Análisis de la aplicación en proyectos y los modelos comerciales de las tecnologías de restauración del suelo en sitios contaminados en nuestro país

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Este mensaje fue modificado por última vez por yinkuilin6868 el 25 de febrero de 2016, a las 09:23. En los últimos años, debido a la reestructuración de la estructura industrial del país y al acelerado proceso de urbanización, las ciudades grandes y medianas de todo el país han implementado políticas como “dejar atrás la industria pesada para dedicarse a la industria ligera” o “dejar las ciudades para establecerse en zonas industriales”. Como resultado, muchas empresas contaminantes que operaban en sectores como la química, la metalurgia, el petróleo, el transporte y la industria ligera fueron trasladadas o cerradas. En los terrenos abandonados tras el traslado de numerosas industrias, el suelo contaminado representa una amenaza para la salud de las personas que trabajan o viven en esa zona, ya que los contaminantes pueden afectarles directamente. A medida que la superficie afectada por la contaminación del suelo en nuestro país sigue aumentando, surgen zonas de alta contaminación de tipo complejo o mixto. Además, se observa una tendencia a que la contaminación se extienda desde las áreas urbanas hacia las rurales, y de forma local hacia regiones más amplias. De abril de 2005 a diciembre de 2013, el **Ministerio de Protección del Medio Ambiente y el Ministerio de Recursos Territoriales llevaron a cabo una investigación conjunta sobre el estado de contaminación del suelo en todo el país. Los puntos de estudio abarcaron todas las tierras cultivables, así como algunas zonas forestales, praderas, terrenos no utilizados y áreas destinadas a la construcción. Los resultados de la investigación indican que la situación del medio ambiente del suelo en todo el país no es nada alentadora. En algunas áreas, la contaminación del suelo es grave; la calidad del suelo en las tierras agrícolas también es preocupante. Los problemas relacionados con el suelo en las zonas abandonadas por la industria y la minería son evidentes. Las actividades humanas como las industriales y agrícolas, así como los altos niveles de contaminación natural, son las principales causas de la contaminación del suelo o de que sus niveles superen los límites permitidos. Dada la escasez de recursos terrestres y la frágil capacidad de carga del medio ambiente, llevar a cabo actividades de restauración y tratamiento de la contaminación del suelo puede ser una herramienta importante para que nuestro país logre un desarrollo sostenible y ecológico. Este artículo, basado en la situación de contaminación del suelo en nuestro país y en las características de los sitios contaminados, presenta el estado actual de la aplicación en proyectos nacionales de varias técnicas de restauración del suelo en dichos sitios. Se incluyen las características aplicables de estas técnicas, la estructura del sistema, el equipo necesario, ejemplos de proyectos realizados y los costos aproximados. Además, teniendo en cuenta las características actuales de la industria de restauración de suelos en nuestro país, se realizó un análisis sistemático del modelo de negocio de esta industria en los sitios contaminados a nivel nacional, así como de las direcciones de desarrollo futuras. 1 Estado actual de la aplicación en proyectos de las tecnologías para la restauración de suelos contaminados en nuestro país 1.1 Tecnologías de desorción 1.1.1 Aplicaciones en proyectos Las tecnologías de desorción se pueden dividir en desorción a temperatura ambiente y desorción térmica. La desorción térmica también se conoce como tecnología de desorción por calor. Según la temperatura de desorción, se puede distinguir entre desorción térmica a baja temperatura (cuando la temperatura del suelo es inferior a 315 °C) y desorción térmica a alta temperatura (cuando la temperatura del suelo es superior a 315 °C). En las aplicaciones de ingeniería a nivel nacional, la tecnología de desorción a temperatura ambiente consiste generalmente en apilar el suelo contaminado en montones alargados. A continuación, se utilizan equipos para revolcar esos montones, lo que permite que los contaminantes volátiles presentes en el suelo se eliminen por evaporación. Los sistemas y equipos utilizados en la tecnología de desorción térmica son relativamente complejos, como los sistemas de desorción térmica por rodillos, los sistemas de desorción térmica en lecho fluidizado, los sistemas de desorción térmica por microondas y los sistemas de desorción térmica por infrarrojos lejanos. En las obras nacionales, el sistema de desorción térmica por rodillos es el más utilizado. Este sistema está compuesto principalmente por un sistema de alimentación, un sistema de desorción térmica y un sistema de tratamiento de los gases de escape. La forma de calentamiento puede ser directa o indirecta. Por lo general, la temperatura del suelo durante el calentamiento directo es de 150 a 650 °C, mientras que en el caso del calentamiento indirecto, dicha temperatura está entre 120 y 530 °C. En las aplicaciones de ingeniería a nivel nacional, para garantizar la eficiencia del proceso de desorción térmica y reducir el consumo energético, es necesario pretratar el suelo antes de utilizarlo, de modo que su contenido de humedad sea inferior al 25%, y que el tamaño máximo de las partículas de suelo no supere los 50 mm. 1. 