jueves, 18 de septiembre de 2014

Economía Circular - Parte I. "Rompiendo las reglas"

photo credit: nickwheeleroz via photopin cc
Fiel a la dualidad técnico / consultor que se da en este Blog, conforme con la que se da en mi propio desarrollo como profesional, toca en esta ocasión tratar un tema de gestión ambiental que creo que es muy interesante: El concepto de Economía Circular, un tema muy de moda hoy en día, que aparece de forma recurrente junto a términos como el de desarrollo sostenible, pero del que poca gente tiene una idea clara sobre ¿qué es?, ¿qué supone?, ¿de donde viene?....


La inspiración, como muchas cosas en mi vida, me viene de compartir maravillosos momentos con mi hija, con la que hace un tiempo estaba viendo un capítulo de unos dibujos animados llamados “Mundo Pocoyo”, concretamente un capítulo denominado “Una solución perfecta”, destinado a crear conciencia ecológica en los más pequeños.... os lo recomiendo.


LA ECONOMÍA ROTA: Análisis del sistema actual.

Comenzaremos hablando del esquema económico actual y del escenario productivo en el que nos movemos, un sistema que a nadie escapa que es insostenible, y que genera problemas ambientales que se incrementan tanto en gravedad como en criticidad, y cuya solución se tiene que dar a través de un cambio en el esquema de funcionamiento que cada vez es más acuciante. 

Pero, ¿por qué falla el sistema económico actual?, ¿por qué está en bancarrota nuestro modo de vivir?.

En primer lugar, debemos tener en cuenta que nuestro sistema económico se encuentra asentado sobre un sistema productivo lineal. Nos hemos acostumbrado a explotar nuestros recursos para fabricar productos, usarlos y convertirlos en residuos que se tiran de nuevo al medio. Nos hemos hecho a una economía mecanicista basada en un modelo lineal, donde sólo rige el principio de la transformación en su máxima expresión, aislada, autónoma y supuestamente no influenciable, que al final lo único que genera es agotamiento de recursos y contaminación del medio.

El Ser Humano es una plaga invasiva que se asienta sobre sus recursos para agotarlos y dejar sólo basura. El problema es que no tenemos otro planeta que asaltar cuando se acabe este.

A su vez, la economía de que disponemos actualmente se asienta sobre la base de la lógica capital que ha reducido a un sólo nivel, el económico, un subsistema que sin embargo está necesariamente vinculado a la realidad sobre la que se desarrolla, insistiendo en organizar y dar cobertura exclusivamente a las relaciones comerciales entre humanos

Los otros dos niveles con los que debería contar la economía quedan así excluidos de la ecuación: Por un lado el nivel humano, objeto último para el que debería trabajar la economía como una herramienta más, queda subyugado a sus leyes y termina trabajando por y para ella, y por el otro, el nivel natural, que es el que se transforma y necesariamente soporta los otros dos, que ni siquiera es considerado como capital.

Tal es el aislamiento del actual sistema económico y productivo que por ejemplo llega a presentar un valor ficticio para los distintos productos y materias primas, pudiendo variar el "precio" de los mismos en función de aspectos propios de la economía como la oferta y la demanda, el mercado bursátil, los costes de explotación, etc. dejado para un segundo plano el aspecto físico o humano e incluso obviando en muchas ocasiones aspectos vitales como la disponibilidad, la necesidad, la tasa de renovación y el impacto ambiental de la transformación, entre otros.

photo credit: JD Hancock via photopin cc

En esta misma línea entra el concepto de riqueza, que el sistema actual basa en el consumo de recursos y en la máxima producción, viciando el sistema incluso en la escala utilizada para medir la prosperidad de un país o su evolución

Por ejemplo, si hablamos de que un país es más rico que otro pensamos enseguida, y prácticamente de forma instintiva, en el PIB (producto interior bruto), que no es más que el valor económico de todos los bienes y productos finales producidos en un periodo determinado, un indicador que ni siquiera su propio creador, Simon Kuznets, considera útil para evaluar con eficiencia la verdadera riqueza. 

Y es que la riqueza de un país no puede estar en lo que consume o en lo que puede llegar a producir, con la obligación de que además este consumo se incremente año tras año. La verdadera riqueza reside en lo que es capaz de hacer una nación con lo que tiene, en la eficiencia que presenta en la transformación de los recursos, en la eficacia que se da en su consumo, y en la capacidad de autoabastecerse sin mermar su capital natural.

Bajo el actual prisma de riqueza y con la obligación constante de que esta se incremente de forma continua es cuando surgen conceptos aberrantes como el "crecimiento negativo", que tan de moda está con la actual crisis... ¿Puede algo crecer de forma negativa sin decrecer?, ¿Pierden riqueza los países que crecen en negativo?.

Estos son los términos en los que se fundamenta la competición en el sistema económico actual, ya sea entre empresas, entre estados, o incluso entre individuos, y la medida comparativa para determinar el ganador es siempre el crecimiento constante del beneficio. Algo va bien si crece, y algo crece si incrementa constantemente su beneficio. Así, si el volumen de beneficio obtenido se estanca la economía se estanca, y si el beneficio decrece estamos en recesión (el famoso "crecimiento negativo"), aunque siga habiendo un beneficio, algo que no tiene ningún sentido.

