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Reutilización de residuos

Los fosfoyesos proceden de la producción industrial de ácido fosfórico a partir de rocas fosfáticas. La forma de almacenaje de este "residuo" siempre ha sido un problema y la ciudad de Huelva (España) es un buen ejemplo de ello.

Clikeando en el mapa inferior se puede acceder a la información de las tres zonas involucradas. Cada una de ellas desde su perspectiva.

Posterior se plantea un proceso para el uso de los fosfoyesos como fijador de CO2.


El nacimiento de la Huelva moderna y su Polo industrial

La situación de Huelva respecto los fosfoyesos se remonta a años atrás, cuando comenzó la modernización de la ciudad.

A mitad de la década de los sesenta Huelva capital contaba con 73.000 habitantes. Estos se ubicaban en varios núcleos dispersos que habían aparecido y crecido sin ningún control urbanístico. Por ello, en 1964, se crea el primer documento municipal urbanístico (Plan general de ordenación urbana) de acuerdo con la Ley de Suelos de 1956; creación pareja a la del llamado Polo de promoción industrial (el actual Polo Químico).

Este plan tenía en cuenta las expectativas de aumento de población por el futuro empleo generado de dicho Polo industrial. Los tres puntos que lo desarrollaban eran:

-Agrupar todas las partes inconexas de la ciudad mediante un vertebramiento vial unido al acceso desde Sevilla.

-Previsión de grandes zonas de extensión para una futura ciudad de 200.000 habitantes.

-Previsión de zonas industriales en el anillo exterior de la ciudad futura.

Aunque el plan no se ejecutó como se tenía pensado, en los 25 años siguientes la población en Huelva se duplicó. Así, en 1975, el ayuntamiento creó un nuevo plan de ordenación a raiz de la aparición de una nueva Ley de suelos. Fue aprobado en 1980. Tenía varios puntos, a destacar en consonancia del tema aquí tratado:

-Desaparición de la zona industrial de la Punta del Sebo (Polo Químico).

-Reducción de las zonas industriales limítrofes.

Este plan tampoco se cumplió.


Empresas generadoras del residuo

Fertiberia y Foret han sido los productores de los fosfoyesos a lo largo de 40 años de funcionamiento. La primera fábrica fue inaugurada en 1967 y generaba unos 2.000.000 Tm/año de fosfoyesos; la segunda abrió en 1970 y llegó a generar 400.000 Tm/año.

En 1967-68 se le otorgaron a ambas empresas concesiones para ocupar una parcela aledaña (1.200 hectáreas = 12 Km2) donde verter los fosfoyesos. El espesor máximo concedido era de 3 metros, para así luego cubrirlas de tierra y reforestarlas.

En 1986 se transfieron las competencias a la Junta de Andalucía, la cual amplió la concesión en altura hasta los 25 metros.


Fosfoyesos

Son el principal residuo que resulta de la obtención de ácido fosfórico (H3PO4) a partir de la digestión con ácido sulfúrico (H2SO4) del mineral llamado Fosforita.

La reacción química que rige este proceso es:

Por cada tonelada (Tm) de ácido fosfórico producido se genera de 4'5 a 5'5 Tm de fosfoyesos. El proceso más utilizado a nivel mundial (y en Huelva) es el llamado "dihidratado", por ser el más seguro y rentable. Con él se generan 4'9 Tm de fosfoyeso seco por cada Tm de ácido fosfórico.

El ácido fosfórico tiene múltiples utilizades muy demandadas; principalmente se usa como enriquecedor de fósforo para fertilizantes, pero también como abrillantador de aluminio o para el tratamiento de aguas en potabilizadoras.

El residuo producido se bombea con agua fuera de la planta, almacenándose en grandes extensiones de terreno.

Su composición es variada en impurezas, ya que proceden del mineral usado como materia prima. Estas son arrastradas en el proceso junto con parte del ácido, tanto del usado como del obtenido.

