Actividades parejas impacto ambiental
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Actividades parejas impacto ambiental Actividades parejas impacto ambiental Document Transcript

  • CienciaDeMaterialesCienciaDeM aterialesCienciaDeMaterialesCi enciaDeMaterialesCienciaDeMat erialesCienciaDeMaterialesCien ciaDeMaterialesCienciaDeMater ialesCienciaDeMaterialesCienci CIENCIAS DE MATERIALES aDeMaterialesCienciaDeMateria TRABAJOS ACTIVIDADES 3 lesCienciaDeMaterialesCienciaD eMaterialesCienciaDeMateriales CienciaDeMaterialesCienciaDeM aterialesCienciaDeMaterialesCi enciaDeMaterialesCienciaDeMat erialesCienciaDeMaterialesCien ciaDeMaterialesCienciaDeMater ialesCienciaDeMaterialesCienci aDeMaterialesCienciaDeMateria 24/11/2013 Víctor Fernández Andrés & Enrique Fernández González Grupo 17
  • 1.1.¿Cuáles son las menas de hierro y de aluminio en el mundo? ¿Cuánto hierro, alúmina y bauxita se extrae en el mundo? Comente el estado de su explotación. a) Aluminio: [AR0 Reciclaje Aluminio, página 4] La mena del hierro es la bauxita. El aluminio se puede clasificar en dos tipos según su obtención. Llamamos aluminio primario a aquél que procede directamente de la bauxita. El aluminio reciclado es aquél que procede de la recuperación de productos de aluminio ya utilizados. El aluminio primario se produce por electrolisis de la alúmina en un baño de criolita fundida en una relación de 4 a 1, es decir, de cada 4 toneladas de bauxita se obtiene 1 tonelada de aluminio. Hierro: [HR3 Reservas, página 3] http://es.wikipedia.org/wiki/Mena_(miner%C3%ADa) Las menas del hierro son las siguientes: siderita, hematita, limonita y magnetita. El Servicio Geológico de Estados Unidos calcula unas reservas mundiales de alrededor de 160 mil millones de toneladas que representan 79 mil millones de hierro contenido. La producción mundial de hierro el año 2006 fue de 1.690 millones de toneladas, lo que equivale a 881 millones de toneladas de hierro contenido. El principal productor fue China (31%) seguido de Brasil (18%) y Australia (16%). Pero en la producción de hierro contenido equivalente, el principal productor es Brasil (22%), seguido por Australia (20%) y China (17%). 1
  • b) [AR1 Cifras Ingles, página 2] Producción de bauxita: En esta tabla vemos la producción de bauxita en los últimos dos años. Y como vemos la cantidad total de bauxita producida ronda las 260.000 toneladas. Producción de alúmina: [ZR2 Cifras mundiales Inglés, World Mineral Production (es un pdf)] 2
  • En la tabla de la producción de alúmina tenemos lo que se ha producido en 5 años. Son cantidades muy parecidas que rondan las 80 toneladas. Producción de hierro: [ZR2 Cifras mundiales Inglés, World Mineral Production (es un pdf)] 3
  • Como se puede ver en la tabla cada año que pasa se produce más hierro. En 2007 se producían unas 2000 toneladas de hierro y en el 2011 pasamos las 3000 toneladas de producción. [AR0 Reciclaje Aluminio, página 20] El ciclo de vida del aluminio empieza por la extracción de bauxita, que es un mineral que contiene óxidos de aluminio. La bauxita es, por tanto, la materia prima de este metal, que es el tercer elemento químico más abundante de la corteza terrestre. Obtención de alúmina: Ahora se debe convertir en alúmina esta bauxita extraída. Para ello se trata la bauxita con sosa cáustica. Así, los componentes de la bauxita que no nos interesan se separan de los óxidos de aluminio, quedando la alúmina suficientemente limpia para tratarla en el siguiente pasó de electrolisis. Producción de aluminio: Una vez se obtiene la alúmina, hay que convertirla en aluminio a través de un proceso llamado electrólisis. Así, se obtiene un aluminio muy puro en estado líquido. 1.2.Comente el impacto ambiental de su explotación. No he encontrado nada en los archivos relacionado con esto y he buscado algo en internet. http://www.rena.edu.ve/SegundaEtapa/ciencias/impacto.html La extracción de minerales, requiere la deforestación de las áreas donde se encuentra el mineral, la necesidad creciente de energía ha hecho que se deforesten extensas zonas trayendo graves consecuencias al medio ambiente. Entre las consecuencias más graves tenemos la contaminación del aire, aguas y el suelo por las máquinas y técnicas empleadas para la extracción. La minería contribuye a la contaminación del aire mediante los gases tóxicos generados por las máquinas excavadoras. Otros gases nocivos surgen por las explosiones que rompen las rocas, generando enfermedades respiratorias en los trabajadores y pobladores cercanos a la zona de excavación y perjudicando a plantas y animales. 4
