduciendo la fuerza de atracción entre partículas (ej.: lecitina) o formando geles (ej.: estearato de aluminio, anhídrido de silicio). Las materias primas utilizadas en las industrias nacionales son similares a las de uso común a nivel mundial. Respecto de los solventes, el aguarrás se utiliza de preferencia en las pinturas de tipo decorativas, en tanto que en las pinturas de tipo industrial se utilizan productos más específicos. Principales materias primas utilizadas para la fabricación de pinturas. MATERIA PRIMA UNIDAD FACTOR DE CONSUMO Solventes (principalmente aguarrás) lt/ton pint. 160 Dióxido de titanio (pimento) kg/ton pint. 43 Resina kg/ton pint. 16 Proceso de producción Producción de pintura La gama de productos elaborados es muy amplia, incluyendo pinturas en base agua (látex) y en base a solventes (óleo), barnices, lacas, impermeabilizantes y anticorrosivos, pinturas marinas, automotrices, industriales, etc. A nivel nacional, la industria de pinturas sigue el mismo esquema de procesamiento que se utiliza a nivel mundial, considerando similares etapas de proceso para ambas tipos de pinturas. Pinturas en base agua Las pinturas basadas en agua generalmente están compuestas de agua, pigmentos, extensores de tiempo de secado (sustancias secantes), agentes dispersantes, preservantes, amoniaco o aminas, agentes antiespumantes y una emulsión de resina. La elaboración de pinturas al agua se inicia con la adición de agua, amoniaco y agentes dispersantes a un estanque de premezcla. Posteriormente, se adicionan los pigmentos y agentes extensores. Una vez realizada la premezcla, y dependiendo del tipo de pigmento, el material pasa a través de un equipo especial de molienda, donde ocurre la dispersión y luego se transfiere a un estanque de mezclamiento con agitación. En éste se incorporan las resinas y los plastificantes, seguidos de preservantes y antiespumantes y finalmente la emulsión de resina. Por último, se agrega el agua necesaria para lograr la consistencia deseada. Luego de mezclar todos los ingredientes, el producto obtenido es filtrado para remover pigmentos no dispersos (mayores a 10 m), siendo posteriormente envasado en tarros y embalado. Normalmente sólo los esmaltes en base agua pasan por equipos de molienda; los látex y pastas se dispersan y terminan en estanques de mezclamiento. Pinturas en base a solventes Las pinturas basadas en solventes incluyen un solvente, pigmentos, resinas, sustancias secantes y agentes plastificantes.
- 3. Los pasos en la elaboración de pinturas cuyo vehículo es un solvente son similares a los descritos anteriormente. Inicialmente, se mezclan los pigmentos, resinas y agentes secantes en un mezclador de alta velocidad, seguidos de los solventes y agentes plastificantes. Una vez que se ha completado la mezcla, el material se transfiere a un segundo estanque de mezclamiento, en donde se adicionan tintes y solventes. Una vez obtenida la consistencia deseada, la pintura se filtra, envasa y almacena. Cabe hacer notar que en este proceso también es posible usar un estanque de premezcla y un molino en lugar del mezclador de alta velocidad. La Figura 2.1 presenta un diagrama general del proceso de fabricación de pinturas. Otros aditivos menores, usados con propósitos especiales, en ambos tipos de pinturas son las sustancias antibacterianas, estabilizantes, tensoactivos y agentes para ajuste de pH. Dentro del proceso de producción de pinturas se pueden distinguir dos sub-procesos, en función del producto final que se quiera obtener (ver Figura), a saber: a) Sub-Proceso A: Producción de base incolora (pintura blanca) En la elaboración de este producto, se distinguen las siguientes operaciones: Dispersión de la base concentrada incolora (30% concentración de sólidos). Mezclado de terminación de base incolora. Luego de estas etapas, se obtiene la base incolora, la cual puede continuar a envasado o a completar el proceso de fabricación de pintura color. b) Sub-Proceso B: Producción de pintura color Este se caracteriza por las siguientes operaciones: Dispersión del pigmento para formar una pasta coloreada (45% concentración de sólidos). Molienda de la pasta coloreada para formar empaste.
