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​¿Qué se entiende por contaminación atmosférica?

Por Sergi Carreras Coma | Socio director de Tandem HSE | Empresa asociada de Bequinor
Depositphotos 4455347 xl 2015
En la industria química, los contaminantes más frecuentes son compuestos orgánicos volátiles, partículas en suspensión y compuestos halogenados.
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De los procesos involucrados en la contaminación atmosférica, cabe señalar en primer lugar la emisión de contaminantes. En el proceso de emisión se lanzan a la atmósfera cantidades concretas de uno o varios contaminantes


Una vez se han emitido a la atmósfera, los contaminantes permanecen en esta durante un tiempo concreto, que se conoce como tiempo de residencia. Este tiempo de permanencia en la atmósfera está relacionado con la reactividad química de cada contaminante, con el lavado de la atmósfera que efectúa la lluvia y la capacidad del medio para dispersarlos.


Depositphotos 8450419 xl 2015


Un contaminante es el nombre que recibe toda sustancia ajena a la composición de la atmósfera que pasa a ella y permanece allí durante un tiempo

La última fase de la contaminación atmosférica debe incluir los efectos de los contaminantes sobre los seres vivos, las estructuras (edificaciones, monumentos, etc.) y sobre las propiedades intrínsecas de la atmósfera (reducción de visibilidad, alteración del balance de calor del sistema tierra-atmósfera, alteraciones sobre el clima, etc.).


La contaminación del aire es un proceso que se inicia con las emisiones al aire por parte de los diferentes focos emisores (niveles de emisión) de contaminantes a la atmósfera. 


Una vez estas sustancias llegan a la atmósfera, sufren varios efectos de transporte y/o transformación. Como resultado de estos procesos, en un punto determinado se da una concentración determinada de cada contaminante, la cual se conoce como nivel de inmisión.


Cómo minimizar la contaminación atmosférica

Son los niveles de inmisión o de calidad del aire los que determinan el efecto de un contaminante sobre la salud o el medio ambiente. 


Por lo tanto, para minimizar la contaminación atmosférica es necesario, por un lado, el control de las emisiones atmosféricas (niveles de emisión) y, por el otro, el control y la vigilancia de la presencia de los contaminantes en el aire en distintos puntos receptores (niveles de inmisión).


A raíz de los estudios médicos y científicos, se han establecido unos valores de referencia para los niveles de inmisión de cada contaminante 

Al tratar el problema de la contaminación atmosférica cabe tener presente que, a pesar de que existe cierta relación entre emisión e inmisión, dichos parámetros no son necesariamente equivalentes


Ello se debe a que existe un proceso de transporte y de dispersión en la atmósfera que puede dispersar o concentrar los contaminantes e incluso modificar su naturaleza.


Las sustancias presentes en la atmósfera en unas concentraciones superiores a las naturales se denominan contaminantes, tanto si son sustancias ajenas al aire como sustancias habituales.


En general, los contaminantes son liberados por una fuente (proceso conocido como emisión) y en la atmósfera se desplazan, se transforman, se acumulan, se degradan... Como resultado de estos procesos, en un punto determinado se produce una determinada concentración de cada contaminante. Dicha concentración (cantidad de contaminante por metro cúbico de aire), que es independiente de la fuente de procedencia, es conocida como nivel de inmisión.


Los niveles de inmisión determinan el efecto de un contaminante sobre la salud o el medio ambiente. A raíz de los estudios médicos y científicos, se han establecido unos valores de referencia para los niveles de inmisión de cada contaminante. Mientras estos no se superen, se puede considerar que la cantidad del aire es buena. 


Por el contrario, se deberá tomar medidas preventivas o correctoras en función del grado de contaminación detectado.


Contaminantes atmosféricos

Un contaminante es el nombre que recibe toda sustancia ajena a la composición de la atmósfera que pasa a ella y permanece allí durante un tiempo. En esta categoría también se incluye todas aquellas sustancias que conforman la atmósfera pero que se presentan en concentraciones superiores a las naturales.


Estas sustancias no son siempre de origen antropogénico. Algunas acciones naturales como las erupciones volcánicas y las tempestades de arena, entre otras, también pueden provocar episodios de contaminación atmosférica. Aun así, cuando se habla de contaminación atmosférica se hace referencia a acciones de origen antropogénico.


Los contaminantes se pueden clasificar según muchos criterios distintos (estado, toxicidad, reactividad, etc.).


