Emisión de contaminantes

Índice

• Contexto ……………………………………………………………………………………………………………………… 1
• Descripción de proceso ……………………………………………………………………………………………….. 2
• Factores de emisión…………………………………………………………………………………………………….. 6
• Nivel de Actividad ……………………………………………………………………………………………………….. 8
• Resultado de Emisiones …………………………………………………………………………………………………9
• Conclusiones …………………………………………………………………………………………………………………10

Contexto

El aluminio es un metal no ferroso, que desde mediados del siglo XX es el que más se utiliza industrialmente después del acero. Este metal posee una combinación de propiedades que lo hacen muy útil en ingeniería de materiales, tales como su baja densidad(2700 kg/m³) y su alta resistencia a la corrosión. Mediante aleaciones adecuadas se puede aumentar sensiblemente su resistencia mecánica (hasta los 690 MPa). Es buen conductor de la electricidad y del calor, se mecaniza con facilidad y es muy barato. Por las propiedades favorables mencionadas es que el aluminio es utilizado en la industria alimenticia, del transporte y construcción.

La principal forma de producción del aluminio se denomina primaria, y consiste en su extracción de la bauxita. Este mineral, compuesto mayoritariamente por óxidos de aluminio hidratados, es abundante y se encuentra principalmente en áreas tropicales y subtropicales: África, Antillas, América del Sur y Australia. Entre el 85 y 95% de la bauxita extraída por la minería es utilizada para la producción de aluminio. La producción primaria mundial  en 2013 fue de 47,1 millones de toneladas.

La otra vía de producción es la secundaria, que es simplemente el reciclado del aluminio ya utilizado. Este último puede consistir en subproductos de los procesos de fabricación de los materiales de aluminio, o chatarras de piezas viejas ya usadas.

Debido a la emisión de contaminantes atmosféricos, las plantas de producción suelen situarse lejos de grandes conglomerados urbanos. Sumado a esto, para el caso de la producción primaria, se debe localizar en una zona donde la energía eléctrica sea barata y abundante. Un ejemplo de producción primaria, donde se decidió tomar los datos, lo constituye la planta de Aluar.

Descripción del proceso

La producción primaria de aluminio es un proceso que se lleva a cabo en dos fases. En la primera (proceso Bayer), mediante una serie de tratamientos físicos y químicos, se  transforma la bauxita en alúmina (óxido de aluminio, Al2O3). En una segunda fase (proceso Hall-Héroult), la alúmina se emplea para la obtención de aluminio electroquímicamente.

En el proceso Bayer, se utilizan tratamientos de molienda, digestión, filtración, disolución, refrigeración, precipitación y secado. En el primer paso se calienta la bauxita con soda cáustica a alta presión (30 atm) y temperatura entre (100 y 320 ºC) y se obtiene aluminato sódico^[1].

[pic 1]

En un segundo paso el aluminato obtenido se hidroliza para tener cristales de alúmina, que se calcinan a 1000 ºC formando el óxido de aluminio en polvo.

Finalmente, mediante un proceso electrolítico, el óxido de aluminio se convierte en aluminio metálico. Previamente a la electrólisis, la alúmina es mezclada con criolita (fluoruro de sodio-aluminio, Na3AlF6) para disminuir su punto de fusión a menos de 1000°C. Luego, mediante corriente continua dentro de una celda, la alúmina se descompone en aluminio metálico y oxígeno molecular. Éste último se forma en el ánodo de grafito, por ende atacándolo y formándose dióxido de carbono:

[pic 2]

Haciendo referencia a la celda utilizada para la electrólisis mencionada en el párrafo anterior, se pueden encontrar tres tipos: celdas de ánodos precocidos (PB), espárrago horizontal

Celda de ánodo Soderberg  (HSS), y el perno vertical de celda de ánodo Soderberg (VSS). La mayor parte del aluminio en los Estados Unidos se procesa utilizando celda de ánodos precocidos, por ende en este trabajo se trabaja con este tipo de celda.^[2]

A lo largo del proceso, se producen varios contaminantes de la atmósfera. En primer lugar, la molienda y la calcinación generan material particulado, que también se produce posteriormente en la electrólisis. En ésta última, se generan también dióxido de carbono, monóxido de carbono, dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno y fluoruro de hidrogeno. Éste último también es generado previamente en la fabricación del ánodo. Además, el proceso requiere un alto consumo energético, lo que implica contaminación indirecta si la energía fue obtenida a partir de combustibles fósiles.

El proceso de producción secundaria de aluminio también ocurre en dos etapas, una de pretratamiento de la chatarra y otra de refinación. Ésta última tiene lugar dentro de un horno, generalmente de reverbero, en donde se funde la materia pretratada. Al igual que en la producción primaria, para facilitar la fundición se mezcla el material con un fundente, que consiste generalmente en una mezcla de cloruros metálicos como NaCl y KCl.

En este proceso, particularmente en el horno, se generan emisiones, principalmente de material particulado y dioxinas. Éstas son compuestos clorados formados a partir de procesos de  combustión.  La exposición a ellas, incluso a niveles bajos, puede causar efectos significativos sobre la salud humana, afectando a órganos como el corazón, hígado, piel y la glándula de tiroides, llegando incluso a provocar cáncer reproductivo.

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