  • Los suelos no escapan al fenómeno de la contaminación, los residuos explosivos que se dispersan los empobrecen, perjudicando así, el desarrollo de la vida. Las partículas diseminadas por las explosiones también ocasionan la contaminación del agua al depositarse en mares, ríos y lagos. Aunado a esto, el mercurio utilizado para extraer el oro, envenena los ríos. Los derrames de sustancias como el petróleo causan daños muy serios al ambiente. En general, las actividades mineras en sus diferentes facetas pueden originar problemas muy graves de tipo social, económico, político y ambiental. 1.3. Comente el impacto ambiental de su procesado. Acero: http://www.slideshare.net/juankfaura/impactos-ambientales-generados-por-la-produccin-delacero, páginas 53, 57 y 58 • Emisiones de gases: Se emiten a la atmósfera alrededor de una tonelada y media de dióxido de carbono producido, además de numerosos contaminantes gaseosos, los polvos en la atmósfera juegan un papel especial, tanto porque se generan en grandes cantidades, como porque contienen algunas sustancias dañinas para los seres humanos y el medio ambiente. • Ruidos: El nivel acústico de inmisión puede alcanzar los 120 decibelios. Las fuentes de ruido principales son: trabajos de carga, la mezcla, los desempolvadores, los sopladores, etc. Los ruidos afectan principalmente a la gente, pero también a los animales. • Aguas residuales: En el proceso de fabricación de aceros, los afluentes no son los perjudicados ya que las fábricas reciclan el agua y los compuestos se transportan en una solución acuosa que ha sido controlada y no se considera peligroso para el medio ambiente. [AR2 Impactos Ambientales] Aluminio: Los impactos ambientales principales de la producción de aluminio, comenzando con el procesamiento del mineral extraído, incluyen la eliminación del lodo rojo (una mezcla de arcillas y soda cáustica, altamente corrosiva), 5
  • emisiones de la quema de combustibles, emisiones del proceso de electrólisis del aluminio, y corrientes de desechos líquidos y lechadas. El lodo rojo puede degradar las aguas superficiales o freáticas que lo reciben. • Emisiones atmosféricas La producción de aluminio de alúmina, mediante electrólisis, causa emisiones atmosféricas de fluoro; éstas contienen gases que pueden ser muy perjudiciales para el medio ambiente y la salud humana. Estas emisiones requieren monitoreo cuidadoso. Normalmente, se lavan en seco con polvo de alúmina, y esto elimina la mayor parte del fluoro. El resto tiene que ser removido con un lavado húmedo y alcalino. En la mayoría de las plantas se recupera el gas de dióxido de azufre producido durante la calcinación de los minerales azufrados; éste se limpia y se utiliza como materia prima para la producción de ácido sulfúrico. El proceso empleado para limpiarlo produce efluentes con arsénico, selenio y sales metálicos tóxicos, que no pueden ser vertidos a los ríos, sino que requieren tratamiento para eliminar estos elementos. • Efluentes En general, los efluentes no deben causar problemas especiales si se manejan y se monitorean adecuadamente. Hay que permitir que las partículas se asienten y luego eliminarlas, y, tanto como sea posible, se debe recircular el agua por el proceso, luego de tratarla, si es necesario. No se debe permitir que se descargue agua cuya concentración de iones metálicos (sales) de los procesos de cobre, cromo, manganeso, níquel, cinc y plomo, sea mayor que lo indicado. El ácido gastado que se haya utilizado para lixiviación u otro tratamiento no ha de ser vertido a ninguna extensión de agua natural, sino que debe ser neutralizado o reprocesado. • Desechos sólidos En la producción de aluminio se produce una gran cantidad de lodo rojo que tiene que ser eliminado. Este material no puede ser descargado en los ríos, sino que tienen que ser almacenado en tierra de tal manera que el escurrimiento o el lixiviado no puedan contaminar los ríos o agua freática. En general, el método más recomendado y el que se emplea con más frecuencia en los proyectos, consiste en represar el material dentro de un área forrada y con diques. El agua de las 6