Según su composición química, los más importantes son:


  • Partículas: según el tamaño, son sedimentables (> 30 µm), partículas en suspensión (< 30 µm), partículas respirables (< 10 µm), o humos (< 1 µm).
  • Compuestos de azufre: SO2, H2S, H2SO4 mercaptanos, sulfuros ...
  • Compuestos de nitrógeno: NO, NO2, NOx, NH3...
  • Compuestos de carbono: CO, CO2, CH4, HCT...
  • Halógenos y compuestos halogenados: Cl2, HCl, HF, CFC...
  • Oxidantes fotoquímicos: O3, peróxidos, aldehídos...
  • Compuestos orgánicos volátiles.
  • Hidrocarburos aromáticos policíclicos y compuestos orgánicos persistentes.
  • Metales y sus compuestos.
  • Amianto (partículas en suspensión, fibras).
  • Halógenos y sus compuestos.
  • Cianuros.
  • Policlorodibenzodioxinas y policlorodibenzofuranos.
  • Sustancias y preparados respecto de los cuales se haya demostrado o existan indicios razonables de que poseen propiedades cancerígenas, mutágenas, xenoestrógenas o puedan afectar a la reproducción a través de aire.
  • Sustancias que agotan la capa de ozono.



La manera de clasificación más habitual se hace considerando su procedencia:


  • Primarios. Procedentes directamente de las fuentes de emisión (por ejemplo: SO2, H2S, NO, NH3, CO, CO2, HCl, HF, PST...).
  • Secundarios. Originados en la atmósfera como consecuencia de distintas reacciones químicas que han ocasionado la transformación de contaminantes primarios (por ejemplo, O3, SO3, H2SO4, NO2, HNO3...).



Normativa de las emisiones atmosféricas

A nivel de todo el estado, ha habido normativa desde los años 70, pero actualmente se ha reagrupado toda la normativa.


Hay que destacar que lo mas importante es determinar si la actividad que realiza las emisiones atmosféricas esta clasificada y para ello se usa el anexo CAPCA indicado en la ley 34/2007 de calidad del aire y protección del ambiente atmosférico (usar el texto consolidado), ya que el anexo IV de clasificación se ha ido actualizando con la entrada en vigor del Real Decreto 100/2011 (CAPCA), el Real Decreto 1042/2017 sobre la limitación de las emisiones a la atmósfera de determinados agentes contaminantes procedentes de las instalaciones de combustión medianas y el Real Decreto 115/2017 que establece los requisitos técnicos de las actividades que emiten gases fluorados.


Se deberán tomar medidas preventivas o correctoras en función del grado de contaminación detectado 

Por actividades incluidas o asimiladas al anexo I del Real Decreto 117/2003, sobre la limitación de emisiones de compuestos orgánicos volátiles por el uso de disolventes en determinadas actividades que superan los umbrales del anexo II, se regulan los límites de emisiones canalizadas y difusas.


Hay que saber que hay comunidades autonómicas que tienen legislación propia que se debe tener en cuenta, ya que difiere un poco de la nacional y al no contradecirla, sino que modifica los valores de emisión, se deben cumplir.  En concreto en Cataluña hay unas instrucciones técnicas que, aun no siendo disposiciones legales, se deben tener en cuenta.


Emisiones en la industria química

Las emisiones atmosféricas generadas en la industria química, tanto en los procesos productivos como en los almacenamientos APQ, pueden generar emisiones atmosféricas contaminantes clasificadas según el CAPCA.


Hay que indicar que hay dos tipos de emisiones, las canalizadas que salen por chimeneas o conductos de salida de gases y las emisiones difusas que no están canalizadas. En la industria química, casi siempre son emisiones canalizadas, pero también en algunos procesos se pueden generar emisiones difusas, especialmente si no hay una buena extracción o se hacen procesos al aire libre.


Hay dos tipos de emisiones, las canalizadas que salen por chimeneas o conductos de salida de gases y las difusas que no están canalizadas

Todos los procesos que generan emisiones están clasificados según su capacidad de emisión o de producción del proceso asociado, con el código CAPCA, siendo su clasificación de A, B o C.


Dicha clasificación condicionara los periodos de control, que son de dos años para los focos A, de tres años para los focos B y de cinco años para los focos C.


Hay que indicar que no todos los focos deben ser controlados. Hay los denominados focos sistemáticos y los focos no sistemáticos. 


Estos últimos aún siendo focos contaminantes no deben ser controlados, pero sí identificados, ya que por su caudal y carga másica emitida su afectación al medio es muy baja y no precisan de su control.


En la tabla adjunta se puede ver la parte del CAPCA para la industria química inorgánica y la orgánica.