- 4. Mezclado del empaste con resinas y solventes formando un concentrado coloreado. Una vez que se obtiene el concentrado coloreado terminado, la base incolora se mezcla con éste, obteniéndose pintura color. Por último, se envía a envasado, pasando previamente por control de calidad. Con respecto a la operación de envasado, este puede ser manual o automático. Dependiendo de las características técnicas y el tipo de empresa, las operaciones de transporte de fluido se realizan en forma manual, por bombeo (bombas de diafragma) o una combinación de ambas. Producción de resinas Esta actividad no es propia del proceso mismo de manufacturación de pinturas, pero algunas fábricas lo tienen incorporado dentro de su proceso. La principal reacción presente en el proceso es la de esterificación, cuya ecuación de reacción es la siguiente: R-COOH + X-OH + aceite ----------- R-COOX + H20 Ácido alcohol Ester El ácido orgánico que generalmente se utiliza es ácido ftálico y se produce al combinar anhídrido ftálico más agua. El proceso consiste en la mezcla y reacción de anhídrido ftálico, un polialcohol y aceites insaturados a 200 °C - 250 °C. El tiempo de residencia en el reactor es de 8 a 12 horas aproximadamente con un pH de operación cercano a 9, utilizando amoniaco para su ajuste. De la reacción se obtiene una resina concentrada, la que es posteriormente diluida con solventes (aguarrás, xilol) y filtrada. La resina finalmente es almacenada en estanques. Procesos artesanales incluyen el calentamiento de resinas naturales para obtener aceites de diferentes tipos, como por ejemplo de linaza en el caso de una resina natural. También en algunos casos se utilizan resinas alquídicas. Principales materias primas utilizadas en la fabricación de resina. MATERIA PRIMA FACTOR DE CONSUMO kg/ton PINTURA Aceite de pescado 62 Anhídrido ftálico 30 Alcohol 16
- 5. Residuos Líquidos Fuentes Se pueden distinguir las siguientes fuentes de generación de residuos líquidos: i) Lavado de estanques de preparación de pinturas en base solvente. El solvente utilizado para lavado es aguarrás, con un consumo aproximado de 20 lt/ton de pintura producida. El RIL producido se entrega a terceros para destilación y recuperación, siendo ésta de un 70 a 75%. ii) Lavado de estanques de preparación de pinturas al agua. Este lavado se realiza fundamentalmente con agua, evacuando el RIL generado al sistema de alcantarillado. En algunas plantas existen estanques de decantación intermedios para separar restos de solvente, si existen, del agua y así recuperar algo del primero. En todo caso, lo que no se recupera se evacúa en la alcantarilla. iii) Lavado de reactores de fabricación de resinas. Estos se limpian con agua y soda a 100°C. Posteriormente, existe un segundo lavado para enjuague. Normalmente, la solución agotada se lleva a sistemas de decantación, desde donde finalmente se elimina un sólido saturado de aceites y jabones. También es posible lavar estos equipos con solvente, el cual también es recuperado. El RIL generado va hacia el alcantarillado. Actualmente, en la gran mayoría de las empresas, el problema de generación de residuos líquidos se encuentra en estudio o existen sistemas de almacenamiento y neutralización rudimentarios, como, por ejemplo: piscinas de almacenamiento, decantadores, sistemas de floculación y neutralización con cal. Posteriormente al tratamiento, si lo hubiere, los RILES se descargan al alcantarillado. Importante es destacar que en la mayoría de las empresas, la caracterización de los RILES no existe o está siendo evaluado su estudio. Residuos industriales sólidos Fuentes La generación de residuos sólidos, tiene como principales fuentes a las etapas de proceso que se mencionan a continuación: a) Etapa de dispersión, la que genera residuos tales como: Bolsas de papel o plástico que contienen pigmentos. Cajas de cartón que contienen pigmentos. Pigmento en polvo. b) Etapa de envasado, la que genera residuos tales como: Envases de pintura con defectos de fabricación. Bolsas de envasado. Filtros usados. Cajas. Tapas y envases no utilizados por presentar defectos de fabricación. c) Transporte de fluidos, el que genera residuos tales como: Borras endurecidas de empaste de concentrado. d) Etapas de tratamiento de residuos líquidos (si existen): lodos de tratamiento, borras de destilación de solventes.