Bajo estas premisas, y en esta carrera desaforada, dentro de un sistema lineal como el que tenemos, es fácil percatarse de los efectos perjudiciales que son esperables sobre el entorno. El crecimiento constante, con incremento de beneficios, implica necesariamente un incremento exponencial del impacto ambiental

Esto hace que sea del todo imposible que una economía basada exclusivamente en el crecimiento y en la explotación de recursos, con un concepto infinito y sin un objetivo claro a alcanzar, pueda crecer dentro de un sistema físico real, que por definición es finito, y que necesariamente impone límites al crecimiento y presenta problemas críticos a una concepción económica y productiva como la actual.


photo credit: Emmaline via photopin cc
El dinero
SI que viene
de los árboles, 
así que habrá 
que empezar a 
pensar en 
cuidarlos.




Otro de los problemas que necesariamente acarrea la actual concepción económica y productiva es la ausencia total de solidaridad de un sistema que se estructura en función de una organización geopolítica pre-existente, comandada por "los más ricos", que no tiene en cuenta ni el necesario reparto de los recursos disponibles, ni la evidente trascendencia de los problemas ambientales y sociales más allá de las fronteras humanas.

Los países se dedican a explotar recursos comunes o a consumir recursos de otros países, para continuar produciendo y generando "riqueza", de forma que se incremente su PIB, aun cuando dicho crecimiento se produzca a costa de contaminar un medio común y agotar recursos no renovables de terceros.

Pero es que esta falta de solidaridad se da ya en la concepción de base que se tiene del sistema, y está grabada a fuego en la naturaleza de cada individuo, pues se trata de un concepto individualista, basado en el consumo de recursos y en la propiedad de bienes, que se traduce en un falso "estado del bienestar" que varía en función de donde te encuentres. 

Sólo el 9% de la población mundial tiene coche, y de este porcentaje el bienestar se basa muchas veces en comprarse uno nuevo, algo que no entra siquiera en los sueños del otro 90% de la población.

Y si el sistema actual es insolidario con las generaciones del presente, ¿cómo le vamos a pedir que se preocupe de las generaciones futuras?. Pensamos que los recursos que consumimos hoy en día son nuestros por derecho propio, pero no pensamos que son recursos que restamos del futuro de nuestros hijos. Cada litro o kilo de recurso no renovable que consumimos o tiramos a la basura es un litro o kilo que no sólo ya no disfrutará nadie de nuestro entorno, sino que tampoco lo podrán disfrutar nuestros hijos o nuestros nietos, una pequeña parte que les robamos de sus recursos para el futuro.

Esta situación se agrava con mayor celeridad si pensamos además en un fenómeno real que se está produciendo actualmente, y que terminará por precipitar mucho más rápido un final anunciado: El Crecimiento de la población mundial. Cada vez somos más en el planeta, y aunque algunos estudios ya detectan una desaceleración en este crecimiento, es previsible que ya en 2.050 seamos cerca de 9.600 millones de seres humanos, lo que evidentemente se traduce en un agotamiento más rápido de los recurso, si tenemos en cuenta las economías emergentes, y en un reparto cada vez menos equitativo y humano.


HACIA LA ECONOMÍA CIRCULAR.

Conjugar el concepto económico con el concepto de medio ambiente, trascendiendo así la definición de economía neoclásica, no es para nada algo nuevo, sino que lleva siendo un debate residual de la economía desde hace más de 60 años, cuando surgió bajo el concepto de "Economía Ecológica". Lo único nuevo es su espectacular desarrollo en los últimos 20 años, fruto quizá de una más que evidente degradación del entorno físico, de la aparición de graves efectos globales y de una preocupación social que empieza a convertirse en un factor de presión para el sistema.

De hecho, el principal problema en la actualidad quizá sea este exceso de pujanza, que ha terminado por generar diversas corrientes, propuestas, etiquetas y esquemas conceptuales para buscar la solución perfecta que concilie economía y medio ambiente. Una fragmentación causada, en muchas ocasiones, por iniciativas que se rigen por la búsqueda de mérito y prestigio profesional o la necesidad de financiación, y que pese a presentar muchos puntos en común, puede terminar generando debilidad en la aplicación del concepto.

De los orígenes de concepto de Economía Ecológica hasta el actual concepto de Economía Circular que predomina, la tendencia ha sido creciente. De una corriente residual generada por economistas pioneros, básicamente centrada en el concepto económico puro, a una corriente pujante generada en un ambiente plural, buscando la contribución de diferentes disciplinas y la reforma paralela de economía y sistema productivo.

El padre de la Economía Ecológica fue para muchos Kenneth E. Boldwing, un economista de orígenes ingleses afincado en Norteamérica que ya en 1950 publicó un estudio denominado "Una reconstrucción de la Economía" donde hablaba de la falta de sostenibilidad de una economía como la actual dentro de un sistema finito, una auténtica revolución para la época.

