Caracterización de residuos sólidos en la industria cerámica y su relación con las Mejores Técnicas Disponibles (MTDs) Valeria Ibáñez-Forés, Ana Gómez-Parra, Mª Dolores Bovea*, Antonio Gallardo, Francisco J. Colomer *[email protected]

Resumen El objeto de este trabajo es realizar una caracterización de los residuos sólidos, tanto peligrosos como no peligrosos, producidos en la industria cerámica. Para ello, se ha analizado los residuos sólidos procedentes de más de 40 empresas fabricantes de pavimento y revestimiento cerámico en España. Tras su asignación a m2 de baldosa cerámica producida, se han caracterizado de acuerdo al código LER y RD 952/1997, y distribuido entre los procesos unitarios en que puede dividirse la producción de dichas baldosas. Finalmente, se han estudiado las Mejores Técnicas Disponibles (MTDs) propuestas en el documento BREF sectorial correspondiente, y se ha realizado una selección de las más adecuadas para su implantación en cada proceso unitario.

Palabras clave: industria cerámica, mejores técnicas disponibles, MTD, residuos sólidos 1. Introducción Hasta el inicio de la crisis económica mundial en 2008, la cerámica española representaba el 40% de la producción europea de pavimento y revestimiento cerámico [1]. Dicha industria está muy concentrada territorialmente, y más del 90% de la producción nacional procede de la Comunidad Valenciana, concretamente del área delimitada por un radio de unos 30 kilómetros en torno a Castellón, la capital de provincia del área de La Plana [2] y [3]. La elevada concentración industrial y la cada vez más exigente legislación europea en materia medioambiental [4] y [5], requieren la aplicación de medidas de seguimiento y control para la gestión y reducción del impacto ambiental producido por las altas tasas de generación de residuos, vertidos y emisiones atmosféricas en la zona. El objetivo principal de este estudio es analizar la generación y la gestión de los residuos peligrosos (RP) y no peligrosos (RNP), producidos por el sector cerámico español, a partir de datos procedentes de 40 azulejeras localizadas en la provincia de Castellón. Concretamente, se pretende: 1. inventariar los residuos (RP y RNP) generados, caracterizándolos en función de las normativas vigentes españolas; 2. Identificar la etapa u origen de generación de cada residuo a lo largo del proceso de fabricación de la baldosa; 3. Proponer medidas para minimizar la generación de residuos en planta; y 4. Sugerir técnicas de valorización in situ para aumentar la sostenibilidad de su ciclo de vida. Para ello, se ha seguido la metodología mostrada en la Figura 1.

Hacia la sustentabilidad: Los residuos sólidos como fuente de energía y materia prima © 2011 pp 36-41 ISBN 978-607-607-015-4

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METODOLOGÍA 1º.

RECOGIDA DE DATOS

Autorizaciones Ambientales Integradas (AAI) 40 EMPRESAS

Visitas a las empresas + Entrevistas + Cuestionarios

2º.

TRATAMIENTO DE LA INFORMACIÓN

Unidad Funcional

m² de baldosa

Análisis de los datos  Medidas de tendencia central y dispersión

CARACTERIZACIÓN DE RP Y RNP

3º.

Según..

5º.

4º.

ASIGNACION A PROCESOS UNITARIOS

Orden MAM 304/2002

Análisis del Origen de Producción

RD 952/1997

Criterios de Asignación

PROPUESTA DE GESTIÓN DE LOS RP Y RNP

PROPUESTA DE TÉCNICAS DE MINIMIZACIÓN DE RESIDUOS

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PROPUESTA DE TÉCNICAS DE VALORIZACIÓN IN-SITU

Figura 1. Metodología empleada

2. Descripción del proceso de fabricación de la baldosa cerámica El principal producto fabricado por las empresas del sector cerámico de la región de La Plana es el gres esmaltado producido mediante monococción. En dicha técnica de producción se identifican ocho procesos unitarios mostrados en la Figura 2. El proceso comienza con la recepción en planta de las arcillas previamente molidas y atomizadas. Dicho polvo granulado alimenta a las prensas que conforman la pieza según la forma y espesor elegidos. Una vez conformadas, las piezas son secadas, dando paso a lo que se le denomina bizcocho. En el proceso de monococción, el secado da paso a la fase de engobe y esmaltado. Ésta consiste en la aplicación de varias capas de esmaltes, con diferente composición según el modelo a elegir, encargadas de embellecer la pieza y de aportarle las características técnicas superficiales deseadas. Seguidamente, las piezas se introducen en un horno para su cocción en ciclos más o menos rápidos y temperaturas más o menos elevadas según el tipo de producto a fabricar. La última fase de la fabricación es la clasificación, embalaje y paletizado de las piezas en función de su calidad. Este proceso asegura la conservación del producto durante su almacenamiento y distribución.