- 6. Gran parte de estos desechos, al efectuarse el aseo en las zonas de operación, son acumulados y mezclados en algún tipo de recipiente y enviados al vertedero municipal. Los residuos provenientes del tratamiento o recuperación hasta hace poco eran almacenados dentro de las industrias, debido a que no eran recibidos por los rellenos sanitarios. Actualmente, existe la alternativa de su disposición en rellenos de seguridad para residuos industriales. Otra alternativa de tratamiento, para una parte de ellos, sería la incineración. Tipos de residuos sólidos que genera la industria de pinturas: Adhesivos Carbón activado agotado Cartón, madera, papel, plásticos Chatarra de hierro Lodos de tratamiento de aguas Polvo Residuos de pintura Resinas Tierras decolorantes usadas Trapos sucios Lodos tóxicos desaguados Restos de destilación de solventes PREVENCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS La minimización de residuos tiene una serie de ventajas tangibles e intangibles para la industria, entre las que se cuentan la reducción de costos por tratamientos y disposición de un gran volumen de residuos, ya sea in situ o fuera de la planta y la reducción de los costos de producción a través de un mejor manejo de materiales y una mayor eficiencia del proceso. Esto, además, permite lograr el cumplimiento de las regulaciones o normativas y una mejora de la imagen pública de la empresa. Dentro de las posibles alternativas de manejo ambiental para los residuos generados en un proceso industrial, se ha desarrollado una jerarquía de opciones, en orden creciente de costo de implementación. Reducción en la fuente La primera alternativa es la llamada reducción en la fuente e involucra cambios en los productos y cambios en los procesos. En el primer caso, se propone el establecer diseños de productos con menor impacto ambiental, o bien, desarrollar alternativas para aumentar la vida útil de los mismos. Respecto de los procesos, se incluyen la substitución de materias primas e insumos contaminantes, cambios tecnológicos, “tecnologías limpias”, y el mejoramiento de las prácticas de operación, como por ejemplo la minimización en el uso de agua y la separación en la fuente de los residuos contaminados de los no contaminados. Reciclaje La segunda alternativa corresponde a la recuperación, reuso y reciclaje de materiales, tanto dentro del proceso mismo como fuera de él. Tratamiento y disposición final
- 7. Estas dos últimas alternativas corresponden a las tecnologías de control que se desarrollan al final del proceso (end of pipe), las que involucran el tratamiento previo de los residuos (mediante sistemas mecánicos, físico-químicos, biológicos, térmicos, etc.) y la disposición/ destrucción final de los mismos. La tendencia actual se enfoca a buscar soluciones mediante la reducción en origen, ya que en rigor, las medidas preventivas son más simples de implementar y de menor costo, con períodos de retorno de inversión más reducidos. En la mayoría de los casos, es posible mejorar algunos sistemas y procedimientos, lo que permite reducir los volúmenes de residuos en la industria, y por ende, disminuir en forma ostensible el tamaño de una planta de tratamiento final (y su costo de inversión) si esta se requiere, y los costos de disposición final. Los costos de implementación de las medidas de gestión ambiental van aumentando ostensiblemente desde la opción de prevención (reducción en la fuente), pasando por el reciclaje, tratamiento y disposición final. El reuso dentro del proceso involucra la reutilización de las aguas residuales como alimentación o material de lavado para producir otras pinturas. También incluye pinturas de interiores o exteriores, fuera de especificación, que son reutilizadas. El reciclo dentro del proceso involucra la reducción de los solventes por destilación o la recuperación de energía calórica por incineración. A nivel mundial, el reciclo dentro del proceso es desarrollado por grandes compañías (las que producen más de 35,000 galones de solvente de los residuos cada año), mientras pequeñas compañías (las que producen 20,000 galones o menos por año) envían los residuos a recuperación fuera de la planta. La cuarta opción, tratamiento/distribución involucra incineración o colocación en tierra de residuos sólidos y el tratamiento de residuos líquidos. Reducción en origen Cambios en los procesos a) Mejoramiento en las prácticas de operación La implementación de buenas prácticas de gestión de operaciones al interior de la empresa se basa en la puesta en práctica de una serie de procedimientos o políticas organizacionales y administrativas, destinadas a mejorar y optimizar los procesos productivos, disminuir costos y a promover la participación del personal en actividades destinadas a lograr la minimización de los residuos. Estas prácticas son similares para la generalidad de los