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Ingeniería

Eficientes, limpias y económicas

Nuevas tecnologías que favorecen el reciclaje, reducen la producción de residuos industriales y no contaminan el medio ambiente

CSTEscoria almacenada en la Companhia Siderúrgica de Tubarão para su transformación en cementoCST

Los sectores productivos nacionales recurren con mayor frecuencia a procesos y sistemas de trabajo más eficientes y limpios con el objetivo de mejorar el aprovechamiento de las materias primas, reducir la generación de residuos y fomentar el reciclaje de productos y desechos industriales. El resultado de esta secuencia de nuevos procedimientos es una significativa reducción de costos y la posibilidad de conquistar mercados externos cada vez más exigentes con relación a los procesos de producción que causen menos agresiones al ambiente.

“La adopción de tecnologías limpias lleva a las empresas a economizar mucho dinero y a aumentar su facturación”, dice el profesor Luis Nunes de Oliveira, coordinador adjunto de las áreas de exactas de la dirección científica de la FAPESP. “Además, la empresa deja de ser multada por los casos de descarte de residuos en ríos, por ejemplo.”

En el marco de esta política estratégica para el país, siete proyectos financiados por la FAPESP amplían y muestran nuevas perspectivas para el uso y el desarrollo de tecnologías limpias. Dichos proyectos abarcan desde la construcción civil hasta el reciclaje de metales y el aprovechamiento de embalajes. “La construcción civil es el sector de la economía que más agresiones causa a la naturaleza, debido a la gran cantidad de recursos naturales que utiliza”, reconoce Vahan Agopyan, ingeniero civil y profesor de la Escuela Politécnica de la Universidad de São Paulo (USP).

Los estudios de Agopyan están centrados en proyectos que tienen como objetivo la reutilización de aquello que es desechado como basura. Entre los más importantes de éstos se encuentra uno que transforma a la escoria residual de la producción de acero, sin ningún valor, en un componente importante en la fabricación de un cemento innovador, dos veces más resistente y un 40% más barato que el cemento común.

En dicho nuevo cemento, que rindió el registro de una patente, la escoria desempeña una función fundamental. Combinada con activadores, son sustancias formadas por compuestos de silicatos de sodio, sulfatos y hidróxidos de calcio, el cemento adquiere una baja alcalinidad, y esto permite añadir fibras a la mezcla. La fibra de vidrio hacen que el cemento de escoria se torne un material resistente y fácil de moldear.

“La escoria tenía un valor irrisorio. Nuestra investigación le agregó valor a ese desecho, transformándolo en un excelente material desde el punto de vista industrial”, dice Agopyan, que coordinó el proyecto Paneles de Cemento de Escoria Reforzados con Fibra de Vidrio E, desarrollado en el marco del Programa Asociación para la Innovación Tecnológica (PITE) de la FAPESP. Dos años atrás, cuando este proyecto fue concluido, para las siderúrgicas no restaba otra alternativa que pagar para dejar los residuos en rellenos industriales. Debido a los altos costos, gran parte de la escoria era abandonada en el medio ambiente, contaminando el suelo y el agua.

“Con el tiempo, la escoria se endurece y forma rocas compuestas por metales pesados que contaminan la napa freática”, dice Agopyan. Año a año, las siderúrgicas brasileñas obtienen, como subproducto de la obtención del acero, cerca de 6 millones de toneladas de escoria salida de los altos hornos. Actualmente, no solamente economizan lo que gastaban con su destino final, sino que también facturan con la escoria.

Venta de escoria
La Companhia Siderúrgica de Tubarão (CST), en Vitória, Espírito Santo, apoyó este proyecto y factura actualmente 9 millones por año con la venta de la escoria a cuatro cementeras. Antes, toda su producción, de 1,7 millones de toneladas anuales, tenía como destino solamente dos empresas que almacenaban dicho producto en terrenos. “Nuestros clientes no sabían qué hacer con tanta escoria”, dice Paulo Lana, gerente de ventas especiales de CST.