1. 2 Ejemplo de proyecto: Tras el cierre de una planta química, se realizó un estudio del sitio y una evaluación de riesgos. Se descubrió que el suelo del área estaba contaminado por compuestos orgánicos, principalmente VOCs y SVOCs. Los principales contaminantes eran el BTEX, los pesticidas a base de fósforo orgánico y los aromáticos policíclicos. El volumen total del área afectada era de aproximadamente 200,000 m³. Para los suelos ligeramente contaminados, se utiliza la técnica de desorción a temperatura ambiente; en cambio, para los suelos gravemente contaminados, se emplea la técnica de desorción térmica por rodillos, lo que permite calentar uniformemente el suelo a temperaturas entre 300 y 550 °C. La tasa de eliminación de contaminantes en la cámara de oxidación y combustión es superior al 99,9%. La concentración de contaminantes en el suelo una vez reparado alcanza los niveles deseados. El costo real del proyecto es de aproximadamente 1.000 yuanes por m³. 1.2 Técnicas de oxidación/reducción química 1.2.1 Aplicaciones en ingeniería Actualmente, en el ámbito nacional, los agentes de oxidación/reducción más utilizados en las técnicas de oxidación/reducción química son el reactivo de Fenton, los manganatos, los periosulfatos, el ozono, el sulfuro de hidrógeno, el bisulfato de sodio, el sulfato ferroso, el calcio polisulfuro y el hierro de estado cero. Entre ellos, los periosulfatos y el hierro de estado cero son los agentes de oxidación y reducción más utilizados tanto a nivel nacional como internacional. Las tecnologías de aplicación en ingeniería se pueden dividir en tecnologías de tratamiento in situ y tecnologías de tratamiento ex situ. El sistema de tratamiento ectópico incluye principalmente el pretratamiento del suelo, la mezcla de productos químicos y el sistema de impermeabilización. El sistema de pretratamiento consiste en triturar, tamizar el suelo contaminado o añadir agentes correctores, entre otros. Los equipos principales incluyen tolvas de trituración y tamizado, excavadoras, etc. El sistema de mezcla de productos químicos consiste en mezclar y agitar el suelo contaminado con dichos productos químicos. Los equipos principales incluyen máquinas para mejorar la calidad del suelo y mezcladores para suelos a poca profundidad. El sistema de impermeabilización es un tanque reactivo con capacidad de resistir la infiltración de líquidos, y que permite evitar que los equipos de mezclado lo dañen. Por lo general, se utiliza hormigón impermeable o membranas impermeables, junto con una capa de protección. El sistema de tratamiento in situ está compuesto principalmente por un sistema de preparación/almacenamiento de los productos químicos, un sistema de inyección y un sistema de monitoreo. El producto químico se inyecta en la zona contaminada a través de pozos de inyección. La cantidad y profundidad de estos pozos se determinan en función del tamaño de la zona contaminada y del grado de contaminación. Alrededor de los pozos de inyección, así como en los límites de la zona contaminada, se colocan pozos de monitoreo, con el fin de poder vigilar, tanto durante como después de la reparación, la distribución y el movimiento de los contaminantes en esa área, así como del producto químico utilizado. En suelos con baja permeabilidad, se puede utilizar la técnica de mezcla de suelos o la técnica de fracturación hidráulica para ayudar a que los productos químicos se distribuyan en el suelo de la zona contaminada. 2. 2 Ejemplos de proyectos: En una fábrica de producción de pesticidas, las investigaciones realizadas en el sitio y las evaluaciones de riesgo revelaron que los principales contaminantes eran la anilina orto-tolueno, el tolueno clorado y el 1,2-dicloroetano, entre otros contaminantes orgánicos. La superficie afectada por la contaminación del agua subterránea era de aproximadamente 6.000 m², y la profundidad de la contaminación llegaba a 18 metros. Teniendo en cuenta las características de los contaminantes presentes en el sitio, su concentración, las propiedades del suelo y las necesidades relacionadas con el desarrollo del proyecto, se optó por utilizar la tecnología de oxidación química in situ para tratar la contaminación del agua subterránea en las zonas donde no es posible realizar excavaciones. El costo de gestión operativa de todo el proyecto de restauración es de 2 000 a 2 500/m2. 