En esta misma línea el economista francés Bertrand de Jouvenel publicó en 1957 la obra "La civilización de la potencia: De la Economía política a la ecología política", donde ya ponía de manifiesto la imposibilidad de tratar el crecimiento económico sin tratar los aspectos físicos que comporta, y hablaba de los tres fundamentos de la economía: recursos naturales, trabajo y capital, denunciando que la economía se basaba sólo en los dos últimos sin tener en cuenta el primero y quizá principal.

Sin embargo, no fue hasta 1971, con "La ley de la entropía y el proceso económico" del matemático y economista Nicholas Georgescu-Roegen cuando se aborda por primera vez la economía desde una disciplina científica externa a la misma.

La obra de Nicholas Georgescu aborda por primera vez la economía desde una perspectiva biológica y física, y hace uso de la termodinámica, y en concreto de la magnitud de la Entropía, que determina la energía que no es posible aprovechar para realizar un trabajo (energía perdida), aplicándola a los procesos productivos y a la economía.

Según Nicholas Georgescu, cualquier actividad humana que implica una transformación o un uso de un recurso supone una pérdida de una parte del mismo, sin llegar a su aprovechamiento final.  Una pérdida que será variable y que irá en función del rendimiento alcanzado en el proceso. Esto obliga a la economía a tener en cuenta los rendimientos alcanzados en sus distintos procesos, y por lo tanto a estudiar la forma de mejorar los mismos y de optimizar la gestión de los recursos.

La obra se convirtió en referencia de la época para gran parte de los movimientos ecologistas que propugnaban la necesidad de un "decrecimiento económico" para intentar frenar la decadencia del sistema y alcanzar la sostenibilidad, basándose en que la eficiencia nunca puede llegar a ser del 100%.

La sostenibilidad, sin embargo, vendrá siempre dada por la capacidad del ciclo natural de organizar con igual o mayor celeridad que la del ser humano por desorganizar, siendo esta la base de un sistema sustentable.

Un año después el Club de Roma publica su primer informe: "Los límites del Crecimiento", encargado al Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), donde se demuestra por primera vez y de forma científica (mediante una simulación informática pionera en su época llamada Mundo 3), que el crecimiento de la población, del consumo de recursos y de la polución colapsarán el planeta en poco más de 100 años, de seguir en la misma línea de crecimiento.

La primera crisis del petróleo (1973) ayudó evidentemente a la divulgación de este informe y de sus conclusiones, así como a difundir los perjuicios de una economía basada en un sistema finito, convirtiéndolo en una obra de referencia y ayudando a potenciar el auge de la Economía Ecológica.

Aunque a algunos les podrían resultar exageradas las conclusiones de este estudio, tengo que añadir a este respecto que una reciente investigación realizada por la Universidad de Melbourne (Australia) pone de manifiesto que, cuarenta años después nuestros datos siguen con bastante fidelidad las predicciones realizadas por el modelo del MIT en 1972, y nada hace pensar que la situación esté derivando hacia ningún otro escenario que nos permita ser más optimistas, por lo que la cuenta atrás parece estar más cerca de lo que muchos puedan imaginar.


Uno de los símbolos de la economía clásica.
photo credit: herval via photopin cc


Prácticamente una década después, a principios de los 80, surge el concepto que hoy conocemos como Economía Circular, siendo uno de sus precursores el Dr. Walter R. Stahel, un arquitecto suizo que en 1982 fue premiado por su escrito "El Factor Producto-Vida", y que fundó en Génova el primer instituto europeo dedicado a la creación de estrategias sostenibles para el desarrollo económico.

El concepto del Instituto Producto-Vida se basa por primera vez en la idea de que los productos deben obedecer en la medida de lo posible a un ciclo cerrado que internaliza todos sus costes reales, basándose además en la necesidad de alargar la vida útil de los mismos, lo que pasa necesariamente por sustituir el concepto de producto o bien por el de servicio, una línea de trabajo que aún hoy en día sigue vigente.

Por otro lado, ya en 1994 Gunter Pauli pone en práctica el concepto de economía circular a través de la iniciativa ZERI, orientada a buscar y promocionar propuestas sostenibles, y  que posteriormente daría orígen a la conocida como "Economía Azul", otra de las líneas actuales de trabajo de la Economía circular, que basa su propuesta en la idea de generar y patrocinar proyectos reales que aporten una verdadera revolución al concepto de economía sostenible en todo su ciclo de vida.

Prácticamente a la vez, en 1992, Michael Braungart y William McDonough publican su primera obra aplicando el diseño a la sostenibilidad "The Hannover Principles: Design for Sustainability" y poco después, en 1995, crean la compañía "McDonough Braungart Design Chemistry", aupando el diseño "de la cuna a la cuna" al rango de herramienta principal en la Economía Circular, y creando así una nueva vertiente de trabajo en economía circular que busca actuar sobre el diseño de productos y servicios para asegurar que son sostenibles y se amoldan al concepto de economía circular, cerrando el ciclo y generando valor en todas sus fases, incluido su fin de vida útil, donde se convierten en materia prima.

