INFORME TECNICO SOBRE MINIMIZACION DE RESIDUOS EN UNA CURTIEMBRE |
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3.1. Etapa de ribera
3.2. Etapa de curtido
3.3. Etapa de acabado
3.4. Generación de residuos y sus características
El proceso productivo consiste en la transformación de la piel animal en cuero. Las pieles, luego de ser limpiadas de sus grasas, carnazas, y pelos o lanas, son sometidas a la acción de diferentes agentes químicos que interaccionan con las fibras del colágeno para obtener un cuero estable y durable. La figura 3.1 muestra el proceso productivo de una curtiembre que trabaja con pieles de ganado vacuno, los insumos químicos que emplea y los residuos que genera. La Oficina de Industria y Ambiente del PNUMA (1990) presenta una descripción detallada del proceso industrial y de sus residuos, los que se resumen aquí. El curtido de pieles caprinas sigue el mismo procedimiento que el vacuno, excepto que el primero no se somete a la divididora ya que es una piel más delgada.
Las operaciones y procesos para la producción de cuero se agrupan en tres etapas: etapa de ribera, etapa de curtido y etapa de acabado.
La estapa de ribera comprende aquellos procesos que permiten la eliminación del pelo o lana de la piel. Es la etapa que presenta el mayor consumo de agua y su efluente presenta un elevado pH. Devuelve el estado húmedo inicial a aquellas pieles que se conservaron antes de ser llevadas a la curtiembre; también permite la limpieza y desinfección de éstas antes de comenzar el proceso de pelambre. Este proceso emplea sulfuro de sodio y cal para eliminar la epidermis de la piel además del pelo que la recubre. Antes de comenzar con la etapa de curtido se procede al descarne, donde se separan las grasas y carnazas todavía unidas a la parte interna de la piel.
La etapa de curtido comprende las operaciones y procesos que preparan la piel para ser curtida y transformada en cuero; genera un efluente con pH bajo al final de la etapa. Los procesos de desencalado, desengrase y purga eliminan la cal, el sulfuro y las grasas contenidas en la piel y limpian los poros de la misma. El consumo de agua no es tan alto como en la etapa de ribera y su efluente tiene pH neutro. Los dos últimos procesos de esta etapa consumen el menor volumen de agua; el piquelado en un medio salino y ácido prepara la piel para el curtido con agentes vegetales o minerales. Al final de esta etapa se tiene el conocido "wet blue", que es clasificado según su grosor y calidad para su proceso de acabado.
La etapa de acabado comprende las operaciones y procesos que dan al cuero las características finales que requiere para la confección de diferentes artículos. En esta etapa se procede al recurtido, teñido, suavizado y pintado final del producto.
Las operaciones y procesos de las curtiembres generan residuos líquidos y sólidos que se distinguen por su elevada carga orgánica y presencia de agentes químicos que pueden tener efectos tóxicos, como es el caso del sulfuro y el cromo. Las variaciones en cuanto al volumen de los residuos y a la concentración de la carga contaminante se presentan de acuerdo a la materia prima procesada y a la tecnología empleada. Las operaciones y procesos de mayor importancia por la generación de residuos son:
El cuadro 3.1 presenta las características generales de los efluentes de curtiembre según PNUMA (1990). Por otro lado, la bibliografía (Cantera y Agelinetti, 1982; CETESB, 1978; Meinck et al. 1977; y Nemerow y Martínez de Basarán, 1977) demuestra que estos valores pueden variar significativamente. Esta variación depende en las diferentes recetas de los volúmenes de agua consumidos y el nivel de tratamiento de los efluentes antes de su descarga.
4.1. Efectos sobre los cuerpos de agua
4.2. Efectos sobre el alcantarillado y plantas de tratamiento de aguas residuales
4.3. Efectos sobre el suelo
4.4. Efectos sobre la calidad del aire
4.5. Efectos sobre la salud
4.6. Técnicas de minimización de residuos de curtiembres
4.7. Aplicación del principio de minimización de residuos en las curtiembres
Los residuos de las curtiembres pueden causar efectos negativos sobre el ambiente. La disposición de los residuos líquidos y sólidos, así como las emisiones gaseosas sobre cuerpos de agua, suelo y aire degradan la calidad ambiental de estos últimos y ocasionan daños muchas veces irreversibles.
