Cómo el desarrollo de la química del carbón puede resolver los problemas de tratamiento de aguas residuales

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Xu Yanhua es el decano del Instituto de Ciencias Ambientales y Ingeniería de la Universidad Técnica de Nanjing. Es también supervisor de doctorados y experto especial designado dentro del “Plan de Mil Expertos”. Forma parte del comité encargado de los asuntos relacionados con la química del carbón, así como del consejo directivo de la Sociedad para el Desarrollo Sostenible. Además, es director del Laboratorio de Ingeniería para la Transformación Limpia del Carbón y la Reducción del Consumo de Agua en la industria petrolera y química de China. También ocupa el cargo de director del Centro de Investigación en Control de la Contaminación Química y Tecnologías de Respuesta ante Emergencias en la provincia de Jiangsu. Se dedica principalmente a la investigación y desarrollo de nuevas tecnologías, materiales y equipos para el control de la contaminación del agua en la industria, así como a la gestión de los gases industriales tóxicos y malolientes. Ha liderado la realización de varios proyectos importantes dentro del programa “863”, además de otros proyectos relacionados con el agua y la innovación tecnológica. Ha recibido 5 premios por logros científicos a nivel provincial y ministerial (incluyendo 2 premios de primer nivel). Es un experto reconocido en el campo del control de la contaminación química y la reducción del consumo de agua en la industria en China. Desde principios de este año, las evaluaciones ambientales de varios proyectos relacionados con la química del carbón han sido rechazadas por el Ministerio de Protección Ambiental. Para que los proyectos de química del carbón puedan desarrollarse, los problemas ambientales son un obstáculo insalvable. ¿Cuáles son las dificultades actuales relacionadas con los problemas ambientales en la industria del carbón? ¿Qué soluciones efectivas existen? Con estas preguntas en mente, el periodista realizó una entrevista especial al profesor Xu Yanhua, experto reconocido en el control de la contaminación industrial y en la reducción del consumo de agua en China, así como director del Departamento de Medio Ambiente de la Universidad Técnica de Nanjing. No estoy de acuerdo con la prohibición total de los estanques de evaporación. Periodista: ¿Qué opina usted sobre los problemas ambientales que plantea la industria química basada en el carbón en la actualidad? Xu Yanhua: Hace poco participé en una investigación especial sobre las empresas de la industria química basada en el carbón en cuatro provincias del oeste, organizada por la Federación China de la Industria Petrolera y Química. En dicha investigación nos centramos especialmente en los problemas ambientales a los que se enfrenta esta industria. Después de 7 u 8 días de investigación, mi impresión general es de sentimientos encontrados. Es alentador que muchas empresas de química del carbón hayan logrado avances significativos en la localización y el desarrollo a gran escala de tecnologías y equipos clave como la gasificación y la conversión. Algunas zonas especializadas en la química del carbón han llevado a cabo exploraciones activas y fructíferas en materia de cogeneración de energía eléctrica a partir del carbón, desarrollo de productos derivados del carbón, así como en la complementariedad y coexistencia entre la química del carbón y la química petrolera. Lo preocupante es que el sector se enfrenta a problemas ambientales muy graves; la escasez de agua y la contaminación del agua se han convertido en limitaciones clave para su desarrollo. Algunas regiones que están desarrollando intensamente la química del carbón padecen, por un lado, una grave escasez de recursos hídricos y, por otro, una ecología frágil que no permite una capacidad ambiental suficiente. Algunas empresas afirman en sus informes que logran cero emisiones de aguas residuales, pero los procesos reales de tratamiento y el destino de estas aguas no están claros, por lo que resultan difíciles de verificar. Debido a la falta de mecanismos eficaces de supervisión y control, resulta difícil conocer el verdadero nivel de tratamiento de las aguas residuales por parte de las empresas, así como la tasa de reutilización de las aguas y el consumo de agua por unidad de producto. La situación es preocupante. Periodista: El problema de contaminación en el desierto de Tengger ha hecho que los estanques de evaporación se conviertan en el blanco de todas las críticas. Se dice que algunos proyectos de química del carbón fueron rechazados precisamente debido a la instalación de estanques de evaporación. ¿Qué opina al respecto? Xu Yanhua: El propósito inicial de instalar estanques de evaporación era poder manejar aguas residuales con alto contenido de sales y bajo nivel de demanda química de oxígeno. En las