  • piscinas de asentamiento y las áreas represadas puede ser devuelta al proceso luego de tratamiento. Eventualmente, es deseable implementar estabilización y reforestación alrededor de estos depósitos. Los desechos sólidos provenientes de la producción de la mayoría de los otros metales no ferrosos contienen materiales reutilizables, y se debe considerar reciclaje, al diseñar las medidas que se emplearán para eliminarlos. • Reducción de los desechos Los proyectos deben implementar el reciclaje del agua de proceso. Frecuentemente, se pueden vender los desechos sólidos a otros procesadores para que se recuperen los materiales útiles, o si son inofensivos, pueden ser utilizados para otros propósitos, bajo condiciones estrictamente controladas (como el uso del lodo rojo para rellenos en la orilla del mar). Sin embargo, si los desechos sólidos van de ser vendidos o transferidos a contratistas, sea para mayor procesamiento, o para rellenos, el proyecto debe especificar condiciones estrictamente controladas. • Seguridad al manejar los metales calientes En todas las operaciones con metales fundidos, existe el peligro de explosión a causa del contacto con el agua. No se entiende muy bien el mecanismo de esta explosión. Se puede inundar el metal con agua, por ejemplo, al granular el metal, sin peligro; sin embargo, una pequeña cantidad de agua que cae encima del metal fundido puede ser mortal. 2) Cifras del reciclaje. (2.1) ¿Cuánto acero y aluminio se recicla en el mundo? (2.2) ¿Y en España? 2.1) [ZR0 Reciclado US Inglés, página2] y [ZR1 Reciclaje en España, página 28] Acero que se recicla en el mundo: 7
  • Según diversas estimaciones correspondientes al período 2006-2008, entre el 40-45% de las necesidades mundiales de acero viene satisfecha por chatarra reciclada, lo que supone importante beneficios medioambientales (reducción de la contaminación del aire y agua o menor generación de residuos) y económicos (ahorros en términos energéticos, menor uso de agua, ahorros en el uso de materias primas, etc.). Desde 1900 se estima que se han reciclado en el mundo 22.000 millones de toneladas de acero. Y actualmente se reciclan en nuestro planeta 15 toneladas de acero cada segundo, lo que hace un total anual de cerca de 500 millones de toneladas. A día de hoy se recicla en Europa el 70% de los envases de acero. Aluminio que se recicla en el mundo: [ZR0 Reciclado US Inglés, página 2] y [AR0 Reciclaje Aluminio, página 11] En las últimas décadas se está produciendo un incremento masivo del consumo de aluminio, debido a algunas de sus principales propiedades (ligereza, resistencia a la corrosión, excelente conducción de la electricidad, buena reflectividad, ductilidad, impermeabilidad e inocuidad), y se espera que esta demanda se vea fuertemente incrementada en un futuro próximo. 8
  • Estimaciones recientes apuntan a que un 30-35% de la producción mundial de aluminio corresponde a la producción de aluminio reciclado, con importantes crecimientos positivos en los últimos años. Como se puede reciclar indefinidamente, el aluminio tiene tasas de reciclado muy altas, ya que por ejemplo se recicla más del 90% en el aluminio utilizado en medios de transporte y materiales de construcción, más del 55% en envases, y algunos países alcanzan hasta el 90% de tasa de reciclaje para las latas de bebida. En Europa, aproximadamente el 50% del aluminio utilizado para la producción de latas de bebida y otros envases, proviene del reciclaje de aluminio. 