INDUSTRIA QUÍMICA INORGÁNICA LETRA DEL FOCO Número 04 04
Producción de ácido sulfúrico u óxidos de azufre A 04 04 01 00
Producción de ácido nítrico A 04 04 02 00
Producción de amoniaco. Reformador primario B 04 04 03 01
Producción de amoniaco. Venteo de CO2 C 04 04 03 02
Producción de sulfato amónico A 04 04 04 00
Producción de nitrato amónico A 04 04 05 00
Producción de fosfato amónico A 04 04 06 00
Producción de fertilizantes NPK A 04 04 07 00
Producción de urea A 04 04 08 00
Producción de negro de humo A 04 04 09 00
Producción de dióxido de titanio A 04 04 10 00
Producción de grafito o electrodos de grafito A 04 04 11 00
Producción de carburo cálcico C 04 04 12 00
Producción de cloro-HCl. Producción de sosa o potasa A 04 04 13 00
Producción de fertilizantes fosfatados. Ácido fosfórico o superfosfatos. A 04 04 14 01
Emisiones de contaminantes a través de las torres de refrigeración del proceso de fabricación de ácido fosfórico C 04 04 14 02
Producción de flúor, otros halógenos no especificados en otros epígrafes o derivados A 04 04 16 01
Producción de sales de metales como el cloruro férrico o el sulfato de aluminio B 04 04 16 02
Producción de hidratos/hidróxidos u óxidos de metales B 04 04 16 03
Producción de N2O C 04 04 16 04
Producción, formulación, mezcla, reformulación, envasado o procesos similares de productos químicos inorgánicos líquidos o gaseosos no especificados anteriormente con capacidad >= 10.000 t/año A 04 04 16 05
a.e.a., no especificados anteriormente con capacidad >= 1.000 t/año y < 10.000 t/año B(2) 04 04 16 06
a.e.a., no especificados anteriormente con capacidad >= 100 t/año y < 1.000 t/año C(2) 04 04 16 07
a.e.a., no especificados anteriormente con capacidad < 100 t/año -(2) 04 04 16 08
Almacenamiento de productos químicos inorgánicos líquidos o gaseosos con capacidad >= 100 m3 C(2) 04 04 15 01
a.e.a., con capacidad < 100 m3 04 04 15 02
Almacenamiento u operaciones de manipulación, mezclado, separación, clasificación, transporte o reducción de tamaño de productos químicos inorgánicos sólidos a granel en instalaciones industriales, puertos o centros logísticos, con capacidad de manipulación de estos materiales >= 500 t/día B(2) 04 04 16 50
a.e.a., con capacidad de manipulación de estos materiales >= 100 t/ día y < 500 t/día C(2) 04 04 16 51
a.e.a., con capacidad de manipulación de estos materiales < 100 t/día -(2) 04 04 16 52
INDUSTRIA QUÍMICA ORGÁNICA 04 05
Producción de etileno A 04 05 01 00
Producción de propileno A 04 05 02 00
Producción de 1,2 dicloroetano (excepto 04 05 05 00) A 04 05 03 00
Producción de cloruro de vinilo (excepto 04 05 05 00) A 04 05 04 00
Producción de 1,2 dicloroetano+cloruro de vinilo (proceso equilibrado) A 04 05 05 00
Producción de polietileno de baja densidad B 04 05 06 00
Producción de polietileno de alta densidad B 04 05 07 00
Producción de cloruro de polivinilo (PVC) o copolímeros B 04 05 08 00
Producción de polipropileno B 04 05 09 00
Producción de estireno A 04 05 10 00
Producción de poliestireno B 04 05 11 00
Producción de estireno-butadieno A 04 05 12 00
Producción de látex de estireno-butadieno B 04 05 13 00
Producción de caucho de estireno-butadieno (SBR-PB) B 04 05 14 00
Producción de resinas de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS o SAN) B 04 05 15 00
Producción de resinas de urea o melamina B 04 05 27 01
Producción de viscosa u otras fibras sintéticas o de base celulósica A 04 05 27 02
Producción de nylon, caprolactama u otros productos intermedios en la fabricación textil B 04 05 27 03
Producción de óxido de etileno A 04 05 16 00
Producción de formaldehido B 04 05 17 00
Producción de etilbenceno A 04 05 18 00
Producción de anhídrido/ácido ftálico A 04 05 19 00
Producción de polietilen tereftalato (PET) A 04 05 27 04
Producción de acrilonitrilo A 04 05 20 00
Producción de ácido adípico (incluyendo almacenamiento o manipulación de productos) C 04 05 21 00
Producción de ácido/anhídrido maléico, fumárico o acético B 04 05 27 05
Producción de ácido glioxílico B 04 05 23 00
Producción de pesticidas, fitosanitarios o biocidas (materias activas) A 04 05 25 01
Producción de pesticidas, fitosanitarios o biocidas (formulaciones) B 04 05 25 02
Producción o generación no intencionada de compuestos orgánicos persistentes no considerados dentro del 04 05 25 en la fabricación o producción de otros compuestos químicos A 04 05 26 00
Producción, formulación, mezcla, reformulación, envasado o procesos similares de productos químicos orgánicos líquidos o gaseosos no especificados anteriormente con capacidad >= 10.000 t/año A 04 05 22 05
a.e.a., no especificados anteriormente con capacidad >= 1.000 t/año y < 10.000 t/año B(2) 04 05 22 06
a.e.a., no especificados anteriormente con capacidad >= 100 t/año y < 1.000 t/año C(2) 04 05 22 07
a.e.a., no especificados anteriormente con capacidad < 100 t/año -(2) 04 05 22 08
Almacenamiento de productos químicos orgánicos líquidos o gaseosos con capacidad >= 100 m3 C(2) 04 05 22 03
a.e.a., con capacidad < 100 m3 04 05 22 04
Emisiones fugitivas derivadas de la manipulación de productos o materias primas en industrias de química orgánica en dispositivos tales como válvulas, bombas, instrumentación, bridas, sellos o elementos similares C 04 05 27 12
Almacenamiento u operaciones de manipulación, mezclado, separación, clasificación, transporte o reducción de tamaño de productos químicos orgánicos sólidos a granel en instalaciones industriales, puertos o centros logísticos, con capacidad de manipulación de estos materiales >= 500 t/día B(2) 04 05 27 50
a.e.a., con capacidad de manipulación de estos materiales >= 100 t/ día y < 500 t/día C(2) 04 05 27 51
a.e.a., con capacidad de manipulación de estos materiales < 100 t/día -(2) 04 05 27 52