También son conocidos los efectos sobre la salud del contacto directo con los insumos químicos utilizados en el proceso productivo con los residuos peligrosos que se generan. Los efluentes que contienen alta carga orgánica, sulfuro y cromo merecen atención prioritaria dentro de un programa de minimización en curtiembres debido a su alta carga contaminante.
Este capítulo presenta de manera resumida los impactos sobre el ambiente y la salud humana y describe algunas técnicas para la minimización de estos impactos. Está basado principalmente en la guía del PNUMA (1990), en la cual se presenta una descripción más detallada de estos temas.
Las aguas residuales cuando se descargan directamente a un cuerpo de agua ocasionan efectos negativos en la vida acuática y en los usos posteriores de estas aguas. Un cuerpo de agua contaminado disminuye el valor de su uso como agua para bebida o para fines agrícolas e industriales, afecta la vida acuática y los peces mueren por disminución del oxígeno disuelto. Por otra parte, si su uso es indispensable, los costos de tratamiento se tornan muy altos.
En el caso de las aguas subterráneas, su contaminación es más problemática y persistente porque su autodepuración es lenta debido a que no presenta corrientes que le confieran una adecuada aireación. Esto se agrava cuando es la única fuente de abastecimiento de agua para una población. Los efluentes no tratados de las curtiembres ocasionan salinidad en las aguas subterráneas debido a la alta concentración de cloruros.
Una evaluación sobre el potencial de contaminación de cuerpos de agua causada por efluentes de curtiembre en función de sus características principales muestra lo siguiente:
Los efluentes de curtiembres descargados a una red de alcantarillado provocan incrustaciones de carbonato de calcio y gran deposición de sólidos en las tuberías. La presencia de sulfuros y sulfatos también acelera el deterioro de materiales de concreto o cemento.
Si la carga contaminante presenta sustancias tóxicas y es lanzada a una planta de tratamiento, puede interferir con el proceso biológico de la planta. En lugares donde no existen plantas de tratamiento, estos contaminantes afectan la calidad del cuerpo receptor y causan su deterioro.
El suelo tiene cierta capacidad para neutralizar la carga contaminante recibida. Consecuentemente, la descarga de un efluente tratado puede ser beneficioso para la irrigación de un terreno agrícola. Sin embargo, los niveles de contaminación deben controlarse cuidadosamente para evitar el daño de la estructura del suelo, la consecuente disminución de la producción agrícola y la aceleración de la erosión. Por otra parte, debe tomarse en cuenta que la recuperación de un terreno deteriorado demanda un período largo de tiempo.
El suelo alrededor de estas industrias y de los sistemas de tratamiento de sus efluentes, así como el de las áreas de almacenamiento y disposición de sus residuos puede deteriorarse si no se toman medidas preventivas. De igual manera, el suelo contaminado podría interferir en futuros usos del mismo y contribuir a la contaminación de cursos de agua cercanos.
La descomposición de la materia orgánica, así como la emisión de sulfuro de las aguas residuales causan el característico mal olor de una curtiembre. Por ello, la localización de este tipo de industria es motivo de controversias en muchos países, de ahí que se les deba destinar áreas específicas.
Las emisiones de sulfuro provenientes del pelambre y de las aguas residuales, las emisiones de amoníaco y vapores de solventes que provienen del desencalado y de la etapa de acabado, así como las carnazas y grasas del descarne, son fuentes importantes de producción de olores que podrían eliminarse mediante un buen control de las operaciones de la industria.
El riesgo para la salud se presenta por el manejo descuidado de los insumos químicos que se emplean en el proceso de producción de cueros, así como por una inadecuada disposición de los residuos al interior y fuera de la planta industrial.