Economía Circular - Fuente de elaboración propia.
Todas estas vertientes y propuestas conformarían lo que hoy se conoce como Economía Circular, una pujante propuesta que entra a regular la organización de los sistemas que conforman la sociedad actual, tanto económicos como productivos, cerrando sus extremos ("cradle": explotación de recursos, y "grave" vertido de residuos) para dar lugar a nuevos recursos y materias primas, creando así un círculo sempiterno ("cradle"-"cradle").

Pero la Economía Circular, al contrario de lo que muchos piensan, no se reduce a concepciones clásicas como las 3R's (Reducir, Reciclar, Reutilizar), la producción limpia o la internalización de costes ambientales, todas ellas conceptos obsoletos que tan sólo aportan una visión parcial y como mucho ralentizan el declive ambiental, sino que va más allá y busca una visión holística del mundo y la economía, desde distintos puntos de vista y disciplinas, para comprender las relaciones existentes (entorno, economía, ser humano) y entender el modo de actuar para compatibilizarlas.

La Economía Circular pasa a suponer un uso racional de los recursos disponibles, partiendo de un diseño en origen de los productos y servicios que contemple su sostenibilidad ambiental, una sociedad basada en la eficiencia en el consumo y un mercado basado en el reciclaje y reaprovechamiento de materiales, uniendo de esta forma el mundo ambiental y el económico en una única concepción de funcionamiento.

La Economía Circular supone dejar atrás el reinado de la tiranía económica neoclásica para pasar a poner la economía al servicio del entorno y las personas.

El sistema productivo en la economía circular se vuelve así colaborativo, tal y como propone el Proyecto Mainstream (del Foro Económico Mundial), buscando la implicación en el ciclo de vida del producto de diseñadores, fabricantes, distribuidores, reparadores, recicladores y hasta del propio consumidor, todos ellos actores principales del sistema con los que este debe contar.

Los beneficios a obtener evidentemente son muchos, y quizás estos sean en buena parte el motor de muchas de las actuaciones emprendidas por diversos gobiernos, entre ellos el europeo, encaminadas a potenciar la Economía Circular. 

Entre otros, podemos decir que la Economía Circular:
  • Es una economía conciliada con el planeta, lo que le da una proyección de futuro y sostenibilidad a largo plazo que la actual no tiene.
  • Es una economía segura, ya que está basada en recursos renovables y, en la medida de lo posible, en los recursos propios locales, reduciendo la dependencia de terceros.
  • Es una economía de reducción y de eficiencia, por lo que es una economía del ahorro. Su objetivo de reducción de consumos y minimización en la producción de residuos va en consonancia con las actuales líneas de ajuste de los gobiernos.
  • Es una economía productora de trabajo, ya que requiere de una potenciación del sectores ambientales que hasta el momento permanecían en un segundo plano (sector de residuos, reciclaje, etc).
  • Es una economía innovadora, ya que ha de buscar nuevas alternativas a productos y servicios que sean sostenibles, así como a procesos más limpios y a sistemas de reciclaje y recuperación más avanzados.


En un próximo artículo (Parte II) continuaré desgranando el concepto de Economía Circular....



domingo, 31 de agosto de 2014

Suelos Contaminados: La importancia de los preliminares.

photo credit: mathieujarryphoto via photopin cc
Actualmente en España ciertos órganos competentes están pidiendo a diversas actividades, a las que consideran con mayor potencial de contaminación, que realicen estudios sobre la situación de sus suelos, solicitando además que dichos estudios incluyan también los correspondientes informes mediante organismo de control acreditado respecto al muestreo y la determinación de suelos.... con todo lo que ello supone en cuanto a costes económicos y quebraderos de cabeza.

Profesionalmente esto ha supuesto que retomase un tema que hacía tiempo que no trataba y que, gracias a la confianza de diversos clientes, me haya puesto manos a la obra en la realización de estudios sobre la situación de suelos potencialmente contaminados (también denominados aquí como Estudios Base de Suelos Contaminados).

Y ha sido en esta "nueva" faceta profesional, en la que como siempre ando buscando las mejores soluciones que combinen la mejor relación calidad / precio del mercado, donde he podido comprobar que en el sector de la investigación de los suelos "no es oro todo lo que reluce".

martes, 15 de julio de 2014

A por el VERTIDO CERO: Secando FLUJOS.

Cuando hablamos de aguas, o incluso de flujos residuales de proceso, y de su tratamiento o depuración, a efectos prácticos en lo que estamos pensando es en un sistema orientado a la extracción de materiales disueltos o en suspensión dentro de ese flujo, del que realmente nos interesa recuperar el agua y, en algunas ocasiones, alguno de los materiales que han quedado integrados en ella.

Para ello da igual que utilicemos productos químicos que nos ayuden a precipitar, a coagular o a flocular los sólidos, que utilicemos técnicas para hacer flotar aquellos menos densos, que utilicemos filtros o membranas para separarlos de forma selectiva, o que hagamos uso de la biología para digerir los disueltos y generar "deposiciones de bacterias", todo es separar el agua de los sólidos que contiene.