En Huelva el mineral usado procedía de la mina Bu Craa de Marruecos.

Principalmente el residuo se compone de Cuarzo, Clorita, Yeso, Calcita, Anortita, Illita y varios amorfos. Dentro de esta composición hay metales pesados como As, Cd, Pb, Ba, Co, Fe, Cu; y también elementos radioactivos como por ejemplo 226Ra,228Ra, 228Th, 240K. El residuo también tiene muy bajo pH por el arrastre del ácido.


Vertido y almacenamiento

En la actualidad el apilamiento posee, en determinadas zonas, más de los 25 metros máximos de altura adjudicados.

Aunque en principio la parcela (más conocida como balsa) era solo para los depósitos de fosfoyesos, en ella se han vertido distintos tipos de residuos: lodos rojos procedentes de la producción de óxidos de Titanio, escombros municipales y cenizas de Acerinox.


Situación actual de las balsas

La parcela para vertido y almacenamiento de los fosfoyesos está dividida en zonas numeradas:

·Zona 1: Tiene una extensión de 480 hectáreas y en ella se calcula que hay unos 12 millones de Tm de fosfoyesos. Desde 1990 no se efectúan vertidos en esa zona ya que se aplicó un proceso de recuperación. Se recubrió la zona con 30 centímetros de terreno arcilloso y posteriormente se reforestó.

·Zona 2: Ocupa 270 Ha y se han realizado vertidos hasta el año 2010. Posee zona de decantación y un perímetro para recoger las aguas pluviales contaminadas.

·Zona 3: 180 Ha con zona de decantación y perímetro, los últimos vertidos también son del año 2010.

·Zona 4 y 5: En ambas se efectúan procesos de recuperación. En 1998 en la zona 4 se depositaron las cenizas radioactivas (137Cs) de Acerinox.

Entre las cinco zonas hay un total de entre 90 y 120 millones de Tm de fosfoyesos (depende de la fuente), las cuales se han acumulado a lo largo de 43 años de actividad industrial.


Problemática generada por los fosfoyesos

Los principales son los medioambientales. El primero y más llamativa es la enorme extensión de terreno de marisma que ocupa (12 Km2) y su cercanía al núcleo urbano.

Otro menos obvio es el producido por el peso de la montaña de residuos. La presión generada al suelo hace que estos se vayan hundiendo en el terreno de la marisma. Los fosfoyesos en su base no tienen capa aislante que impida el contacto entre éste y las aguas de la marisma. Ese contacto continuo con las aguas, produce que los contaminantes (metales pesados y radioactivos) y las aguas ácidas se filtren al rio contiguo y por ende entren en la cadena trófica.

Otro problema no menos importante es la controversia y opiniones de parte que generan. No existen informes sobre los fosfoyesos que no hayan generado otro con una visión contraria y desprestigiando al primero. Demasiados intereses políticos y financieros giran alrededor de los fosfoyesos de Huelva.



El proceso propuesto para los fosfoyesos que se narra a continuación es llamado RW00

.


RW00. Fosfoyeso como capturador de dióxido de carbono, CO2


Basado en el artículo científico "Procedure to use phosphogypsum industrial waste for mineral CO2 sequestration” ISSN: 03043894, publicado el 16 de Septiembre de 2011 en Journal of Hazardous Materials.


Los fosfoyesos son principalmente CaSO4 (yeso), por ello son una fuente de Ca2+. Este calcio divalente es usado en una rama de la investigación medioambiental; la carbonatación mineral.

Para poder usar el Ca2+ del fosfoyeso en carbonatación mineral primero hay que separarlo del SO42-. Se hace reaccionar el fosfoyeso con una disolución de sosa caústica (NaOH). Esta sosa produce la disolución del yeso (CaSO4) y la formación de portlandita sólida (Ca(OH)2) y sulfato de sodio (Na2SO4) en disolución, según:

La separación de ambos productos (portlandita y sulfato de sodio) se realiza mediante una simple filtración.