1. 3 Técnicas de lixiviación química 1. 3.1 Aplicaciones en ingeniería En las aplicaciones de la técnica de lixiviación química, como lixiviantes para la contaminación orgánica se suelen utilizar surfactantes y solventes orgánicos; mientras que para la contaminación por metales pesados, los lixiviantes más comunes son ácidos inorgánicos, ácidos orgánicos y agentes quelantes. En el caso de una contaminación mixta por sustancias orgánicas y metales pesados, se puede considerar el uso combinado de ambos tipos de lixiviantes. La tecnología de aplicación en ingeniería también puede dividirse en tecnologías de tratamiento in situ y tecnologías de tratamiento ex situ. Sin embargo, en las aplicaciones de ingeniería en el país, debido a limitaciones como las condiciones del sitio, rara vez se utiliza la tecnología de tratamiento in situ; en su lugar, se prefiere utilizar técnicas de lixiviación química ex situ. El sistema de tratamiento exógeno incluye principalmente el pretratamiento del suelo, la tamización, el enjuague, la separación de suelo y agua, el tratamiento de aguas residuales y el sistema de control de gases volátiles. Los equipos principales incluyen dispositivos para el pretratamiento del suelo (como trituradoras, tamices, etc.), equipos de transporte (como transportadores helicoidales, transportadores por banda, etc.), equipos de tamizado físico (como tamices vibratorios húmedos, tamices de rodillos, etc.), equipos para el enriquecimiento del líquido mediante lixiviación (como tanques de mezcla para lixiviación, osciladores horizontales, equipos para la adición de sustancias químicas, etc.), equipos para la separación de suelo y agua y para la deshidratación (como tamices de deshidratación, filtros prensores, separadores centrífugos, etc.), sistemas de tratamiento de aguas residuales (como tanques de sedimentación, sistemas de tratamiento físico-químico, etc.), sistemas de transporte de lodo (como bombas de lodo, tuberías, etc.), y equipos de control automático. Esta técnica es más eficaz en suelos con partículas grandes donde se concentran los contaminantes (como grava, arena y arena fina, entre otros). Tratar suelos arcillosos resulta más difícil. El porcentaje de partículas finas en el suelo es un factor clave que determina la eficacia y el costo de esta técnica de restauración. Si el suelo contiene más del 25% de partículas arcillosas, el costo de la restauración aumentará; en tales casos, generalmente no se considera el uso de técnicas de lixiviación química. 1. 3. 2 Ejemplo de proyecto: Tras realizar investigaciones en el sitio y una evaluación de riesgos, se descubrió que en algunas zonas del suelo de una fábrica de pesticidas organoclorados existía contaminación por sustancias orgánicas. Los principales contaminantes eran el DDT y el HCH; las concentraciones máximas alcanzaron los 46,4 y 33,2 mg/kg, respectivamente. El volumen total del área afectada era de aproximadamente 1.000 m³. El suelo contaminado está compuesto principalmente por un estrato de material heterogéneo; el contenido de partículas gruesas (2 a 10 mm) es de aproximadamente el 58%, mientras que el contenido de partículas de arena (0,3 a 2 mm) es cercano al 25%. Las partículas finas (menos de 0,3 mm) representan alrededor del 17%. Teniendo en cuenta las características de los contaminantes presentes en el suelo, sus concentraciones y las propiedades del mismo, se optó por utilizar la técnica de lixiviación química para tratar este suelo contaminado. Tras la restauración, la tasa de eliminación de contaminantes en el suelo superó el 85%, cumpliendo así con los requisitos establecidos para la restauración. El costo operativo del sistema utilizado en el proyecto es de aproximadamente 300 yuanes/m³, mientras que el costo de los agentes utilizados para la lixiviación y el tratamiento de aguas residuales es de unos 240 yuanes/m³. 1.4 Técnicas de curado/estabilización 1.4.1 Aplicaciones en ingeniería Los materiales de reparación que se utilizan en las técnicas de curado/estabilización se dividen principalmente en tres categorías: adhesivos inorgánicos (cemento, materiales volcánicos, cal, apatita y escoria, entre otros), adhesivos orgánicos (arcillas orgánicas, asfalto, epoxi, poliésteres y ceras, entre otros), y aditivos especiales (carbono activo, agentes reguladores de pH, agentes neutralizantes y surfactantes, entre otros). Las aplicaciones en ingeniería incluyen dos técnicas de tratamiento: in situ y ex situ. En las aplicaciones industriales del país, se prefiere utilizar la técnica de curado/estabilización ex situ. El sistema de tratamiento ectópico incluye principalmente el pretratamiento del suelo, la adición de productos químicos y un sistema de mezclado. Los equipos principales incluyen dispositivos para la excavación del suelo (como