procesos manufactureros, pues se establecen en base a una mejor gestión del trabajo y consideran el establecer ahorros importantes en materias primas e insumos. De acuerdo a lo anterior, las buenas prácticas se constituyen en una parte importante de las medidas de mitigación de impactos ambientales que debe contener todo estudio de impacto ambiental, dentro del plan de manejo. Dentro de estas prácticas se incluyen las políticas de personal, medidas para incluir mejoras en los procedimientos y medidas de prevención de pérdidas. Es importante mencionar que en la implementación de este tipo de gestión se entrecruzan los principios desarrollados en las Normas ISO 9000 (aseguramiento de calidad) e ISO 14000 (gestión ambiental). Como ejemplos de buenas prácticas de operación generales, se pueden citar las siguientes: Capacitación permanente del personal que trabaja en un proceso industrial, referida específicamente a la mantención de condiciones del proceso ambientalmente confiables, opciones de segregación de residuos, seguridad industrial, uso óptimo de
- 8. equipos, manejo de materiales y salud ocupacional. Es vital que los empleados sepan porqué se les exige una forma de trabajo y que se espera de ellos. La experiencia de los empleados es vital. Normalmente, los empleados antiguos comprenden el proceso muy bien, y los errores que resulten en la generación de residuos son pocos e infrecuentes. Uso de incentivos al personal (no solamente de tipo monetario). Los empleados se comprometen más con la aplicación de medidas de prevención si saben que obtendrán algún beneficio. Desarrollo de manuales de operación y procedimientos (partiendo desde listas de chequeo o figuras de llamado de atención para los operarios, hasta el manual mismo para el personal profesional), con el fin de clarificar y/o modificar operaciones de proceso para hacerlas más eficientes y controlar pérdidas. En general, éste punto es la principal falencia dentro de las industrias. Optimización de operaciones de almacenamiento y manejo de materias primas (sistema FIFO: lo primero que entra es lo primero que sale), así como el control de inventarios. Tratar de mantener un stock mínimo de materiales, sobre todo si éste es perecible, para evitar pérdidas innecesarias. Usar las materias primas en las cantidades exactas para cada trabajo. Evitar tráfico excesivo en las zonas de almacenamiento y producción. Optimización de los programas de producción y mantención preventiva de los equipos con el fin de evitar emergencias, accidentes, escapes y derrames o falla de los equipos (chequeo y revisión de bombas, válvulas, estanques, filtros, equipo de seguridad, etc.). Establecer un manual centralizado de catálogos y documentos relacionados con los equipos de proceso. Verificar periódicamente que las partes y piezas de los equipos se encuentran en buen estado. Al momento de recibir materias primas de los proveedores, realizar control de calidad y composición, para verificar si se cumplen las especificaciones requeridas. Solicitar a los proveedores que certifiquen la calidad de sus productos y llevar a cabo la devolución de los materiales si éstos no cumplen los requerimientos deseados. Desarrollar listas de programación para cada tipo de producto elaborado, con tiempos estimados de inicio y termino de cada lote de producción, con el fin de controlar el inventario de las materias primas activas y mejorar la eficiencia de utilización de los equipos, para así lograr una adecuada cobertura de la demanda de los productos. Otras medidas de minimización, basadas en buenas prácticas de operación son las siguientes:
- 9. Programar la producción de batch de pintura desde los colores claros a los más oscuros, reduciendo así los requerimientos de limpieza. Programación de limpieza inmediata de los estanques una vez finalizado su uso, lo cual permite disminuir la necesidad de soluciones de limpieza, al evitar que la pintura se seque. Una práctica usual es acumular y almacenar en forma separada el solvente de lavado de cada batch de pintura en base solvente. Cuando el mismo tipo de pintura sea producido, el solvente residual almacenado es usado en lugar del solvente virgen. Esta misma técnica es corrientemente aplicada, con el agua utilizada en la producción de pintura látex. Sin embargo, para su aplicación requiere de disponibilidad de estanques y espacio, y que los niveles de producción sean tales que aseguren el reuso continuo de los materiales. Planificar anticipadamente el manejo de residuos. Los problemas asociados con la disposición de los residuos fuera de la planta deben ser anticipados para implementar medidas antes de tiempo. La forma más efectiva de reducir residuos peligrosos asociados con cualquier tipo de residuo (líquidos, borras, envases etc.) es segregar (separar) los materiales peligrosos de los no peligrosos para su posterior reuso