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Al final
todo proceso de
depuración
consiste,
hablando de forma genérica,
en separar sólidos
del agua
a través de procesos físicos,
químicos
o biológicos.




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*Pido perdón por adelantado a todos los expertos en depuración por la licencia que me tomo en simplificar hasta estos extremos los sistemas de tratamiento, que conste que está hecho con la mejor de las intenciones, y creo que en esta ocasión el fin justifica los medios. 
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Sin embargo, al final ninguno de estos sistemas de extracción de sólidos es perfecto, y lo que siempre tenemos es un proceso de tratamiento que a partir de un agua residual genera dos flujos distintos:

  • Un flujo diluido, formado por agua de la que se ha extraído la mayor parte del material disuelto que se pretendía, y que forma parte de la línea de aguas de una depuradora, siendo el que luego se remite a otros tratamientos posteriores o a vertido, reutilización, etc.
  • Un flujo concentrado, formado por el contaminante retirado y un porcentaje de agua elevado, que normalmente forma parte de la línea de lodos o rechazos de una depuradora, y que luego seguirá un sistema de tratamiento similar orientado a extraer el agua del lodo y generar un flujo aún más concentrado.

Si lo pensamos fríamente, al hablar de sistemas para el tratamiento de aguas residuales realmente de lo que estamos hablando es de una sucesión o ramificación de procesos bajo los criterios vistos anteriormente, orientados fundamentalmente a disponer de un agua lo más pura posible y de un residuo que alcance la mayor sequedad.

Sin embargo, es en parte este afán por alcanzar un agua lo más depurada posible y eliminar aquellos contaminantes más problemáticos y recalcitrantes, o la necesidad de "estrujar" los lodos hasta el extremo, lo que hace que la tecnología tienda actualmente a adoptar sistemas cada vez más exigentes en la calidad del resultado final y que, sin embargo, son "menos eficientes" de cara a la concentración del efluente de rechazo.

En este sentido, por ejemplo, las técnicas más avanzadas de ósmosis inversa, intercambio iónico, ultrafiltración, etc, ya permiten obtener un agua prácticamente pura con una excelente calidad, pero por contra generan un rechazo muy diluido que se vuelve un problema tanto por su alta concentración de contaminantes, que impiden su tratamiento por métodos tradicionales, como por su alto volumen, debido a un alto contenido en agua, que hace que aún presenten un estado líquido.


La última frontera: los PROCESOS TÉRMICOS.

Así, cuando llegamos a los límites de la depuración de flujos nos encontramos fácilmente con el problema de tener rechazos líquidos que constituyen esencialmente un problema debido a que ya no existen alternativas de tratamiento viable por medios físico-químicos o biológicos convencionales. A estos flujos les espera normalmente uno de estos destinos:
  • En el mejor de los casos su disposición en balsas para promover la evaporación o evapotranspiración natural, en ocasiones favorecida por algún sistema de aspersión, para tratar y concentrar de forma natural estos flujos residuales. Una alternativa que sin embargo requiere espacio, tiempo y unas condiciones climatológicas favorables, entre otros aspectos a cubrir.
  • En ocasiones su recirculación para su dilución junto a otros vertidos de proceso, lo cual es un evidente error y un coste añadido si se lleva a la cabecera de una depuradora, e incluso en ocasiones una práctica con escaso amparo legal si se lleva a vertido.
  • En muchos otros casos, se termina tratando como un residuo líquido, destinándolo a su retirada por parte de un gestor autorizado, que en algunas ocasiones puede llegar a gestionarlo como residuo peligroso, con los costes que ello supone.

photo credit: JF Marrero via photopin cc

Pero estos rechazos siguen siendo en su mayor parte agua. Agua con una alta concentración de contaminantes disueltos, de difícil eliminación, pero al fin y al cabo agua en hasta un 95% o más, que sin embargo se trata como un residuo o un vertido y se convierte en un coste adicional.

Sin embargo, la tecnología nunca tira la toalla, y movida esencialmente por algunas iniciativas industriales que buscan la máxima recuperación de flujos e incluso tienden al "vertido cero", e inspirada en los procesos naturales de evaporación, cambia el concepto y lo que busca en este punto es extraer el agua del flujo residual mediante procesos térmicos de alto rendimiento, que aceleren de forma rentable los procesos naturales de evaporación.

La extracción del agua se lleva a cabo en estos procesos térmicos, como ya se ha mencionado, por evaporación, consiguiendo así concentrar los sólidos disueltos en el flujo residual hasta prácticamente el punto de saturación, y pudiendo llegar en algunos casos incluso al denominado como residuo seco. 


Haciéndole el VACÍO a los Flujos Residuales.

Pero evaporar agua por si sólo es muy caro, se necesita aportar mucha energía para calentar el agua hasta los 100ºC y luego aplicar el calor necesario para evaporarla (el calor latente del agua además es alto, entorno a 2.300 kJ/kg). 