Límites de emisión y sistemas de tratamiento

Cuando las emisiones atmosféricas superan los límites indicados en las normativas o fijados específicamente en las resoluciones de las licencias o autorizaciones ambientales de las actividades, se debe instalar un sistema de tratamiento para reducir o eliminar el agente contaminante presente en las emisiones.


Son los niveles de inmisión o de calidad del aire los que determinan el efecto de un contaminante sobre la salud o el medio ambiente

Para cada tipo de contaminante se puede definir un sistema u otro de tratamiento, escogiendo el que mas convenga, tanto como prestaciones técnicas, rendimientos, mantenimiento, inversión, tecnología, etc. 


No hay que ir a buscar retornos de inversión de menos de un año; en inversiones de medio ambiente, no se debe contemplar el retorno como un criterio de selección, ya que por lo normal son de 10 años como muy buen sistema.


En la industria química, los contaminantes más frecuentes son compuestos orgánicos volátiles, partículas en suspensión y compuestos halogenados.


En la tabla adjunta se puede ver la elección recomendada para los diferentes contaminantes.


CONTAMINANTES SISTEMAS DE TRATAMIENTO
Partículas: según el tamaño, son sedimentables (> 30 µm), partículas en suspensión (< 30 µm), partículas respirables (< 10 µm), o humos (< 1 µm). Filtros de mangas Electrofiltros Scrubbers
Compuestos de azufre: SO2, H2S, H2SO4 mercaptanos, sulfuros ... Scrubber alcalino.
Compuestos de nitrógeno: NO, NO2, NOx, NH3 ... Scrubber alcalino
Compuestos de carbono: CO, CO2, CH4, HCT ... Scrubber
Halógenos y compuestos halogenados: Cl2, HCl, HF, CFC ... Scrubber alcalino.
Compuestos orgánicos volátiles. Filtros de carbón. Oxidación térmica oxidativa. Biofiltros.
Hidrocarburos aromáticos policíclicos y compuestos orgánicos persistentes. Filtros de carbón. Oxidación térmica oxidativa. Biofiltros.
Metales y sus compuestos. Filtros de mangas Electrofiltros Scrubbers
Amianto (partículas en suspensión, fibras). Filtros de mangas Electrofiltros Scrubbers
Halógenos y sus compuestos. Filtros de carbón. Oxidación térmica oxidativa. Biofiltros.
Cianuros. Filtros de mangas Electrofiltros Scrubbers
Policlorodibenzodioxinas y policlorodibenzofuranos. Filtros de carbón


Hay que indicar que, en la actualidad, todos los sistemas de tratamiento por oxidación de los compuestos orgánicos volátiles no están muy bien vistos por la administración ya que generan CO2 como producto de la oxidación y, con la actual política de descarbonización, no es una tecnología muy adecuada. Está siendo sustituida por los biofiltros, con menos efectos secundarios.


Relacionado con todo lo anterior, Bequinor, con la colaboración de Tandem HSE, ha programó el Curso sistemas de tratamiento de emisiones en procesos químicos, que tuvo lugar los días 25 y 26 de mayo en el marco de su aula virtual.



Artículo de Sergi Carreras Coma | Socio director de Tandem HSE | Empresa asociada de Bequinor


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