o disposición. b) Reducción consumos de agua: Limpieza de equipos La limpieza de equipos genera más aguas residuales que las operaciones asociadas con la manufactura de pinturas. La producción de pinturas ya sea base agua o solvente, considera residuos que permanecen unidos a las paredes del tanque de preparación. Los tres métodos usados para limpiar los tanques en la industria de pintura son: lavados con solvente en pinturas base solvente, lavado cáustico para pinturas base solvente o agua, y lavado con agua para pinturas en base agua. Los equipos usados para la preparación de pinturas en base solvente son lavados a su vez con otros solventes, los cuales son generalmente reutilizados en alguna de las siguientes formas: Acumulados y usados en la próxima carga compatible de pintura como parte de su formulación. Acumulados y redestilados dentro o fuera de la planta. Acumulados y usados con o sin sedimento, hasta agotarlos. Cuando el solvente finalmente se agota, éste es separado para disponerlo. El lavado cáustico es utilizado para limpieza de equipos tanto para pinturas en base agua como en base solvente, pero más frecuentemente para las con base agua. El lavado con agua es usualmente insuficiente para remover la pintura que se ha secado en los tanques mezcladores. Ya que el lavado con solvente usualmente puede remover la pintura en base solvente que se ha secado, la necesidad de lavado cáustico es menor. Existen dos tipos principales de sistemas cáusticos usados comúnmente por la industria de pintura. En un primer sistema, la soda cáustica es mantenida en un tanque contenedor (usualmente con sistemas de calentamiento) y es bombeado en el tanque a ser limpiado. La soda cáustica es desaguada a una zanja desde la cual se le retorna al tanque contenedor. En el segundo sistema, una solución cáustica es preparada en el mismo tanque que ha ser
- 10. limpiado el que se mantiene en remojo hasta que está limpio. Muchas plantas reutilizan la solución cáustica hasta que pierde su capacidad de limpiar entonces, la solución cáustica es dispuesta como un residuo sólido o uno líquido con o sin neutralización El agua de lavado de equipos, usada en la producción de pinturas en base agua, es fuente de un volumen considerable de aguas residuales, las cuales pueden tener los siguientes posibles destinos: Acumulación y uso como parte de la formulación de un tipo de pintura compatible. Acumulación y uso con o sin tratamiento para limpieza hasta agotarla. Los lodos acumulados en los estanques de solución agotada son puestos en tambores y dispuestos como residuos sólidos. El agua de lavado reciclada agotada también puede ser almacenada en tambores y dispuesta como residuo sólido después que el contenido soluble prohíbe continuar usándola. El porcentaje de pintura en base solvente y pintura en base agua que procesa cada industria es el factor más importante que afecta el volumen generado de agua residual en el proceso y su descarga. Debido a su gran uso de agua de lavado, las plantas que producen un 90% o más de pinturas en base agua descargan más agua residual que las que producen un 90% o más de pinturas en base solvente. Factores adicionales que influyen en la cantidad de agua residual producida son: la presión del agua de lavado, el diseño del sistema de control y presión de agua y la existencia o ausencia de canales de desagüe. Donde no existen canales de desagüe, el equipo es frecuentemente lavado manualmente con trapos; cuando hay canales, hay una gran tendencia a usar mangueras. Los residuos asociados con la limpieza de equipos representan la mayor fuente de residuos en la producción de pinturas. Así los métodos que reducen la necesidad o la frecuencia de limpieza del tanque o que permiten reutilizar las soluciones de limpieza son considerados más efectivos. Entre estos métodos se incluyen: Uso de aparatos mecánicos: raspadores de goma Para reducir la cantidad de pintura adherida a las paredes de los estanques de mezcla, se utilizan raspadores de goma. Esta operación normalmente requiere trabajo manual y, por lo tanto, el porcentaje de reducción de residuos es función del operador. Actualmente existen equipos mezcladores diseñados con raspadores de pared automático. Estos mezcladores pueden ser usados con algún tanque mezclador cilíndrico (fondo plano o cónico). Uso de atomizadores de alta presión y limitación del tiempo de lavado/enjuagado Después de raspar la pared del tanque, se recomienda usar sistemas de lavado spray para limpiar los tanques de pinturas en base agua. De acuerdo a algunos estudios realizados, los sistemas de lavado de alta presión pueden reducir el uso de agua de un 80 a un 90% y, además, pueden remover parcialmente la pintura seca adherida reduciendo así la necesidad de soda cáustica. El sistema de lavado spray también es aplicable para los lavados en el proceso con solventes.