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1) RECEPCIÓN DE MATERIAS PRIMAS

ARCILLAS

Almacenamiento Materia Prima

PROD. QUÍMICOS

2) PRENSADO 3) SECADO BIZCOCHO

4) LINEA DE ESMALTADO

ESMALTADO

PREPARACIÓN DE ESMALTES

BIZCOCHO ESMALTADO

5) LINEA DE COCCIÓN

HORNOS

BALDOSA COCIDA

PRE-CALENTAMIENTO

ALMACENAMIENTO INTERMEDIO

6) CLASIFICACIÓN Y EMBALAJE

8) PROCESOS AUXILIARES:

7) ALMACENAMIENTO

- Mantenimiento - Oficinas - Laboratorio

EXPEDICIÓN

Figura 2. Diagrama de proceso de la fabricación de baldosas cerámicas mediante monococción

3. Generación y caracterización de RP y RNP Las Tablas 1 y 2 recogen la caracterización, según la Orden MAM 304/2002 (Código LER), el Real Decreto 952/1997 y el Real Decreto 833/1988, de los RNP y RP, respectivamente, producidos en la industria azulejera. Tabla 1. Codificación de los RP y RNP según la legislación española RESIDUOS NO PELIGROSOS Lodos acuosos con material cerámico Suspensión acuosa con material cerámico Residuos de mezclas antes de cocción

CÓDIGO LER

DEFINICIÓN

08 02 02

Lodos acuosos que contienen materiales cerámicos

08 02 03

Suspensiones acuosas que contienen materiales cerámicos

10 12 01

Residuos cerámicos cocidos

10 12 08

Papel y cartón Plástico Palets rotos/madera Envases metálicos

15 01 01 15 01 02 15 01 03 15 01 04

Filtros de mangas no contaminados

15 02 03

Revestimientos y refractarios/ Lamas y rodillos cerámicos

16 11 06

Chatarra RSU Lodos de fosas sépticas

17 04 07 20 03 01 20 03 04

Residuos de la preparación de mezclas antes del proceso de cocción Residuos de cerámica, ladrillos, tejas y materiales de construcción (después del proceso de cocción) Envases de papel y cartón Envases de plástico Envases de madera Envases metálicos Absorbentes, materiales de filtración, trapos de limpieza y ropas protectoras distintos de los especificados en el código 15 02 02 Revestimientos y refractarios procedentes de procesos no metalúrgicos, distintos de los especificados en el código 16 11 05 Metales mezclados Mezclas de residuos municipales Lodos de fosas sépticas

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Tabla 2. Codificación de los RP y RNP según la legislación española RESIDUOS PELIGROSOS

DEFINICIÓN

CÓDIGO DEL RESIDUO (Orden MAM/304/2002, RD 952/1997 y RD 833/1988)

Aceite hidráulico usado/ ceras y grasas

13 01 10*/ Aceites hidráulicos minerales no clorados/ Aceites minerales 13 02 05*/ no clorados de motor, de transmisión mecánica y lubricantes/ 12 01 12* Ceras y grasas usadas

Disolventes y mezclas de disolventes Envases de plástico contaminados Envases de papel contaminados

14 06 03*

Otros disolventes y mezclas de disolventes

15 01 10*

Aerosoles

15 01 11*

Envases que contienen restos de sustancias peligrosas o están contaminados por ellas Envases que contienen restos de sustancias peligrosas o están contaminados por ellas Envases metálicos, incluidos los recipientes a presión vacíos, que contienen una matriz porosa sólida peligrosa (por ejemplo, amianto)

Filtros de aceite usados Trapos y absorbentes contaminados Componentes eléctricos y electrónicos/ equipos informáticos

16 01 07*

Filtros de aceite

15 02 02*

Absorbentes, materiales de filtración, trapos de limpieza y ropas protectoras contaminados por sustancias peligrosas

Q6//R4//S8//C51//H514//A272//B4201/B0019 Q5//D15//S34//C40-4151//H5//A272//B0019

16 02 13*

Equipos desechados que contienen componentes peligrosos, distintos de los especificados en los códigos 16 02 09 a 16 02 12