excavadoras, etc.), equipos para regular la humedad del suelo (como bombas de transporte, pulverizadores, deshidratadores, etc.), equipos para triturar y tamizar el suelo (como trituradoras, tolvas de trituración, tamices vibratorios, tolvas de tamizado y trituración, etc.), y equipos para mezclar el suelo con productos químicos (como mezcladores de doble eje, mezcladores helicoidales de eje simple, mezcladores de tipo martillo-corte, etc.). Durante el proceso de reparación, el grado de mezcla entre el suelo y los productos químicos utilizados es un indicador clave para determinar si esta técnica podrá aplicarse con éxito. Cuanto más uniforme sea la mezcla, mejor será el efecto de solidificación/estabilización. Además, el pretratamiento del suelo mediante su trituración facilita una mezcla adecuada con los productos químicos. En general, se exige que el tamaño de las partículas de suelo después de su trituración no supere los 50 mm. 4.2 Ejemplo de proyecto: En un taller de galvanoplastia electrónica, tras realizar estudios del sitio y evaluaciones de riesgos, se descubrió que en la mayor parte de las áreas del terreno existía contaminación por metales pesados. Los principales contaminantes eran el cobre, el zinc y la plata; las concentraciones máximas alcanzaban los 1.560, 385 y 3.306 mg/kg, respectivamente. El volumen total del área afectada era de aproximadamente 2.000 m³. El suelo contaminado está compuesto principalmente por suelos arcillosos y limo-arcillosos, y la profundidad de la contaminación es de 1 a 4 metros. Teniendo en cuenta las características de los contaminantes presentes en el suelo, sus concentraciones y las propiedades del mismo, se optó por utilizar técnicas de solidificación/estabilización exógena para tratar el suelo contaminado. Después de la rehabilitación, el suelo cumplió con los requisitos establecidos. El costo total del proyecto fue de aproximadamente 600 yuanes por m³. 1. 5 Reparación conjunta: En algunas áreas de nuestro país donde existe contaminación del suelo, esta se presenta de forma compleja. Es difícil lograr resultados óptimos utilizando un único método de reparación; por lo tanto, es necesario desarrollar técnicas de reparación que combinen varios métodos diferentes [11]. Para la restauración de suelos contaminados de forma compuesta, se pueden utilizar combinaciones de técnicas como la desorción, la oxidación/reducción química, el lixiviado químico y la solidificación/estabilización. Por ejemplo, la técnica de lixiviación química se utiliza en la fase de pretratamiento de las reparaciones por solidificación/estabilización. Esta técnica permite eliminar eficazmente algunos de los contaminantes orgánicos volátiles y semivolátiles presentes en los contaminantes, lo que mejora el efecto de solidificación. Antes de realizar la reparación mediante oxidación química, se puede utilizar la técnica de desorción a temperatura ambiente para eliminar parte de los contaminantes orgánicos volátiles, reduciendo así el uso de agentes oxidantes y, en consecuencia, los costos de reparación. 2 Análisis del modelo de negocio en el sector de restauración de suelos contaminados en nuestro país. Durante el período del “12º Plan Quinquenal”, se destinaron aproximadamente 30 mil millones de yuanes en fondos fiscales federales para la restauración de suelos contaminados en todo el país. Según los expertos del sector, gracias a este monto, es posible que se atraiga capital tanto a nivel local como privado. De esta manera, el mercado de restauración de suelos podría alcanzar valores de cien mil millones o incluso un billón de yuanes. Sin embargo, aunque el mercado de la industria de restauración de suelos en nuestro país tiene un gran potencial, la falta de modelos comerciales adecuados hace que la escasez de fondos siga siendo un problema que obstaculiza el desarrollo de esta industria. Actualmente, en nuestro país, las fuentes de financiación para la industria de restauración de suelos son principalmente de tres tipos: “quien contamina, debe remediarlo”, “quien se beneficia, debe remediarlo” y “financiamiento externo”. 1) El modelo de “quien contamina, quien limpia” es aplicable a los sitios contaminados cuyo responsable de la contaminación está claro; este modelo corresponde al principio de “el contaminador paga”. En el caso de los sitios contaminados, se debe determinar con claridad, desde el punto de vista legal, quiénes son las entidades responsables. Dichas entidades serán las que deben financiar la restauración y recuperación de esos sitios. 2) “Quien se beneficia, quien gestiona”. Este modelo corresponde al principio de “quien beneficia, paga”. En este enfoque, se aprovechan al máximo los mecanismos del mercado: son los promotores o usuarios de las áreas contaminadas quienes deben financiar su restauración. El valor adicional que se obtiene al reutilizar esas tierras contaminadas sirve como recompensa comercial por la gestión y restauración del suelo contaminado. 