- 11. Un sistema portátil de atomización de alta presión puede lograr un 25% de reducción en el volumen de residuos de limpieza. Uso de tanques forrados con teflón para reducir la adhesión y mejorar el drenaje La reducción de la cantidad de adherencia hará el lavado en seco más atractivo. Este método es probablemente aplicable sólo a pequeños tanques batch que se pueden lavar manualmente. Uso de espuma plástica o en barra para limpiar tuberías Se tienen referencias del uso de espuma plástica o en barra para limpiar pintura de las tuberías. La barra y/o la espuma son forzadas a través de la tubería desde el tanque mezclador hasta una tolva de llenado. En su paso va frotando y soltando la pintura adherida a las paredes. Esto permite incrementa la producción y reduce el grado de limpieza requerido. El equipo (lanzador y receptor) debe ser cuidadosamente diseñado para evitar derrame, rocío y daños potenciales, y el recorrido en las tuberías debe estar libre de obstrucciones para que la barra no se atasque o se pierda en el sistema. Reemplazo de solución de limpieza caústica por una alcalina La frecuencia de reemplazo de esta solución de limpieza es la mitad que la de una solución cáustica regular, el volumen de residuos de limpieza puede ser reducido cerca de la mitad. Secado de lodos por filtración o centrifugación Los métodos anteriores son utilizados para reducir la cantidad de residuos generados, usando en forma continua una solución de limpieza. El secado sólo reduce el volumen de lodo a disponer, pero no podría ser vista como una reducción de residuos. c) Sustitución o reemplazo de materias primas e insumos Reemplazo de pigmentos La industria de pinturas ha eliminado en cierto grado el uso de pigmentos de plomo debido a su toxicidad. Los pigmentos de plomo rojo son excelentes como imprimantes industriales, existiendo actualmente sustitutos que cumplen igual función pero que son más caros. Los pigmentos de cromo amarillo (cromato de plomo) producen un color brillante y son utilizados en pinturas para señalizaciones de tránsito. Como alternativa se tienen los pigmentos amarillos orgánicos, pero estos generalmente son más caros, o bien los pigmentos amarillos de óxido de hierro, que no son brillantes. En Estados Unidos, el reemplazo del pigmento de cromo está impedido por regulaciones gubernamentales debido a su uso en la señalización de tránsito. El grado de reemplazo futuro de este tipo de pigmentos, por sustitutos menos peligrosos, será función tanto de las regulaciones del medio ambiente como de la demanda que tengan estos productos. En general, la sustitución de materias primas peligrosas por otras más inocuas se está dando paulatinamente, principalmente por el aumento en los costos de disposición de residuos y un mayor control respecto del cumplimiento de regulaciones sobre materiales peligrosos. Sin embargo, esta acción tomará algún tiempo, ya que muchos sustitutos son menos efectivos que los materiales originales.
- 12. Substitución de biocidas Existen además otros aditivos menores utilizados ocasionalmente, que convierten en peligrosos los residuos de esta industria; por ejemplo fungicidas y bactericidas en base a mercurio, utilizados para prevenir el deterioro de las pinturas en base agua. Otros materiales que se encuentran bajo esta situación son la tributiltina, usada en pinturas marinas, y la metilenodianilina, utilizada en la fabricación de recubrimientos de uretano. Los compuestos de mercurio se han utilizado para retardar el crecimiento de ciertos organismos que pueden ocupar como nutrientes algunas resinas y otros materiales de naturaleza proteica presentes en la pintura látex, deteriorando la apariencia de la pintura antes o después de su aplicación. Se están usado con éxito otro tipo de preservantes o fungicidas, con el mismo propósito (ej. isotizolina), pero el uso de compuestos orgánicos de mercurio aún prevalece. Estos compuestos incluyen acetato fenilmercúrico, oleato fenilmercúrico, álcalis de mercurio y otros derivados similares de ácidos orgánicos. La fabricación de la mayoría de las pinturas al agua es un proceso discontinuo, debiéndose limpiar previamente los estanques de formulación y mezcla antes de una siguiente preparación. Esta limpieza es especialmente crítica cuando la siguiente formulación a preparar es de diferente color. Habitualmente, estos residuos líquidos contienen concentraciones de mercurio superiores a los límites impuestos por las normativas ambientales Se estima que, en un proceso promedio, la concentración de compuestos orgánicos de mercurio es de aproximadamente 500 mg/lt en los residuos líquidos, los que además contienen sólidos en suspensión dispersos en el agua. La alta concentración de mercurio y otras sustancias sólidas hace inaceptable la descarga de estos residuos líquidos a la red de alcantarillado sin un tratamiento químico previo, de manera de reducir el nivel de mercurio y de los sólidos a los rangos permitidos. Uso de pigmentos en forma de pastas en lugar de pigmentos en polvo Los pigmentos en forma de pasta son pigmentos secos que han sido mojados o mezclados con resinas. Ya que estos pigmentos están húmedos la generación de polvo cuando el embalaje es abierto es menor o no existe. La mayoría de estos pigmentos son suministrados en tambores (los cuales pueden ser reciclados) y por lo tanto se podría evitar un residuo más debido a los embalajes vacíos. Este sistema podría incrementar la facilidad de manipulación/ manejo de los pigmentos, logrando reducir en forma importante las probabilidades de derrame y generación de polvo. Substitución de filtros En la industria de pinturas, los filtros de cartucho son de uso común para remover grandes aglomerados de pigmentos antes de envasar el producto. Estos cartuchos son diseñados para remover el pigmento no dispersado desde la pintura durante la carga y están saturados con pinturas cuando se remueven. Por lo tanto, la minimización de residuos y la economía recomiendan filtrar pequeñas cantidades a fin de reducir las pérdidas de pintura y el capital gastado en los filtros. Un problema frecuente es el tapado de los filtros, la respuesta a este problema pasa por mejorar la dispersión del pigmento, y no por incrementar el área de filtrado.