Q14//R13//S40//C6-18//H614//A272//B4201

Sólidos contaminados

15 02 02*

Absorbentes, materiales de filtración, trapos de limpieza y ropas protectoras contaminados por sustancias peligrosas

Tierras contaminadas

17 05 03*

Tierra y piedras que contienen sustancias peligrosas

15 02 02*

Absorbentes, materiales de filtración, trapos de limpieza y ropas protectoras contaminados por sustancias peligrosas

15 01 10*

Q7//R9//L8-9/P19//C51//H514//A272//B4201/B4203/B0019 Q7//R13//L5//C41//H3B5//A272//B0005/B4203 Q5//R3//S36//C15-18-40-41-51//H514//A272//B4203 Q5//R3-5//S36//C15-18//H514//A272//B4203 Q5//D15//R4//S12-36//C40-4151//H3B-5//A272//B4203

17 06 01*

Materiales de aislamiento que contienen amianto

Q5//D15//S34//C51//H56//A272/B4201 Q12//D9/R13//S23//C51//H56//A272/B4201 Q5//D15//S40//C41-51//H514//A272//B4201 Q14//D15//S40//C25//H714//A272/B4201

Pilas y acumuladores

20 01 33*

Baterías y acumuladores especificados en los códigos 16 06 01, 16 06 02 ó 16 06 03 y baterías y acumuladores sin clasificar que contienen esas baterías

Q6//R13//S37//C5-1116//H6//A272//B4201

Baterías

16 06 01*

Baterías de plomo

Q6//R13//S37//C1823//H6//A272//B4201

Tóner en polvo

08 03 17*

Residuos de tóner de impresión que contienen sustancias peligrosas

Q6//R3//S40//C41//H14//A272/B0019

Tubos fluorescentes y lámparas Hg

20 01 21*

Tubos fluorescentes y otros residuos que contienen mercurio Q6//R13//S40//C16//H6//A272//B4201

Filtros de mangas

15 02 02*

Envases metálicos contaminados Líquidos reveladores/ fijadores/ fotolitos

09 01 02*/ 09 01 04*

Productos cerámicos caducados

08 01 11*/ 16 03 03*

Sólidos inorgánicos de laboratorio Revestimientos y refractarios

06 04 05*/ 10 12 11*

Absorbentes, materiales de filtración, trapos de limpieza y Q9//D15//S28//C15-18//H5ropas protectoras contaminados por sustancias peligrosas 14//A272//B4201 Envases que contienen restos de sustancias peligrosas o Q5//R4-13//S36//C41están contaminados por ellas 51//H5//A272//B4203 Soluciones de revelado de placas de impresión al agua/ Q7//R13//L16//C23-24//H6Soluciones de fijado 8//A272//B0019 Residuos de pintura y barniz que contienen disolventes Q7//D9//S-P12-27//C7-18//H6orgánicos u otras sustancias peligrosas/ Residuos 14//A272//B4201 inorgánicos que contienen sustancias peligrosas Residuos que contienen otros metales pesados/ Residuos del Q7//D9//S25//C15-18//H6vidriado que contienen metales pesados 14//A272//B4201 Revestimientos y refractarios, procedentes de procesos no Q6//D15//S40//C25//H6//A272/B4201 metalúrgicos, que contienen sustancias peligrosas

Telas de pantallas serigráficas Materiales de aislamiento

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CÓDIGO LER

15 01 10*

16 11 05*

La Tabla 3 muestra, en su última columna, las cantidades de residuos peligrosos y no peligrosos generados por m2 de baldosa producida, como promedio de los valores obtenidos de 40 empresas fabricantes de pavimento y revestimiento cerámico en España. En función del origen de generación se ha realizado una asignación a los procesos unitarios que los generan. Para ello, se han aplicado los siguientes criterios de asignación: 

Los residuos originados por el mantenimiento general de la planta se reparten por igual entre las ocho etapas del proceso de fabricación.



Los residuos mercuriales (lámparas y tubos fluorescentes) se originan entre todas las etapas desarrolladas en el interior de la nave industrial.



Los residuos originados por el mantenimiento de la maquinaria utilizada en cierta etapa, se reparten entre la etapa de mantenimiento (procesos auxiliares) y el proceso unitario donde éste se realiza.