El riesgo de accidentes por derrames de insumos químicos empleados en el proceso productivo y que pueden causar daño a la salud de los trabajadores, demanda un especial cuidado en el transporte, almacenamiento y manipulación de estos productos. El sulfuro de sodio, las sales de cromo, las bases o álcalis, los ácidos, así como los solventes y pesticidas, son algunos de los insumos que requieren un manejo cuidadoso porque pueden causar intoxicaciones o accidentes a los empleados expuestos a ellos. El buen manejo de los insumos químicos al interior de la industria debe formar parte de un programa de control de la producción industrial. El Cuadro 4.1 presenta un listado de los principales productos químicos utilizados en las tres etapas del proceso industrial.
También existe el riesgo que algunos residuos dentro de la industria sean nocivos para la salud de los trabajadores, tal es el caso de aquellos que contienen sulfuro, potenciales formadores de gas sulfhídrico que muchas veces ha provocado desmayos y accidentes fatales durante la limpieza de canaletas y tanques recolectores de efluentes. Los gases o vapores de solventes de la etapa de acabado son también nocivos para la salud si son inhalados por largos periodos de tiempo.
En el Cuadro 4.2 se muestran algunos valores de la concentración de gas sulfhídrico en el aire y su efecto sobre la salud, en rangos que han sido estudiados.
4.6.1. Técnicas de control en el proceso de producción
4.6.2. Técnicas de control en la selección de equipos
4.6.3. Técnicas de reutilización de los baños descartados
4.6.4. Uso de residuos sólidos y subproductos
La minimización de residuos dentro de las curtiembres puede conseguirse:
En el anexo I se presenta una lista de instituciones que ofrecen asesoría e información sobre técnicas de minimización de residuos y tratamiento de efluentes de las curtiembres.
El deseo de reducir la carga contaminante debe inducir al industrial a seleccionar el uso de productos menos contaminantes, especialmente cuando elige detergentes y productos auxiliares de recurtido y engrase. Existen productos que reemplazan el sulfato de sodio (generador de altas cargas contaminantes), como por ejemplo el sulfato de dimetilo y el dióxido de cloro, los cuales son productos enzimáticos. Asimismo, se puede sustituir el sulfato de amonio (NH4)2 SO4 (desencalante) por dióxido de carbono (CO2), reduciendo de esta manera las concentraciones de amonio y sulfato en el efluente. También se puede usar tensoactivos biodegradables en los procesos.
El conocimiento preciso del proceso de curtido permite determinar formulaciones óptimas. Sin embargo, para asegurar la efectividad del proceso de curtido, generalmente se utilizan recetas con exceso de productos que incrementan la carga contaminante. La CETESB (1989) demostró que 80% de la cal utilizada permanece en las aguas residuales y que el porcentaje de cromo descartado oscila entre 30-60% de la cantidad inicial utilizada. Se ha demostrado también que la cantidad de cal que generalmente se usa es de 3-4% del peso de la piel, pudiéndose reducir a la mitad sin afectar la calidad del producto.
Las operaciones de lavado son las que generan mayor cantidad de agua, puesto que generalmente se realizan en forma continua. Se ha logrado demostrar que los lavados en forma discontinua con un volumen fijo de agua, ahorran 63% del volumen utilizado en los lavados continuos (CETESB, 1989).
El reuso de baños de lavado es también una buena práctica para reducir el consumo de agua en la etapa de ribera, por ejemplo, el efluente del segundo lavado después del pelambre puede ser utilizado para un primer lavado de este proceso. Asimismo, el baño de remojo puede ser reutilizado en un pre-remojo.
Otro factor importante en un programa de minimización es el equipo utilizado, en este caso los fulones, botales o cilindros rotatorios. A continuación se mencionan las condiciones óptimas de trabajo que pueden ser consideradas.