2.2) [HR2 Cifras del reciclado] Acero reciclado en España: Los últimos datos indican que en Europa se recicla el 70% de los envases de acero. Esta cifra supuso reciclar en 2008 más de 2,5 millones de toneladas de latas y otros envases de acero para alimentos y bebidas, evitando emisiones de CO2 equivalentes a 3,9 millones de toneladas. Según los últimos datos disponibles, esto sitúa los índices de reciclaje del acero por encima de otros materiales para envases, como el plástico, el cartón para bebidas y el vidrio, que registraron un 29%, un 33% y un 62% respectivamente. Los envases de acero domésticos alcanzaron en 2012 una tasa de reciclado del 89,4%, con un total de 241.386 toneladas de residuos de envases recuperadas a lo largo y ancho del territorio español. Con estos resultados el acero se sitúa como el material de envase más reciclado. Por Comunidades Autónomas, Canarias destaca sobre el resto por haber incrementado en 2012 un 33,7% el volumen de latas de acero recuperadas. 9
  • Aluminio reciclado en España: [AR0 Reciclaje Aluminio, página 15] En España, durante el 2010 se recuperaron el 61,2% de latas de aluminio y el 35,3% de los envases de aluminio mediante distintos canales como son los recuperadores tradicionales o el contenedor amarillo. Los datos de la última investigación realizada sobre el año 2010 revelan que, en total, se han recuperado 16.769 toneladas de envases de aluminio, cifra que supone prácticamente un 40% del material consumido. Cuando nos centramos en las latas de bebidas, envase mayoritario, la tasa de reciclado aumenta hasta el 61,2%. 3) Comparen los procesos de reciclaje de acero y de aluminio en cuanto a: (3.1) impacto ambiental. (3.2) coste (3.3) implantación en España. 3.1) Impacto Ambiental: Acero: [HR1 Reciclaje Acero, página 2] [HR2 Cifras del reciclado] El éxito del reciclaje del acero es su integración en el proceso de producción: para fabricar acero hay que usar acero reciclado. La industria siderúrgica española, en su reciente informe sobre el reciclado del acero (IRIS 2013), afirma que por cada tonelada de acero reciclada, ahorra alrededor de una tonelada y media de mineral de hierro, un 85% de agua, un 80% de energía y un 95% de carbón. El aumento y la mejora del reciclaje de acero reducen así el impacto ambiental. Según Oliver, desde 1970 el sector siderúrgico español ha disminuido sus emisiones de dióxido de carbono (CO2) por tonelada de acero producida en más del 75%. Desde 1960 ha bajado en un 95% el agua consumida, al reutilizarla en los procesos, y los vertidos se limitan a purgas o evaporación para enfriar procesos. Se suministra a las acerías y fundiciones un material de muy alta tenencia en hierro, superior al 98%, y prácticamente exento de elementos impropios. Esta última cualidad permite reducir sensiblemente las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en el proceso de fusión, además de proporcionar un rendimiento metálico mayor. En comparación con el paquete de bote que llega a los hornos sin tratamiento alguno, y de 10
  • acuerdo con los ensayos que se efectúan de manera periódica, los valores de monóxido de carbono (CO) son una quinta parte, los de dióxido de carbono (CO2) son tres veces y media menores y la concentración de metano (CH4) apenas llega a una cuarta parte. Cuanto mayor es el volumen reciclado, menores son las emisiones de CO2. Aluminio: [AR0 Reciclaje Aluminio, página 13] • Disminución del uso de los recursos naturales: No sólo la cantidad de energía se ha reducido progresivamente; también, gracias a la investigación y al continuo desarrollo de procesos, lo ha hecho la materia prima requerida para la producción. Las latas de aluminio de ahora requieren cerca del 40% menos de metal que las latas hechas hace 25 años. • Minimiza la cantidad de CO2 que se emite a la atmósfera. Reciclar aluminio es una actividad rentable, generadora de empleo y que fomenta el desarrollo industrial, al ser más barato reciclar el aluminio que fabricarlo a partir del mineral. Así, el aluminio es el único material de envase que cubre más allá de su coste de recogida, proceso y traslado al centro de reciclaje. Lógicamente, el material más puro es más valioso porque se puede destinar a cualquier otro uso. Y, además, genera empleo: esta industria genera más de diez mil puestos de trabajo en toda Europa. • Colabora en evitar la utilización y saturación de vertederos, ya que todos los residuos de aluminio recuperados se reciclan en su totalidad. 