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RP Productos cerámicos caducados Aceite hidráulico usado/ceras/grasas Envases de papel contaminados Líquidos reveladores/fijadores/fotolitos Envases de plástico contaminados Sólidos inorgánicos de lab Sólidos contaminados Materiales de aislamiento Tierras contaminadas Trapos y absorbentes contaminados Revestimientos y refractarios Guias, correas, cintas transportadoras Disolventes y mezclas de disolventes Baterías Filtros de mangas Telas de pantalla serigrafía Envases metálicos contaminados Filtros de aceite usados Tubos fluorescentes y lámparas Hg Aerosoles Pilas Tóner en polvo Cintas de impresora SUMA: RNP Suspensión acuosa con material cerámico Lodos acuosos con material cerámico Testillo previa-cocción Testillo esmaltado cocido Lodos de fosas sépticas Plástico Chatarra Rodillos cerámicos Papel y cartón Palets rotos/madera RSU Filtros de mangas no contaminados SUMA:

1,03E-03

8.Procesos auxiliares

7.Almacenaje

6.Clasificación y embalaje

5.Cocción

4.Esmaltado

3.Secado

2.Prensado

1.Recepción de tierras

Tabla 3. Cantidades de RP y RNP generados por m2 de baldosa producida. Asignación a procesos unitarios

1,03E-03 3,85E-04

3,85E-04 6,51E-04

5,08E-04 5,08E-04 3,98E-05

3,98E-05

5,22E-05

2,29E-04 5,22E-05

2,17E-05

2,17E-05

4,20E-05

4,20E-05

3,98E-05 1,34E-04 5,22E-05 1,04E-04 2,17E-05

3,98E-05

2,17E-05

3,98E-05 1,34E-04 5,22E-05 1,04E-04 2,17E-05

3,98E-05

3,98E-05

2,17E-05

2,17E-05

3,94E-04 3,98E-05

2,17E-05 1,33E-04 1,31E-04

4,20E-05 9,05E-05 8,99E-05 3,26E-06

3,26E-06

3,26E-06

3,26E-06

3,26E-06

6,25E-06

1,89E-05 3,26E-06 6,25E-06

1,62E-04

7,98E-04

3,54E-04

2,38E-03

3,54E-04

6,48E-05

6,48E-05

1,89E-05 3,26E-06 6,25E-06 5,57E-06 5,27E-06 3,77E-06 2,77E-03

1,42E+00 8,45E-01 6,49E-01 1,37E-01

1,37E-01 1,15E-01 1,29E-02 1,25E-02

1,29E-02 1,25E-02 4,39E-03 2,19E-03 1,37E-03

2,19E-03 1,37E-03 2,50E-04

0,00E+00

1,25E-05 6,49E-01

1,25E-05 1,25E-05

1,25E-05 2,26E+00

1,25E-05 1,41E-01

1,66E-01

1,37E-03

1,43E-01

TOTAL

2,05E-03 7,69E-04 6,51E-04 5,08E-04 5,08E-04 3,94E-04 3,18E-04 2,67E-04 2,29E-04 2,09E-04 2,07E-04 1,74E-04 1,33E-04 1,31E-04 1,26E-04 9,05E-05 8,99E-05 3,78E-05 2,28E-05 1,87E-05 5,57E-06 5,27E-06 3,77E-06 6,95E-03 1,42E+00 8,45E-01 6,49E-01 2,74E-01 1,15E-01 2,58E-02 2,50E-02 4,39E-03 4,39E-03 2,74E-03 2,50E-04 5,00E-05 3,36E+00

4. Mejores Técnicas Disponibles aplicables Según las políticas europeas en materia de residuos (Directiva 2006/12/CE [6] y Directiva 2004/12/CE [7]), así como las nuevas normativas medioambientales impulsadas desde la Unión Europea (IPPC), para realizar una buena gestión de los residuos es esencial llevar a cabo acciones previas a la eliminación segura, que permitan minimizar y valorizar los residuos mediante reciclado, nuevo uso, recuperación o cualquier otra acción destinada a obtener materias primas secundarias. Es en la legislación IPPC donde se introduce el concepto de las Mejores Técnicas Disponibles (MTD) como medida de protección del medio ambiente y supone para las industrias la exigencia de estar al corriente de las MTD consideradas para su sector. En la industria cerámica, la aplicación de estas técnicas a la generación de residuos consiste en la minimización, recuperación y el reciclado de las pérdidas o residuos. Los objetivos de reducción de residuos del proceso y las soluciones correspondientes se presentan, en lo que se refiere a los lodos generados en la fabricación de productos cerámicos y a los residuos sólidos, en forma de técnicas de optimización del proceso, reciclado y reutilización, según resume la Tabla 4. En general suele utilizarse una combinación de estas medidas para la reducción de la generación de residuos.