- 13. Algunas alternativas viables en lugar de filtros de cartucho incluyen filtros de mangas y filtros de mallas metálicas. Los filtros de malla metálica están disponibles en tamaños muy finos de micrones y pueden ser limpiados y reusados. Ya que es muy importante minimizar todos los residuos, el residuo de lavado del filtro de malla puede ser reusado o reciclado Los filtros de cartuchos pueden ser reemplazados por filtros de mangas. Los filtros de mangas agotados contienen mucho menos pinturas que los cartuchos agotados y pueden ser reusados varias veces; sin embargo, los filtros de mangas son más caros. Los filtros de mangas agotados pueden lavarse con solvente previo a su disposición como residuo no peligroso. El solvente de lavado puede ser combinado con otros solventes de lavado y enviados para recuperación fuera de la planta. También es posible el uso de pantallas de alambre en lugar de filtros de mangas/cartuchos. Estas pueden ser reutilizadas casi indefinidamente prelavándolas con un solvente por lo que son preferibles a las mangas/cartucho. El proceso de lavado puede generar un residuo en base solvente. Por lo tanto el uso de pantallas de alambres es recomendado sólo si esta corriente de residuos puede ser recuperada. Sustitución de tipos de envases. Los pigmentos inorgánicos, que contienen metales pesados son usualmente transportados en sacos. Después de vaciar los sacos, usualmente quedan restos en el interior. Al vaciar contenedores de materias primas líquidas que constituyen residuos peligrosos (por ejemplo solventes y resinas) normalmente se limpia o recicla el material remanente, recuperando materia prima original o se envía a un estanque local de reciclo. Las siguientes son técnicas de reducción de residuos para sacos y embalajes: Uso de sacos solubles en agua para pigmentos tóxicos y compuestos usados en las pinturas en base agua. Cuando se vacían, los sacos pueden ser disueltos o mezclados con la pintura. Este método es comúnmente usado para manipulación de compuestos de mercurio y otros fungicidas de pinturas. Este método no puede ser usado, sin embargo cuando se requiere alta calidad, en pinturas de terminación suave ya que la presencia de este material podría afectar la propiedad de formación de el film de pintura o podría incrementar la carga en el filtro lo cual aumentaría los residuos de filtrado. Algunos de los bactericidas en base a mercurio son entregados en bolsas solubles en agua. Esas bolsas se agregan al batch junto con los bactericidas, así se evita la generación de residuos en forma de bolsas y embalajes. Uso de tambores enjuagables/reciclables con forros plásticos en vez de sacos de papel. Cambios tecnológicos Control de las emisiones al aire desde el almacenamiento Varios métodos están disponibles para reducir la cantidad de emisiones resultantes desde un estanque de almacenamiento de productos. Algunos de esos métodos incluyen el uso de tapas adecuadas, uso de una cubierta de nitrógeno para suprimir emisiones y reducir la
- 14. oxidación del material, uso de condensadores refrigerados o uso de absorbedores de aceite o carbón. Algunos de los polvos generados durante la manipulación, molienda y mezclado de pigmentos pueden ser peligrosos. Por lo tanto, se recomienda utilizar equipos de colección de polvo (sombreros de chimenea, ventiladores de descarga y almacenaje de sacos) para minimizar la exposición de los trabajadores en zonas de polvo localizado y utilizar sistemas automáticos de carga y descarga de estos materiales. Reciclaje Pinturas fuera de especificación/ derrames / productos obsoletos La mayoría de las pinturas fuera de especificación son restos de pinturas especializadas. Gran parte de éstas pueden ser reutilizadas en nuevas formulaciones. Los derrames ocurren usualmente por descargas accidentales o inadvertidas durante operaciones de transferencia o fallas en los equipos (goteras). La pintura derramada y los residuos resultantes de la limpieza son usualmente descargados a sistemas de tratamiento de aguas residuales o directamente puestos en tambores para disponerlos. Grandes cantidades de agua pueden ser usadas para limpiar