Las industrias cerámica y azulejera, y sus emisiones contaminantes (II)

Introducción

En los últimos tiempos, el avance de la economía global ha podido alimentar el desarrollo de normativas medioambientales a nivel regional y las inversiones en gestión medioambiental y control de la contaminación. El control de las emisiones de partículas de polvo PM (1, 2.5, 5 y 10) es un reto al que se enfrenta la Unión Europea desde hace varios años y a tal efecto se están desarrollando normas específicas sobre este tema (Directiva 2004/107/CE, Directiva 2008/50/CE) para reducir los posibles efectos adversos sobre la salud humana causados por la contaminación atmosférica. Otros efectos adversos de este tipo de contaminación son la reducción de la visibilidad y el aumento de los problemas que afectan al clima, como el calentamiento global, la acidificación del medio ambiente, el smog fotoquímico y el agotamiento de la capa de ozono. El Parlamento Europeo ha señalado abiertamente la necesidad de reducir la contaminación atmosférica a niveles que minimicen los efectos nocivos tanto para la salud humana, prestando especial atención a las poblaciones sensibles, como para el medio ambiente en su conjunto. Sus objetivos son mejorar el seguimiento y la evaluación de la calidad del aire, incluidas las emisiones contaminantes, y proporcionar información al público.

Para garantizar que la información recogida sobre la contaminación atmosférica sea suficientemente representativa y comparable en toda la Unión Europea, es importante que se utilicen técnicas de medición normalizadas y criterios comunes en cuanto al número y la ubicación de las estaciones de medición para la evaluación de la calidad del aire ambiente. Al mismo tiempo, deben elaborarse planes de calidad del aire para las zonas o aglomeraciones en las que las concentraciones de contaminantes en el aire ambiente superen los valores objetivo o los valores límite, además de los márgenes de tolerancia temporales, en su caso. A continuación, puede ser necesario introducir tecnología medioambiental para alcanzar esos valores objetivo.

En esta serie de artículos se presentan los resultados de un estudio que analizó de forma sistemática la calidad del aire en cuanto a los niveles de polvo (partículas atmosféricas) PM10 (material particulado <10 µm) en una zona costera española (el municipio de Villarreal) durante cinco años (2001-2005) con el fin de comparar estos valores con los de otras zonas de la cuenca mediterránea con condiciones climáticas diferentes del norte de Europa. Se analizó este contaminante porque puede indicar un riesgo mucho mayor para la salud a pesar de su baja representación en comparación con los contaminantes gaseosos. Este contaminante entra en el cuerpo exclusivamente a través del sistema respiratorio. Sus efectos dependen de que penetre o no en el tracto respiratorio, y el grado de penetración depende del tamaño de las partículas. Estudios recientes han demostrado una correlación positiva entre las altas concentraciones de partículas y el deterioro de la salud humanda, y de hecho, las causas biológicas subyacentes de los efectos sobre la salud de la exposición a las partículas finas no están claras, por lo que la investigación de sus características físicas y químicas es importante para dilucidar la toxicidad de las partículas..

Además, las partículas pueden tener un efecto tóxico. Pueden ser intrínsecamente tóxicas debido a sus características químicas y/o físicas, pueden interferir con uno o más de los mecanismos que habitualmente limpian el tracto respiratorio, o pueden actuar como conductoras de la absorción de sustancias tóxicas. Por ejemplo, las partículas pueden actuar como conductoras de metales pesados. Por lo general, las partículas finas transportan la carga de metales pesados tóxicos más que las fracciones gruesas. Teniendo esto en cuenta, las concentraciones de As, Cd, Ni y Pb detectadas en PM10 se determinaron de acuerdo con la normativa europea (Directiva 2004/107/CE, Directiva 2008/50/CE). Las mediciones de elementos químicos también pueden ayudar a trazar patrones de emisión específicos. Así, el conocimiento de la composición química de la materia particulada puede utilizarse para evaluar los impactos de las distintas fuentes de contaminación en la calidad del aire.

Además, de acuerdo con la Directiva 2008/50/CE, se ha trazado un Plan de Calidad del Aire para proteger la salud humana y el medio ambiente en su conjunto en la zona de estudio. Se han establecido índices de calidad del aire para cada contaminante con el fin de comprender de forma fácil y clara la calidad del aire que se respira en la zona de estudio. El Índice de Calidad del Aire es una escala de colores diseñada para ayudar a comprender el impacto de la calidad del aire en la salud. Es una herramienta de protección que se utiliza para tomar decisiones que reduzcan la exposición a corto plazo a la contaminación atmosférica, ajustando los niveles de actividad durante los niveles altos de contaminación ambiental.

 

El área de estudio

La zona analizada en este estudio se encuentra en la parte suroeste del municipio de Villarreal. Esta ciudad industrial está situada en la parte oriental de la provincia de Castellón (España), a 46 m sobre el nivel del mar en la subdivisión de la Plana Baixa. Esta provincia es una zona estratégica en el marco del control de la contaminación de la Unión Europea (UE). Aproximadamente el 80% de los fabricantes europeos de baldosas y fritas cerámicas se concentran en dos zonas, formando los llamados «clusters cerámicos»; uno en Módena (Italia) y otro en Castellón. Basándose en estudios recientes y en los datos de Internet de las autoridades regionales derivados de las redes de calidad del aire en estas áreas, se observa que las PM y los metales son los dos parámetros más importantes con respecto a los requisitos legales de la UE para las normas de calidad del aire.

