Life cycle assessment for wastewater treatment in the chemical industry

Abstract

La hidrosfera es sin duda uno de los compartimientos ambientales que se ve más afectado por las actividades de la industria química; consecuentemente los sistemas de tratamiento de agua residual se han convertido en una parte esencial en cualquier complejo industrial para tratar de reducir al mínimo la contaminación del agua. Sin embargo estos sistemas consumen energía y otros materiales auxiliares, mientras que generan lodo y varias emisiones, teniendo éstos un efecto directo en el medio ambiente. Es entonces necesario encontrar la manera de analizar estos sistemas para determinar su impacto ambiental global y así luego poder definir cuales opciones son ambientalmente más óptimas. En la presente tesis se aplicó la metodología de Análisis de Ciclo de Vida (ACV) “De la puerta a la puerta” a una depuradora de aguas residuales de un complejo industrial alemán. Esto para evaluar el impacto ambiental de limpiar efluentes a través de todo su ciclo de vida considerando varias emisiones y recursos. El agua residual, tomando en cuenta su composición, fue considerada como principal entrada del sistema. De acuerdo a los diferentes pasos de un ACV, esta tesis empieza con la descripción de la unidad funcional y el alcance de la evaluación. Después es presentado el análisis de inventario asignando las cargas ambientales considerando la composición del afluente. Posteriormente la evaluación de impacto fue calculada usando el programa Umberto, para finalmente determinar el estado actual de la planta que permitan futuras mejoras. Adicionalmente, se realizó una comparación entre la actual configuración del proceso y otra modificada que incluye una fase extra de digestión de lodos. La planta de tratamiento de aguas residuales de Currenta asemeja un esquema de entrada/salida múltiple. Por este motivo se puso especial atención en diseñar un modelo de asignación para definir el Inventario de Ciclo de Vida (ICV). Para lograr lo anterior los impactos ambientales, provocados por el consumo de auxiliares y energéticos, la generación de lodo, y la emisión de contaminantes, fueron particionados entre la composición del agua residual por su causa específica. Fueron elegidos como principales parámetros para describir dicha composición la hidráulica (Q), Carbón orgánico total (COT), Nitrógeno total (N), Fosforo total (P) e Hidrógeno (H+). Usando la metodología de análisis de ciclo de vida y dándole seguimiento a todos los procesos involucrados en la planta de tratamiento de Currenta, se encontró que la responsabilidad hacia las cargas ambientales está repartida causalmente proporcional entre los parámetros de entrada del agua. También se encontró que el escenario futuro donde es incluida digestión de lodos, aun cuando consume más energía eléctrica, tiene un mejor rendimiento ambiental que el escenario actual.