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40

valorización in-situ

minimización de residuos

Tabla 4. Técnicas aplicables para la minimización y valorización de RP y RNP del sector cerámico Reducir las bajas en la etapa de cocido: mediante el control electrónico del proceso en el horno, reglaje optimizado y mejora en la distribución de la carga. Recogida y almacenamiento adecuado de los residuos de máxima generación: piezas crudas rotas (testillo crudo), piezas cocidas rotas (testillo esmaltado cocido) y lodos o suspensiones acuosas con elementos cerámicos para su posterior valorización in-situ. Control continuo de mermas de esmalte en su preparación y aplicación (mediante la realización de un seguimiento con registro). Uso adecuado de aceite de máquinas, intentando su máximo aprovechamiento. Diseño óptimo de las cajas utilizadas para el encajado, intentando el máximo aprovechamiento espacial del conjunto. Utilizar o programar las máquinas embaladoras para que optimicen la cantidad de plástico utilizado en cada embalaje. Control de restos de cartón y plástico para detectar posibles fallos en máquinas que dañen e invaliden dichos materiales. Testillo crudo: Incorporación al proceso de producción, tanto si es esmaltado como no esmaltado, mezclándose con la barbotina en los atomizadores. Previo a este paso, todo el testillo debería mezclarse, en balsas especializadas, con desleidores. El polvo recuperado de los filtros de mangas también podría recuperarse mezclándolo con agua para incorporar la mezcla al proceso, del mismo modo que se hace con el testillo. Testillo esmaltado cocido: Tras su trituración, se puede almacenar en los propios silos de materia prima para su atomización y reincorporación al proceso de fabricación de la baldosa. Lodos y suspensiones acuosas: Por un lado, las suspensiones acuosas que contienen material cerámico podrían incorporarse a los atomizadores, en caso de que la planta atomice sus propias tierras. Por otro lado, aquellas suspensiones producidas durante la limpieza de filtros pueden ser depuradas incorporándolas en las balsas del sistema de aguas residuales.

5. Conclusiones

41

La recopilación de datos primarios procedentes de 40 empresas del sector cerámicos localizadas en la provincia de Castellón (España) ha permitido inventariar los RP y RNP característicos del mismo. La etapa de esmaltado, junto con el mantenimiento de la planta, son los principales orígenes de producción de residuos. El testillo tanto crudo como cocido, así como las suspensiones o lodos con material cerámico son los residuos que más se generan. Consecuentemente, se han propuesto ciertas técnicas de valoración in-situ de dichos residuos. La clasificación y el embalaje también producen altas cantidades de residuos. Por ello, es necesario ajustar las dimensiones de las cajas de envase, así como optimizar la cantidad de plástico utilizado en cada embalaje. Cabe señalar que la etapa de recepción de tierras genera principalmente polvo y PST que se emiten a la atmósfera, por lo que no han sido objeto de estudio en este trabajo.

Agradecimientos Los autores agradecen al Ministerio de Ciencia e Innovación y Generalitat Valenciana la financiación recibida para la realización de este estudio (Proyecto DPI2008- 04926 y ACOMP/2011/036, respectivamente).

Referencias Bibliográficas [1] Criado E., Sánchez E., Regueiro M., ―All tiled up: Spanish ceramics and glass‖. Ind. Miner. Vol. 444. 2004. [2] ASCER, ―Los sectores español y mundial de fabricantes de baldosas cerámicas‖, 2004. [3] Miranda J.A., ―Eficiencia colectiva y competitividad internacional: La exportación de los distritos industriales valencianos en el último tercio del siglo XX‖. IX Congreso Internacional de la Asociación Española de la Historia Económica. 2008. Murcia. [4] Directiva IPPC (Directiva 96/61/CE del 24 septiembre de 1996 y Directiva 2008/1/CE del 15 de enero de 2008) relativa a la Prevención y al Control Integrados de la Contaminación. [5] Directiva 2010/75/UE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 24 de noviembre de 2010 sobre las emisiones industriales (prevención y control integrados de la contaminación). [6] Directiva 2006/12/CE del Parlamento Europeo y Consejo, 5 de abril 2006, relativa a residuos. [7] Directiva 2004/12/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 11 de febrero de 2004, por la que se modifica 94/62/CE de envases y residuos de envases. Hacia la sustentabilidad: Los residuos sólidos como fuente de energía y materia prima © 2011