Esta es la razón de que hayan surgido en este punto los evaporadores al vacío. Estos equipos, utilizados originalmente en la industria alimentaria desde el siglo XIX, han servido para conseguir evaporar el agua de ciertos alimentos pero sin afectar a los componentes básicos que los forman, debido a las bajas temperaturas utilizadas, y ahora se desvelan como la solución a estos flujos problemáticos gracias a su alta eficiencia.

El principio es bien sencillo y es aplicable a cualquier proceso de evaporación. La temperatura de ebullición del agua baja considerablemente en función de la presión a la que esté sometida, por lo que a menor presión menor temperatura es necesaria para evaporar el agua, principio en el que se basan los evaporadores, y que puede incrementar la eficiencia en la evaporación del agua contenida en un flujo residual gracias a que previamente se hace el vacío.

De hecho, los evaporadores industriales que podemos aplicar hoy en día a nuestros flujos residuales permiten alcanzar presiones de unos 33 mbar, que dejan la temperatura de ebullición del flujo contaminado en unos 31 a 35ºC, lo que lleva a una menor necesidad de aporte calórico para conseguir llegar al punto de ebullición, pudiendo incluso compensar el incremento del calor latente que se da con la disminución de la presión.

Evaporador al vacío de serpentin inmerso - By Condorchem Envitech

Por otro lado, una temperatura tan baja permite diversas opciones para su obtención, y pueden llegar a aplicarse principios de funcionamiento a baja temperatura que serían impensables a altas temperaturas. De esta forma, podemos encontrarnos con evaporadores al vacío que funcionan: 
  • Mediante bombas de calor, utilizando únicamente el ciclo frigorífico de un gas refrigerante a baja temperatura, con unos rendimientos muy atractivos que van actualmente de los 130 W a los 230 W por litro destilado y unas aplicaciones a nivel industrial que llegan a caudales de hasta 50 m3/día.
  • Mediante compresión mecánica del vapor, recuperando así el calor latente de la evaporación mediante la condensación del vapor obtenido, gracias a su compresión mecánica, utilizando dicho calor como fuente para calentar el flujo entrante, llegando así a rendimientos muy atractivos que van de 36 W a 50 W por litro destilado, y que además permite tratar mayores volúmenes, llegando incluso a los 250 m3/día.
  • Mediante sistemas multiefecto. En estos sistemas se disponen varios evaporadores en batería en los que el vacío va siendo progresivamente mayor (cada vez hay menos presión) de forma que calentando el primer evaporador a alta temperatura (unos 90ºC) en el resto  se aprovecha el calor latente del vapor generado en el anterior para calentar el flujo entrante a menores temperaturas y condensarlo parcialmente.

En todos ellos el resultado final es la obtención de un flujo concentrado, resultado de llevar prácticamente hasta el punto de saturación el flujo residual, pudiendo en algunos casos llegar al residuo seco (5% de agua) utilizando equipos de concentración especiales, denominados cristalizadores.

Se debe tener en cuenta que, en cualquier caso, el calor latente de cualquier flujo que queramos tratar con un evaporador se incrementa con el descenso de la presión, y que el punto de ebullición aumenta en función de la concentración de sólidos disueltos que vaya alcanzando, por lo que el rendimiento de la máquina va disminuyendo según se va evaporando el líquido, llegando a alcanzarse un punto de concentración crítica a partir del cual la evaporación al vacío ya no es rentable, y que comúnmente sirve para definir el ciclo de trabajo de un evaporador.

En cualquier caso, los evaporadores al vacío consiguen así reducciones del volumen del flujo entrante que van del 90% al 95%, por lo que la reducción en los costes de gestión posterior de dicho flujo es considerable, llegando a permitir incluso plazos de amortización del equipo inferiores a los 2 años actualmente.

De esta forma se consigue dar una salida a flujos residuales como taladrinas, soluciones oleosas, lixiviados de vertedero, aguas de desengrase, rechazos de ósmosis inversa, intercambio iónico o ultrafiltración, recuperación de baños galvánicos, concentración de tintas, etc. Flujos que hasta el momento presentaban una problemática ambiental y económica más que relevante para las empresas.


Una vuelta de tuerca más: el "SPRAY  DRYER".

Sin embargo, muchos estarán pensando ahora mismo que la evaporación al vacío no deja de ser un sistema de minimización, con una cierta mejora en la eficiencia energética, pero que también tiene un flujo de rechazo líquido que se tiene que tratar ya como un residuo

En cierta forma no les falta razón, a pesar de que podría llegarse a la cristalización, la evaporación al vacío es rentable sólo para la reducción del volumen, pues sigue dando como resultado un flujo líquido saturado, aunque eso si en unas cantidades mucho más reducidas. Y por eso he querido agregar en este artículo una nueva tecnología que complementa, y en algunas ocasiones incluso puede llegar a sustituir, la tecnología de evaporación al vacío "convencional", encontrándose dentro de las tecnologías de secado térmico para el tratamiento de flujos problemáticos que propone este artículo.