El tipo de clima en la zona de estudio es el mediterráneo, una variedad de clima subtropical caracterizada por inviernos húmedos y suaves, veranos secos y cálidos, y una variación de temperatura de 13,5 ºC. Las precipitaciones son abundantes en primavera y otoño, coincidiendo con la dominancia de los vientos del oeste. Las lluvias no suelen superar los 400 mm anuales, además de que el verano está dominado por el anticiclón de las Azores.

Esta zona presenta un ambiente atmosférico mediterráneo complejo, con escasas precipitaciones, suelos con escasa cobertura vegetal y frecuentes intrusiones de masas de aire con altas partículas procedentes del Sahara. En la zona de estudio también está presente un sistema de brisas locales debido a las características geográficas y a la proximidad del mar. Estos vientos periódicos tierra-mar gobiernan el microclima de esta zona, produciendo un efecto global de suavización de las temperaturas. Debido a este sistema de brisas, la concentración de contaminantes puede verse afectada diariamente por las fuentes de emisión situadas fuera de Villarreal.

Zona bajo estudio

La planificación de estrategias efectivas para la disminución de las concentraciones de PM atmosféricas requiere la evaluación de las contribuciones de las fuentes a los niveles de PM. El origen de las PM10 en esta zona es tanto natural como antropogénico. El primero se debe a la resuspensión de materiales minerales procedentes de las montañas circundantes con escasa cobertura vegetal y al transporte a larga distancia de polvo procedente del norte de África. Estas intrusiones de material particulado procedentes del norte de África influyen en los niveles de PM10 en el ambiente de la zona de estudio en alrededor de 2u/m3 anualmente. Las contribuciones de las fuentes naturales pueden ser evaluadas pero no controladas.

Las fuentes de contaminación antropogénicas provienen del tráfico de automóviles (fuentes móviles) y de la actividad industrial (fuentes fijas). La principal actividad industrial en la zona de estudio se basa en la producción de baldosas cerámicas. Este sector industrial cuenta con dos tipos de fábricas, una para la fabricación de baldosas y otra para el suministro de materias primas. Las materias primas de la azulejería consisten principalmente en arcilla procedente de fuentes como canteras a cielo abierto dentro del área del clúster cerámico. Las materias primas para la decoración implican la fabricación de fritas, esmaltes y colores. En la fabricación de baldosas cerámicas, las emisiones canalizadas y difusas procedentes de los procesos de producción y del almacenamiento, manipulación y transporte de las materias primas aumentan la concentración de partículas en el aire. Sin embargo, las emisiones de partículas procedentes de la fabricación de pigmentos, fritas y esmaltes tienen probablemente un mayor impacto en los niveles de metales pesados que en la masa de partículas. Otro factor importante es que al este de la zona de estudio se encuentran una central eléctrica, una refinería y varias industrias químicas. Estas industrias contribuyen conjuntamente a la contaminación ambiental de la zona. Por último, las fuentes relevantes de PM secundarias en la zona incluyen las emisiones precursoras de los compuestos orgánicos volátiles (COV), NOx y SO2 procedentes de los procesos cerámicos de alta temperatura, la generación de energía, los procesos petroquímicos y la combustión de biomasa.

En el caso de los contaminantes químicos en PM10, los niveles de concentración de arsénico están asociados a la combustión de combustibles fósiles (tráfico, centrales eléctricas, refinerías e industrias químicas). Sin embargo, la principal fuente de contribución de arsénico en la zona de estudio está relacionada con los procesos industriales basados en materiales no metálicos, como la industria cerámica. Este elemento se encuentra como impureza en los compuestos bóricos (colemanita e hidroboracita), utilizados en la formulación de fritas y esmaltes, lo que supone un posible origen arsenical, a partir de su volatilización y/o vaporización durante los procesos de cocción y fusión. El níquel se encuentra como elemento traza en la gasolina, por lo que su liberación a la atmósfera está relacionada principalmente con la combustión de combustibles fósiles (carbón y fuel-oil) en la producción de electricidad y calor y las emisiones del tráfico. Los óxidos de níquel también se utilizan ampliamente como componentes de los pigmentos utilizados en la industria cerámica. Los niveles de concentración de cadmio en aire ambiente están asociados a los procesos industriales de fabricación de fritas y esmaltes. También se producen emisiones de cadmio en los procesos de la central eléctrica. La emisión más importante de plomo es la del tráfico. Los aditivos de la gasolina contienen plomo que tras la combustión se libera a la atmósfera en forma de plomo orgánico (bromuro de plomo y clorobromuro). Con la introducción de nuevas leyes internacionales se ha prohibido el uso de plomo en la gasolina, y esta contribución es ahora mínima, su uso se ha reducido a medios de transporte obsoletos. En la industria de la cerámica, los óxidos de plomo también se utilizan ampliamente como componente de los pigmentos. Por otro lado, se ha encontrado una relación fuerte entre las emisiones de este sector y los niveles de plomo en el aire en zonas urbanas cercanas.

Teniendo en cuenta que estas emisiones provienen de fuentes antropogénicas y que, por tanto, pueden ser controladas, se debe realizar un seguimiento para reducir la contaminación. QARTECH Innovations le ofrece la tecnología más avanzada para monitorizar en continuo las emisiones en su planta de producción, tanto por normativa medioambiental como por motivos operativos de su empresa. Contacte con nosotros escribiéndonos al formulario de abajo.

El próximo artículo mostrará algunos resultados interesantes sobre el estudio original, que puede encontrar en https://www.researchgate.net/publication/303718195_Ceramic_Industry_Air_Quality_Emissions_Into_the_Atmosphere_From_Ceramic_Tile_Processes