Las investigaciones y proyectos desarrollados en la reutilización de baños se han centrado en el reuso de los efluentes de los procesos de pelambre y curtido. Este hecho se justifica porque la etapa del pelambre es la que aporta mayor carga contaminante (80% de la DBO) y el efluente del curtido es el de mayor toxicidad. Existen diversas técnicas para realizar los baños, entre las cuales se pueden mencionar:
Los residuos sólidos reutilizados generalmente son los retazos de cuero, las carnazas y grasas. Los retazos se utilizan en la confección de carteras, pelotas y accesorios. Las carnazas y grasas se utilizan para producir pegamentos, gelatina y jabón.
Desde hace varios años y en diferentes países se ha venido aplicando el principio de minimización de residuos en este sector industrial. Gómez et al. (1978) realizaron una investigación a escala de laboratorio y piloto con resultados altamente positivos. Para el pelambre se desarrollaron métodos de separación de sólidos hasta lograr el sistema más eficaz. Para el curtido se siguieron dos técnicas. La primera consistió en la separación del cromo por precipitación con hidróxido de sodio; el precipitado se separa por filtración, se vuelve a disolver con ácido sulfúrico y se obtiene una solución que puede ser reutilizada. La segunda técnica consistió en el reuso directo de los baños de curtido, previa filtración y ajuste de la concentración de cromo a los niveles de operación. El ahorro de sulfuro de sodio fue de 54%; se obtuvo una reducción de 70% en el consumo de agua, una reducción de 75% en el efluente de esa sección y una reducción de más de 90% en la concentración de sulfuro de sodio en el efluente (de 2,7 g/l a 0,2 g/l). El ahorro de materia prima para el curtido fue de 27%; se obtuvo una reducción de 80% en el consumo de agua, una reducción de 7% del efluente de esa sección y una reducción de 65% de la concentración de cromo en el efluente (de 3,5 g/l a 1,3 g/l).
CETESB (1980) caracterizó cualitativa y cuantitativamente los residuos generados por las curtiembres en el estado de Sao Paulo. Se propuso algunas técnicas empleadas para el buen uso de los productos químicos y el aprovechamiento de los residuos que contienen alto valor proteínico. Para el caso de los baños de pelambre, se recomendó la recuperación de sulfuro mediante procesos de filtración, ultrafiltración y precipitación por adición de ácido sulfúrico. En este último caso, se sugirió el almacenamiento en un tanque con agitación para liberar el H2S gaseoso, el cual puede recuperarse utilizando una columna de absorción con circulación de hidróxido de sodio. Este método permite recuperar 90% del sulfuro presente en la descarga del baño. La recuperación de baños de curtido se puede efectuar mediante una separación previa de los sólidos gruesos, seguida de una precipitación con hidróxido de magnesio, cal, hidróxido de sodio o carbonato de sodio. Luego el precipitado de hidróxido de cromo puede separarse por filtración y volver a disolver con ácido sulfúrico.
Caicedo y Vargas (1982) realizaron un estudio para lograr una solución integral en Villapinzón, en el departamento de Cundinamarca, Colombia, en él se proponía:
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b. c. d. |
Collivignarelli y Barducci (1984) mencionan experiencias desarrolladas para la industria de curtiembre italiana. La recuperación del sulfuro de sodio se llevó a cabo mediante sedimentación, centrifugación y ultrafiltración; en este caso, la ultrafiltración permitió una recuperación de 80% de Na2SO4. Se construyó una planta centralizada en La Toscana que permitió el ahorro de 50% del costo de este insumo. Asimismo, recuperaron energía por digestión anaerobia de los lodos generados en el tratamiento del efluente restante y obtuvieron un lodo digerido libre de cromo que fue utilizado como acondicionador de suelos. Además produjeron gelatinas y pegamentos a partir de los restos de carnaza.
Chiu (1987) presenta el estudio de caso de una pequeña industria de cueros en Hong Kong, donde el elevado costo de tratamiento de sus efluentes provocó que la industria se preocupara por mejorar su proceso productivo. El resultado final permitió a la industria invertir en la compra de nueva maquinaria automatizada que ha mejorado su manejo y operación para obtener un cuero de mejor calidad. El costo de tratamiento de efluentes ha sido absorbido en forma efectiva y sólo representa un mínimo porcentaje del costo total.
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