3.2) Coste: Acero: [HR2 Cifras del reciclado] La utilización de chatarra para producir acero preserva recursos naturales y ahorra energía, contribuyendo a la prevención por reducción en origen. El mantenimiento año tras año de la recuperación se debe tanto a las propiedades del acero, que permiten una separación magnética muy eficiente y con un coste bajo en cualquier proceso de tratamiento de los residuos, como a las iniciativas llevadas a cabo en los últimos años para impulsar la recuperación de los envases de acero a través de todos los tipos de gestión disponibles. En el ámbito de los residuos de envases, el acero es el material que más fácilmente se recupera y el de mejor relación coste/eficiencia. 11
  • El empleo de acero reciclado en el proceso de fabricación produce un ahorro energético del 70% y reduce las emisiones de CO2. De hecho, por cada envase de acero reciclado se ahorra una vez y medio su peso en CO2. Cuanto más acero se recicla, más se reducen las emisiones de CO2. Aluminio: [AR0 Reciclaje Aluminio, páginas11, 12] Ahorro energético: con el reciclado del aluminio se ahorra el 95% de la energía que necesitaríamos para producir el mismo aluminio a partir de la bauxita. Reduciéndose, además, el consumo de esta materia prima. En la actualidad, alrededor de 700 millones de toneladas de aluminio están todavía en uso, que equivalen a más del 70% de todo el aluminio fabricado desde 1888. Esto es posible gracias al largo ciclo de vida del aluminio (de 10 a 20 años de durabilidad en el aluminio utilizado en los medios de transporte, y de 50 a 80 años en los materiales de construcción). Como se puede reciclar indefinidamente, el aluminio tiene tasas de reciclado muy altas, ya que por ejemplo se recicla más del 90% en el aluminio utilizado en medios de transporte y materiales de construcción, más del 55% en envases, y algunos países alcanzan hasta el 90% de tasa de reciclaje para las latas de bebida. 3.3) Implantación en España: Acero: [HR0 Reciclaje acero] [HR1 Reciclaje Acero] En cuanto al reciclaje, en 2011 las acerías españolas reciclaron 12,5 millones de toneladas de acero, delos que 4,8 millones procedían de otros países. Con estas cifras, según Unesid, España se sitúa a la cabeza del reciclaje en la UE, junto con Italia y Alemania. No obstante, Santiago Oliver reconoce que con la crisis ha descendido algo la cantidad de acero reciclado. Como aparece en el informe IRIS, más del 75% del acero producido en España se recicla, una tasa muy superior al 50% de Europa y al 40% de la media mundial. En España, los envases de acero domésticos alcanzaron en 2011 una tasa de reciclado del 84,8%, con un total de 240.348 toneladas de residuos de envases recuperadas. En la última década el volumen de envases recogidos se ha duplicado y la tasa ha pasado del 43% en 2001 al casi 85% actual. Con estos resultados el acero sigue siendo, junto al papel-cartón, el material de envase más reciclado, por delante de los restantes materiales. 12
  • Aluminio: [AR0 Reciclaje Aluminio, página 15] En España, durante el 2010 se recuperaron el 61,2% de latas de aluminio y el 35,3% de los envases de aluminio mediante distintos canales como son los recuperadores tradicionales o el contenedor amarillo. El estudio que se realiza entre los recuperadores tradicionales permite contabilizar la cantidad de envases de aluminio que estos profesionales reciben en sus plantas, procesan y envían a fundición para su reciclaje. Esta investigación se lleva a cabo desde el año 2001 y se basa en conocer “puerta a puerta” la cantidad de aluminio recuperado por las plantas de los recuperadores tradicionales, antiguamente llamados chatarreros. A continuación puede verse un cuadro con las cantidades de envases de aluminio recuperadas a través de las distintas vías en el año 2010 y la evolución de la tasa de reciclado de envases de aluminio en España desde el año 2001: 4) Comparen datos sobre el (4.1) consumo (4.2) reciclado de envases de acero y de aluminio. 4.1) Consumo de envases de acero y aluminio: Acero: http://www.ecoacero.com/esta-es-mi-vida.pdf En 1983, para producir un millón de la latas de bebida había que consumir 36 toneladas de acero. En 1993, para ese mismo millón de latas bastaban 34 toneladas de acero. En 2003 se fabricaba un millón de latas con 26 toneladas de acero. ¿Sabes qué ahorro supone reciclar un millón de latas de bebida? • • • 18,6 toneladas menos de mineral de hierro 10,2 toneladas menos de carbón 22,3 toneladas menos de emisión de Co2 13