derrames de pinturas en base agua. Los métodos de limpieza en seco son empleados para limpiar derrames de pintura base solvente. Los métodos de reducción de estos residuos pasan fundamentalmente por un incremento de la automatización y mejoras de las prácticas de operación Si el derrame de materiales es de base agua ellos se pueden enviar a una unidad de tratamiento de aguas. Si son en base solvente son tratados para recuperar el solvente. Los derrames son recuperados primero en forma manual, para luego ser reutilizados. Solo los remanentes residuales después de recuperar son objeto de limpieza en seco usando adsorbentes comerciales (arena o aserrín). El uso directo de adsorbentes por limpieza en seco (es decir sin recuperación previa) no es una práctica apropiada ya que los residuos resultantes son difíciles o imposibles de reprocesar. Los productos obsoletos y las devoluciones del cliente pueden ser combinadas en nuevas preparaciones de pinturas. Los productos obsoletos resultan de los cambios en la demanda del cliente y productos vencidos. Algunas políticas de marketing, tales como descontinuar pinturas de formulación antigua, pueden reducir la cantidad de productos obsoletos que requieren disposición. Para evitar la obsolescencia de la materia prima debe llevarse a cabo un cuidadoso control y monitoreo de inventario. La materia prima debe ser usada tan completamente como sea posible para evitar vencimiento o degradación. Las materias primas deben ser aceptadas a los proveedores sólo cuando ellos conocen estrictamente los estándares de control de calidad. Reciclo de materiales de limpieza Una primera alternativa para el reuso de las aguas de limpieza de equipos de preparación de pintura es base agua, es el uso de un sistema de floculación que permitiría disminuir los sólidos en la corriente de entrada, generando un líquido final clarificado que puede descargarse al alcantarillado o reusarse como agua de lavado nuevamente. Los sólidos floculados contienen un 70 a 75% de agua. Agregando un filtro de vacío se puede disminuir el contenido de agua en los sólidos a disponer a un 30 a 35%.
- 15. Como otra alternativa, los residuos sólidos resultantes de la floculación pueden ser mezclados con aditivos para generar un producto color beige, el cual se puede comercializar como una pintura de propósito general. Los solventes de limpieza son usados varias veces para enjuagar estanques de proceso. Esto asegura que la cantidad total de solvente utilizado para limpieza es mínima. Cuando el solvente de enjuague es considerado demasiado sucio para su reuso directo, es destilado en el lugar o fuera de la planta. El solvente recuperado por destilación es reciclado a la operación de limpieza. En algunas ocasiones los solventes de limpieza provenientes de varias operaciones de limpiado pueden ser mezclados y reutilizadas en un producto comercial como parte de su formulación. Posibilidades de establecer procesos menos contaminantes Aparentemente todas las fuentes generadoras de contaminación, al interior de la este tipo de industrias, son posibles de intervenir para lograr una efectiva disminución de los residuos generados. Un primer ejemplo es el caso de la presencia de polvo en el ambiente, el cual, a través de un procedimiento más cuidadoso en el manejo y carga de materias primas, podría ser reducido. Adicionalmente, se debe considerar el uso de equipos de captación de polvo. Para las fuentes generadoras de RILES es necesaria una caracterización adecuada del fluido tanto en su composición química como en sus características físicas, antes de la implementación de sistemas de manejo y tratamiento. Algunos parámetros importantes de analizar son: pH. DBO, Fenoles, aceites y grasas, test de toxicidad y metales (vg: Pb, Cr y Zn). Para reducir la generación de sólidos, se recomienda caracterizar los residuos que se generan, acopiar en forma separada, buscando reutilizarlos en el proceso. Por ejemplo, el acopio de pigmentos diferentes permite que no haya mezcla entre ellos (además de facilitar la separación del polvo y la tierra que en forma natural están en el lugar de almacenaje) para ser reutilizados.