regiones del noroeste de nuestro país, donde la evaporación es alta, se puede utilizar la energía solar para concentrar los aguas residuales mediante evaporación natural. De esta manera, se pueden **ahorrar los costos de inversión en instalaciones de evaporación, así como los costos operativos relacionados con el proceso de evaporación y cristalización**. Para los proyectos de química del carbón que requieren grandes inversiones pero tienen un rendimiento bajo, la instalación de estanques de evaporación ofrece una solución práctica para que las empresas puedan tratar aguas residuales altamente salinas a bajo costo. Lamentablemente, algunas empresas confunden erróneamente los estanques de evaporación con tanques de almacenamiento temporal de aguas residuales o tanques para casos de emergencia, vertiendo en ellos grandes cantidades de aguas residuales altamente concentradas. En algunos casos, esto incluso ha causado daños al medio ambiente, lo cual va en total contra el propósito original por el cual se aprobaron la construcción de dichos estanques. En algunos lugares, por lo tanto, se prohibieron por completo los estanques de evaporación, exigiéndose a las empresas que lograran una emisión nula de aguas residuales. En mi opinión, las causas de los accidentes de contaminación en los estanques de evaporación son múltiples; la culpa no recae en los propios estanques. La falta de supervisión adecuada y políticas inadecuadas son algunas de las causas principales. Las aguas residuales con un bajo contenido de demanda química de oxígeno, baja toxicidad y alto contenido de sal en los estanques de evaporación, generalmente no causan un impacto significativo en el ecosistema. Por lo tanto, una decisión de carácter general respecto a los estanques de evaporación presenta ciertos problemas en términos de cientificidad, razonabilidad y viabilidad práctica. Lo importante es saber cómo reforzar la supervisión y el control, para garantizar que la calidad y la cantidad de las aguas residuales que se vierten en los estanques de evaporación cumplan con los requisitos establecidos. Además, sería necesario establecer políticas adecuadas para imponer cargos adicionales a aquellas empresas que superan los límites permitidos en cuanto a emisiones, o bien aplicar sanciones contra ellas. Por otro lado, se deberían ofrecer subsidios y recompensas a las empresas que logran reducir sus emisiones dentro de los límites establecidos. Asimismo, sería conveniente aplicar tarifas progresivas según el consumo de agua por parte de las empresas, tomando como referencia un consumo de agua establecido. Estas medidas ayudarían a cambiar la situación actual, en la que las empresas del sector químico basado en el carbón abusan de los estanques de evaporación, sin tener ninguna presión ni incentivo para ahorrar agua y reducir sus emisiones. Lograr emisiones cercanas a cero es una opción más científica y razonable. Periodista: Actualmente, en la industria todavía hay controversias respecto a las emisiones nulas y las emisiones cercanas a cero. ¿Cuál es su opinión? Xu Yanhua: Las emisiones nulas de aguas residuales significan que no se elimina ningún tipo de agua o líquido residual fuera de la planta; en otras palabras, ni siquiera el agua salada concentrada puede ser eliminada. Toda el agua salada concentrada debe ser evaporada y cristalizada. Sin embargo, depender de dispositivos de evaporación para la desalinización por evaporación implica costos de inversión y operación que las empresas a menudo tienen dificultades para asumir, y actualmente no existe una solución adecuada para los sales cristalizados. Según las normas ambientales vigentes, estos residuos de sal se consideran desechos peligrosos, por lo que deben ser gestionados por unidades especializadas en la eliminación de desechos peligrosos. Debido a los altos costos de eliminación, no solo las empresas sufren una gran carga económica, sino que también, debido a la insuficiente capacidad para tratar los residuos peligrosos en muchos lugares, resulta difícil realizar su eliminación in situ. Recientemente, algunas instituciones han intensificado sus investigaciones en la tecnología de cristalización selectiva de aguas residuales con alto contenido de sal, con el objetivo de aprovechar esos sales cristalizados. Sin embargo, estas investigaciones aún se encuentran en la fase de pruebas a pequeña y mediana escala; es necesario examinar más a fondo su viabilidad técnico-económica y su aplicabilidad en proyectos reales. Teniendo en cuenta las circunstancias mencionadas, y considerando las necesidades de protección del medio ambiente, la capacidad real de las empresas químicas relacionadas con el carbón para tratar las aguas residuales, así como el nivel actual de las tecnologías de protección ambiental, creo que sería más científico, razonable y viable implementar un sistema de recolección separada