El Ca2+ buscado está en forma de Ca(OH)2, más conocida como cal apagada.

Esquemáticamente:

Finalmente la portlandita obtenida es un ávido y eficaz capturador de CO2, según la reacción:


Resultados

Los resultados obtenidos en el artículo anteriormente citado se pueden resumir en:

-Conversión del fosfoyeso en cal apagada y sulfato de sodio cercana al 100%.

-Eliminación de la acidez del residuo.

-Metales pesados retenidos por la portlandita.

-La portlandita generada posee una alta eficiencia capturando CO2, cercana al 100%.

-Sulfato de sodio exento de metales pesados.


A vista de los resultados obtenidos, surgió una patente de título “Procedimiento de captura de CO2 y SO2” que engloba a este proceso y a otro relacionado US 8916118 B2.

El artículo tuvo repercusión mediática (Europapress), incluso llegando a portada del 14/10/2011 en el periódico Huelva Información


RW00. Beneficios, ventajas, desventajas del proceso


Técnicos

El proceso propuesto sería una innovadora forma de utilizar los fosfoyesos de manera beneficiosa.

Se necesitaría sosa caústica en el proceso, NaOH; pero se generaría Na2SO4 sin carga contaminante de metales pesados, haciéndose posible su comercialización.

El uso de sosa también acabaría con la acidez de los fosfoyesos antes de su conversión.

Con el uso del Ca(OH)2 como capturador de CO2 se produciría una disminución del 26% del peso total de los fosfoyesos usados (p.ejem. de 120m Tm se pasaría a 89m Tm). La desventaja vendría de los metales pesados, los cuales quedan en el CaCO3 (calcita) generado, dificultando su comercialización. Mediante un estudio en profundidad se podría perfeccionar el proceso para ir retirando los metales pesados impidiendo así que lleguen a la calcita.

Del total de los residuos no todos son fosfoyesos, la composición varía tanto por su naturaleza como por otros tipos de residuos que se han depositado (señalado anteriormente). Esto hace que todo no pueda ser usado en el proceso aquí plasmado.

Para acercar el proceso a la realidad, se puede suponer que de los 120m Tm se podrían usar el 65%, unas 78m Tm. Estas pasarían a 52m Tm de CaCO3, capturándose 24'7m Tm de CO2. Se daría una disminución considerable en masa del residuo (-33%) y una alta captura de CO2.


Sociales

Actualmente las medidas que se plantean para las balsas de Huelva son su cubrimiento mediante una capa aislante y su reforestación. Este recubrimiento no elimina el problema de la ubicación, y un posible traslado de los residuos se antoja más que inviable por su cantidad y el tiempo que llevaría. No hay que olvidar que los 120m Tm se han tardado 40 años en acumularse.

El proceso aquí propuesto busca un equilibrio social, ambiental e industrial. Quiere el beneficio equánime de todas las partes implicadas.

En Huelva el proceso propuesto generaría carga de trabajo durante el tiempo que durara la recuperación de la zona, tanto a la empresa que gestionara los residuos, como a la que los generara (Fertiberia). También haría al proceso de obtención del H3PO4 sostenible y menos contaminante, pudiéndose ampliar la producción, afectando a Atlantic Cooper por ser el proveedor de H2SO4 a Fertiberia.

En el proceso hace falta sosa caústica, en Huelva la empresa Ercros la produce. El incremento de su volumen de negocio por el aumento de la demanda del producto produciría incremento en su oferta de empleo.

El mismo proceso RW00 sería el encargado de captar el CO2 generado por el aumento de la producción de las empresas involucradas.


Científicos

Este proceso podría ser puntero a nivel mundial, tanto en captura de CO2 como en tratamiento de este tipo de residuo, ya que significa un nuevo punto de vista innovador para los fosfoyesos. Se podría crear un trabajo conjunto entre todos los entes implicados que pondrían a Huelva como modelo mundial para una industria sostenible y responsable.