  • Aluminio: [AR0 Reciclaje Aluminio, página 7] Respecto a las latas de bebidas, actualmente se consumen más de 38.000 millones de latas de aluminio en Europa y su tasa de reciclaje está por encima del 80% en algunos países. Suecia, con 92% y Suiza con el 88% van a la cabeza en Europa. El reciclado de latas de aluminio ahorra materia prima y energía y, además, este metal tiene un alto valor en el mercado de los metales recuperados. La utilización del aluminio en la fabricación de envases está muy extendida porque protege totalmente los alimentos sin dejar que traspasen la luz, olores, líquidos o gases, siendo inerte a la interacción del material con el contenido. Al ser un excelente conductor del calor, es muy adecuado para ser utilizado en latas de bebidas y envases de alimentos, ya que permite enfriar rápidamente su contenido. Las latas de aluminio, hoy en día, necesitan el 40% menos del metal que las latas que se fabricaban hace 25 años y menos energía y materia prima. El siguiente gráfi co presenta cómo la industria del aluminio ha conseguido fabricar latas más ligeras conservando todas sus propiedades. Evolución de la tasa de reciclado de envases de aluminio en España 2001-2010 [AR0 Reciclaje Aluminio, página 16] 4.2) Reciclado de envases de acero y de aluminio: Aluminio: [AR0 Reciclaje Aluminio, página 17] En cuanto a la utilización de latas de aluminio cabe destacar sus ventajas en comparación con otros envases: protegen el contenido durante largos periodos ante la entrada de oxígeno y contra la luz, son muy ligeras, permiten enfriar las bebidas rápidamente, son difíciles de romper, presentan una gran comodidad de manejo y ocupan muy poco espacio. Y lo más importante: son 100% reciclables y las tapas, tanto 14
  • en las latas de aluminio como en las de hojalata, son siempre de aluminio para permitir su apertura fácilmente. Cualquier producto de aluminio puede ser reciclado infinitas veces sin perder sus propiedades. Gracias al reciclado del aluminio, el material puede ser reutilizado tantas veces como sea necesario y con óptimas cualidades. El ciclo del reciclado empieza justo después de su producción ya que los recortes y restos de este proceso industrial se recuperan y reciclan directamente. La duración del ciclo de vida varía de acuerdo a cada producto. Por ejemplo, en el caso de las latas de aluminio utilizadas para envasar bebidas, la vida media es de 45 días aproximadamente, en cambio, la del aluminio utilizado en cables para el sector eléctrico es de 40 años. Acero: [HR2 Cifras del reciclado, página 17] Cerca del 60% de todo lo recuperado fue objeto, a lo largo de 2012, de un tratamiento específico de fragmentación y depuración y, en algunos casos, de desestañado electrolítico posterior. Esta actividad se engloba dentro de la iniciativa impulsada por Ecoacero y Ecoembes para mejorar la calidad de la chatarra de envases de acero. En las plantas fragmentadoras, el material es objeto de trituración y pasa por una serie de procesos de limpieza antes de ser sometido a separación magnética. El material resultante es de gran pureza, con un máximo de estaño del 0,2%. Estas instalaciones suministran a las acerías y fundiciones un material de muy alta tenencia en hierro, superior al 98%, y prácticamente exento de elementos impropios. Esta última cualidad permite reducir sensiblemente las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en el proceso de fusión, además de proporcionar un rendimiento metálico mayor. En comparación con el paquete de bote que llega a los hornos sin tratamiento alguno, y de acuerdo con los ensayos que se efectúan de manera periódica, los valores de monóxido de carbono (CO) son una quinta parte, los de dióxido de carbono (CO2) son tres veces y media menores y la concentración de metano (CH4) apenas llega a una cuarta parte. 15