de las aguas residuales, su tratamiento según su calidad y una optimización de todo el proceso. De esta manera, las pequeñas cantidades de aguas residuales con alto contenido de sales y bajo consumo de oxígeno químico podrían ser tratadas en estanques de evaporación, logrando así una emisión casi nula de aguas residuales. La tecnología es clave para lograr emisiones cercanas a cero. Periodista: ¿Cuáles son sus sugerencias para lograr emisiones cercanas a cero en las aguas residuales generadas por la industria del carbón? Xu Yanhua: Actualmente, los proyectos relacionados con la industria del carbón todavía enfrentan muchos problemas en lo que respecta a las emisiones cercanas a cero de sus aguas residuales. En primer lugar, el diseño del tratamiento de aguas residuales y el diseño de los procesos principales generalmente no son realizados por la misma empresa; por lo tanto, los trabajos de diseño están desconectados entre sí y no hay una integración adecuada entre ellos. En el caso de un proyecto con emisiones cercanas a cero, el sistema de tratamiento de aguas residuales está estrechamente vinculado y acoplado al equipo de producción principal. Los puntos de uso de agua, los puntos de generación de contaminantes, los puntos de reutilización de aguas intermedias, así como la recolección, tratamiento y reutilización de aguas residuales, deben formar un todo orgánico. Solo considerando de manera integral y diseñando de forma sincronizada el tratamiento de las aguas residuales y el diseño del proceso principal, es posible lograr emisiones cercanas a cero en el verdadero sentido de la palabra. En segundo lugar, los procesos existentes de tratamiento de aguas residuales presentan problemas generalizados en términos de especificidad y eficacia. Los proyectos de conversión del carbón en gas (hornos Ruhrgas o hornos de gasificación Ruhrgas con escoria líquida británica), conversión del carbón en petróleo (liquefacción directa) y producción de coque de carbón suelen generar aguas residuales tóxicas que contienen altas concentraciones de fenoles y amoníaco. Los procesos tradicionales de tratamiento, basados en un “pretratamiento simple seguido de tratamiento biológico”, a menudo resultan insuficientes para un funcionamiento estable y eficaz. Incluso con un tratamiento de membranas y una desalinización por evaporación adecuados, resulta difícil lograr emisiones casi nulas. Un problema técnico destacado es la falta de un preprocesamiento adecuado. Elegir técnicas de pretratamiento eficaces y económicas para degradar de manera eficiente las grandes cantidades de compuestos orgánicos tóxicos presentes en las aguas residuales, puede mejorar significativamente la eficacia y la estabilidad operativa de los sistemas de tratamiento biológico posteriores. En las aguas residuales mencionadas, a menudo no solo hay altas concentraciones de toxinas orgánicas, sino también grandes cantidades de sustancias oleosas y partículas en suspensión (polvo de carbón, ceniza de carbón). Esto provoca la formación de incrustaciones y obstrucciones en los dispositivos de recuperación de fenoles y amoníaco, lo que impide que el sistema funcione de manera estable. Por lo tanto, es necesario adoptar técnicas de pretratamiento eficaces y económicas para eliminar de manera eficiente las grandes cantidades de sustancias oleosas y sólidos en suspensión presentes en las aguas residuales, antes de que lleguen a la unidad de recuperación de fenol y amonio. Esto permitirá garantizar el funcionamiento eficiente y estable del equipo de recuperación de fenol y amonio, así como del sistema posterior de tratamiento de aguas residuales. Una vez más, en los procesos actuales de tratamiento de aguas residuales suele haber problemas de fragmentación tecnológica y baja integración. En los proyectos actuales de química del carbón, existen varias unidades que se implementan por separado; además, existe una falta de compatibilidad entre las tecnologías de cada unidad, lo que dificulta su conexión eficaz y reduce su nivel de integración. Algunas empresas no gestionan adecuadamente la separación de las aguas residuales, no realizan una recolección clasificada de las mismas ni un tratamiento adecuado según su calidad. Dan prioridad al tratamiento final, pero descuidan el ahorro de agua en el proceso. En mi opinión, para lograr un uso más eficiente del agua y reducir su consumo, es necesario mejorar los procesos de tratamiento de aguas en todo su ciclo. Además, se deben aplicar los principios de la ingeniería de sistemas, así como adoptar activamente la tecnología de “puntos críticos de agua”. De esta manera, se podrá fomentar el uso escalonado del agua y su reutilización según su calidad. Sobre esta base, se establece un equilibrio hídrico en toda la planta, se construye una isla de aguas residuales y se logra una gestión flexible del agua reutilizada en toda la planta.