Se trata del secado por spray, también conocido como secado por atomización o por dispersión, una interesante alternativa tecnológica, prácticamente desconocida en el mundo ambiental, que sin embargo tiene un amplio bagaje en determinados entornos industriales como el alimentario o el farmacéutico, donde se ha utilizado desde principios del siglo XX para secar totalmente productos líquidos y obtenerlos en formato polvo o incluso encapsularlos (tales como la leche en polvo, los concentrados, los extractos, o el jabón, entre otros) sin que estos pierdan sus propiedades características.

Un proceso de secado que poco a poco empieza a tener cabida también en el tratamiento final de flujos problemáticos como los que hemos visto anteriormente, e incluso rechazos finales como el de la evaporación, recuperando el agua que contienen, y obteniendo un residuo totalmente seco (de hasta el 4% en agua) con cabida en el sector del tratamiento de aguas para obtener el tan ansiado "vertido cero".

Innospray - Equipo de Secado de flujos residuales por spray de CADE Engineering.

El principio del proceso es incrementar la superficie libre del líquido a tratar al máximo posible mientras se pone en íntimo contacto con aire caliente, lo que permite que la cantidad de agua sometida a evaporación en el momento sea la máxima posible, optimizando así su secado.

Para cumplir con este fin el corazón de los secadores de spray está en el sistema de atomización del flujo, que puede ser de distintos tipos: 
  • Centrífugo, mediante discos rotatorios que pueden girar hasta a 25.000 RPM (a mas revoluciones menor tamaño de partícula), para los que el mercado presenta una gran variedad de caudales y tamaños, y con los que se pueden alcanzar tamaños de partícula de 15 µm a 250 µm.
  • De boquillas a presión, hidráulicas o neumáticas, donde las primeras bombean directamente el flujo para que pase a presión por una boquilla que puede tener entre 0,5 y 3 mm, mientras que en las segundas el bombeo se produce por interacción del aire comprimido y el fluido.
  • Ultrasónico, el más novedoso y aún en desarrollo, basado en hacer pasar el flujo líquido por una superficie sometida a vibración ultrasónica, generando así, mediante fenómenos de ondas capilares y cavitación, burbujas de vapor que al escapar del fluido generan gotas microscópicas de tamaños que pueden ser incluso inferiores a los 10 µm.

Además de las múltiples opciones para la atomización que pueden existir, el secado por spray también ofrece distintas alternativas posibles en cuanto a la mezcla con el aire caliente, ya sea en paralelo, atomizando el flujo residual junto con la corriente de aire caliente en el momento de su ingreso a la cámara de secado, a contracorriente, atomizando el flujo residual en la parte superior de la cámara mientras una corriente de aire caliente asciende a través de ella, o mediante flujo mezclado o en fuente.

En cualquier caso la intención será siempre que atomizador y cámara de secado se diseñen de tal forma que la mezcla aire caliente / gota sea íntima, y el patrón de flujo de ambos disponga de un tiempo suficiente de contacto como para que se evapore todo el líquido.

En este sentido, las cámaras de secado tendrán siempre en cuenta que la microgota generada, en contacto con el aire caliente (entre 100ºC y 400ºC), comienza a evaporar el agua en toda su superficie, concentrando en su interior los sólidos disueltos

Esta evaporación provoca una cesión de calor del aire entrante (que se enfría) para conseguir una evaporación rápida, mientras que el núcleo de la partícula generada, donde se concentran los sólidos, permanece a temperaturas bajas gracias al efecto de la propia evaporación del agua.

El secado total se garantiza gracias a la disposición de zonas adicionales de enfriamiento de la partícula dentro de la propia cámara de secado, en las que se incrementa el tiempo de permanencia consiguiendo que la partícula se enfríe y de tiempo a la difusión de líquidos desde su interior.

La temperatura y el modo de generar el gas de secado dependerán del tipo de flujo a tratar y de lo que se quiera hacer con el. Si el flujo no es termosensible ni requiere una posterior recuperación (como sucede en muchos flujos residuales), no existirá límite en la temperatura del gas de entrada, y además será posible introducir en la cámara los propios gases de escape del quemador, algo que no sería recomendable en caso contrario (cuanto se utiliza para el secado de ciertos alimentos, por ejemplo, en los que se requiere de un intercambiador para calentar aire).

Al final lo que se consigue es una partícula totalmente seca (cerca del 4% de humedad) de granulometría controlada, que se puede manejar perfectamente gracias a su pequeño volumen y estado sólido sin que se generen los riesgos de contaminación de un líquido, y teniendo un coste de gestión mucho menor debido a su menor volumen. Todo ello sin contar con las posibilidades que se abren con el potencial de recuperación de compuestos o de recuperación del flujo de agua, que también se puede condensar para su aprovechamiento.


photo credit: JD Hancock via photopin cc
Los Spray-dryer 
se convierten 
así en 
la solución 
que promete 
dar 
la vuelta de tuerca 
al secado 
de 
flujos residuales.