3) El modelo de **financiación**: en los sitios contaminados donde no está claro quién es el responsable de la contaminación y donde falta un mecanismo adecuado para obtener ingresos, son las **autoridades nacionales** o las **autoridades locales** las que se encargan de recaudar los fondos necesarios para cubrir los costos de restauración de dichos sitios. Por razones históricas, los principales responsables de la contaminación del suelo en nuestro país son las diversas fábricas estatales. Tras varias rondas de reestructuraciones, las relaciones de propiedad de muchas de estas fábricas se han vuelto complejas, lo que hace imposible determinar quién es el responsable real de la contaminación. La financiación necesaria para reparar los sitios contaminados proviene únicamente del “modelo de inversión”, lo cual genera una enorme presión financiera. Cómo resolver el problema de la falta de fondos y mejorar la eficiencia en la gestión de la contaminación se ha convertido en un obstáculo para el desarrollo de la industria de restauración del suelo. Ante esta situación, el modelo PPP, que ha surgido en los últimos años, se ha demostrado adecuado para las condiciones de China, y tiene potencial para convertirse en un nuevo modelo de negocio en el sector de la restauración del suelo. El acrónimo PPP significa Public-Private-Partnership, es decir, colaboración público-privada. En términos generales, cualquier tipo de colaboración con instituciones privadas (como los modelos comunes BOT, BT y EPC) puede considerarse como un modelo PPP. Pero, en un sentido más estricto, el modelo PPP se refiere a **la colaboración con entidades privadas para compartir los riesgos**, otorgándoles la concesión para operar el proyecto, con el fin de compartir los beneficios de manera conjunta. Por ejemplo, en el año 2014, una empresa nacional especializada en la restauración del medio ambiente estableció una colaboración con el distrito de Yuetang, en la ciudad de Xiangtan. Las autoridades gubernamentales y la empresa formaron una compañía conjunta para abordar de manera integral la contaminación por metales pesados en los suelos de las zonas industriales de ese distrito. Una vez completada la restauración, esa área industrial se convertiría en un nuevo barrio ecológico. La empresa especializada en la restauración del medio ambiente obtendría ingresos de las transacciones inmobiliarias que tuvieran lugar posteriormente. “El “modelo Yue Tang” es una aplicación del modelo PPP. Consiste en utilizar la restauración del suelo como forma de obtener ingresos adicionales, lo cual permite superar los obstáculos financieros en el desarrollo de esta industria. Se introducen fondos provenientes de terceros, lo que mejora el mecanismo que va desde la restauración del suelo hasta la obtención de beneficios económicos. 3 Conclusión: En nuestro país, los recursos terrestres son escasos y el problema de la contaminación del suelo es grave. Gracias a las investigaciones, evaluaciones y trabajos de restauración que se han llevado a cabo en las principales ciudades en los últimos años, y al uso continuo de tecnologías y equipos avanzados importados del extranjero, la tecnología para la restauración de suelos contaminados ya se ha aplicado de manera práctica en nuestro país. Sin embargo, la adquisición completa de equipos y tecnologías ya existentes está sujeta a las protecciones de propiedad intelectual en el extranjero, lo que hace que los costos sean elevados. Además, existe el problema de la inadaptabilidad a las condiciones locales; por ello, es necesario realizar un análisis adaptado a las características de la contaminación del suelo en nuestro país. También es importante aprovechar las experiencias avanzadas del exterior y fortalecer la investigación y desarrollo de materiales y equipos de reparación a nivel nacional, con el objetivo de crear, lo antes posible, tecnologías, materiales de reparación y equipos de ingeniería con propiedad intelectual propia en nuestro país. A medida que nuestro país presta cada vez más atención al problema de la contaminación del suelo, las perspectivas para la industria de restauración del suelo son muy prometedoras. Sin embargo, la mayoría de los proyectos actualmente enfrentan la dificultad de contar con fondos suficientes para su ejecución. El modelo PPP representa una solución eficaz para superar este problema. En el futuro, con la implementación de impuestos ambientales en nuestro país y la promulgación del “Plan de Acción para la Prevención y Control de la Contaminación del Suelo”, las fuentes de financiación a nivel local se volverán más diversas. Por lo tanto, más proyectos de restauración de suelos contaminados se llevarán a cabo bajo el modelo PPP, lo cual acelerará el avance en esta área en nuestro país.