Sobre el origen del CALOR:

Secar flujos de agua, más o menos concentrada, supone evaporar agua, y esto, en cualquier caso, implica siempre un gasto energético. Pero este aspecto, que en muchas ocasiones supone un problema cuando se plantea a las empresas que precisan de estos tratamientos, puede ser un reto de interés para encontrar fuentes alternativas de suministro.

En este sentido es en el que se mueven muchas de las empresas del sector que promueven este tipo de tecnologías: la utilización de nuevas fuentes de energía y el uso de energía residual.

El uso de flujos residuales de calor de proceso es una de las líneas de trabajo más interesantes. Si recordamos el artículo de este Blog "Gestionando el Calor Residual" nos daremos cuenta de la enorme cantidad de energía que se desperdicia en nuestras empresas y actividades diarias, lo que justifica que sea una de las opciones y líneas de trabajo que contempla la oferta tecnológica existente en la actualidad.


Por un lado, las bajas temperaturas a las que se mueve la Evaporación al Vacío permiten utilizar el calor residual generado en circuitos de refrigeración de baja temperatura o en circuitos con aguas calientes (a 90ºC aprox) y frías (a 25ºC aprox) del propio proceso, que se pueden utilizar en el circuito del evaporador, integrando así el equipo en el proceso productivo, sin que apenas suponga coste energético para la empresa, permitiendo el tratamiento de flujos residuales de proceso.

Por otro lado, la ausencia de requerimientos específicos para la recuperación de flujos residuales permite en procesos como los secados por spray usar no sólo los gases de escape directamente generados por una caldera, con la ventaja además de no requerirse un combustible especialmente limpio (pues al fin y al cabo se le somete a un lavado del gas con microgotas), sino que además es posible utilizar el gas residual de los procesos productivos que se emite directamente a la atmósfera con un calor residual que, en muchas ocasiones, es más que suficiente para la evaporación de los flujos residuales de los que estamos hablando.

A estas alturas es fácil que más de un lector haya visto en esta última opción una segunda variable más que interesante: usar el flujo residual de agua y el propio spray dryer como sistema de depuración de emisiones atmosféricas de proceso (la sinergia perfecta: tratamiento de vertidos con emisiones y viceversa). 

Efectivamente esto es posible, y de hecho algunas marcas como GEA-Niro ya venden Spray-dryers como sistemas de absorción de contaminantes atmosféricos de alto rendimiento, con diseños específicos para el tratamiento de emisiones, y alcanzando rendimientos por encima de sistemas tradicionales como los lavados de gases con scrubber, con los que además compiten en situación de ventaja al no generar agua residual y poder utilizar aguas sin requerimientos específicos de calidad de entrada.

Si llegado el punto no se pueden utilizar fuentes de energía residual, ya sea por inexistencia o por requerimientos del propio proceso, o estas son incompletas en su aporte de calor, la utilización de energías alternativas es otra de las opciones que se están ofertando actualmente. El uso de energías renovables, con especial hincapié en propuestas como la termosolar orientada a la generación de calor y frío de proceso, son otra de las alternativas que parece que podrían triunfar en los mercados.


Fuente propia

Empresas como CADE Engineering ya ofrecen esta opción como integración de sus tecnologías, y prometen interesantes rendimientos en el aprovechamiento del calor generado de esta forma. La energía termosolar, y en concreto la CSP como abanderada, se desvelan de esta forma como nuevos métodos de generación de calor y frío de proceso que bien pueden utilizarse más allá de la generación energética en procesos como el secado de flujos residuales.




Páginas para consulta sobre este tema:
Condorchem Envitech, una empresa de tecnología ambiental cuyo producto estrella son los evaporadores al vacío.
Veolia, empresa de referencia en el sector, con equipos de última generacion para la evaporación.
GEA-Niro, decanos en la construcción de equipos para el secado por spray en proceso.
CADE Engineering, con su tecnología Innospray para el secado de flujos problemáticos.
Spray Process, tecnología de secado por spray para distintas aplicaciones.


domingo, 29 de junio de 2014

Ser ECO-Fashion esta de MODA.

Si definimos la moda como el arte de vestir y de amoldar las prendas y accesorios al hombre y la mujer en base a una serie de parámetros funcionales y de estética, muy probablemente lleguemos a comprender que la moda ha existido siempre, incluso diría que es algo implícito al hombre, a su evolución y a su innato egocentrismo.

miércoles, 4 de junio de 2014

Aguas residuales: Una pila de energía.

La gestión del agua ha sido históricamente un grave problema para las sociedades: Un problema de salud, si se tiene en cuenta la necesidad de suministro de un agua con la adecuada calidad para su consumo, y un problema ambiental, pues supone un importante foco de contaminación del medio una vez que ha sido usada en las distintas actividades humanas que dependen de ella, que son muchas. 

lunes, 12 de mayo de 2014

1 Año de Trabajo, 1.000 Gracias a todos.

Ha pasado ya un año desde que, por aquellas vicisitudes de la vida profesional que uno tiene, descubriese el mundo de las nuevas tecnologías de la comunicación y la información en toda su extensión y me lanzase con energía a encontrarme de pleno con Linkedin, Google+, Cuvitt, Twitter y el mundo Blogger.