Agopyan es el primer brasileño que integra el directorio del Consejo Internacional de Investigación e Innovación en Construcción Civil (CIB), entidad existente hace más de 50 años, en calidad de vicepresidente. “Esta preocupación con el medio ambiente no es un modismo”, dice. Tanto es así que el CIB, que cambia el tema de sus congresos cada tres años, retomó en 2001 el mismo tema abordado en 1998: la construcción sostenible.

Otra contribución de Agopyan al tema – junto a otros investigadores de la USP – consistió en colaborar el texto de una resolución del Consejo Nacional del Medio Ambiente (Conama) sobre “Residuos de la Construcción Civil”, que otorgará mayores responsabilidades a los municipios para fiscalizar a las constructoras y transportadoras en la generación y el transporte de escombros provenientes de la construcción civil. Con base en dicha resolución, nuevas reglas deberán ser cumplidas por parte de las constructoras y de los propietarios de las empresas de pozos, perforaciones y rellenos, que también son responsables por el depósito de residuos.

En estos momentos, el texto de la resolución se encuentra en estudio en la cámara técnica de control ambiental del Conama. La construcción civil debe todavía resolver un grave problema: la presencia de amianto en la composición de las tejas. El uso de ese mineral está prohibido en 21 países, debido a los problemas de salud que ocasiona. A partir de enero de 2005, la decisión valdrá para todos los países miembros de la Unión Europea. Pero en Brasil, esa fibra mineral continua siendo utilizada por los fabricantes de tanques de agua, tejas y pastillas de frenos.

El proyecto de ley federal que prohibía definitivamente al amianto en la industria brasileña, con el argumento de que dicho material es cancerígeno y provoca enfermedades pulmonares, no fue aprobado, sino reemplazado por otro, que estipula su uso controlado.

Fibras vegetales
Pero la sustitución del amianto en las tejas brasileñas será una realidad gracias un proyecto del PITE – Desarrollo de una Tecnología para la Fabricación de Tejas de Fibrocemento sin Amianto -, desarrollado en asociación con las empresas Infibra-Permatex, de São Paulo, e Imbralit, de Santa Catarina. La principal función del proyecto es eliminar al amianto e introducir fibras vegetales y plásticas en la composición de las tejas. El creciente uso de estos materiales constituye una tendencia mundial en la construcción civil.

El cemento, cuando es mezclado con fibras vegetales, se vuelve apropiado para la producción de equipamientos delgados y más resistentes a los esfuerzos dinámicos. “La industria brasileña tiene un como gran desafío el desarrollo de tecnologías para el uso de fibras que sean al mismo tiempo limpias y viables económicamente”, dice el coordinador del proyecto, profesor Holmer Savastano Júnior, de la Facultad de Zootecnia e Ingeniería de Alimentos de la Universidad de São Paulo (USP).

El proyecto prevé la fabricación de tejas reforzadas con fibras plásticas y de celulosa. Las fibras de celulosa constituyen una materia prima renovable y son aceptadas internacionalmente. La intención es utilizar fibras de eucalipto y de pino para reforzar las tejas, y fibras plásticas que confieren resistencia a largo plazo. En la fase actual, los investigadores prueban estas materias primas en escala de laboratorio.

Cáscara de arroz
Otra fibra vegetal que puede ser útil como materia prima en insumos para la construcción civil es la cáscara de arroz. No al natural, sino mediante la extracción del sílice existente en dicha fibra para que éste forme parte en concretos estructurales. La cáscara de arroz es actualmente un gran problema ambiental en Brasil. Por año, son descartadas 10 millones de toneladas de cáscara de arroz – y 400 mil toneladas de sílice -, que son quemadas o dejadas sobre la tierra.

Para aprovechar el potencial de este residuo, en la USP de São Carlos se desarrolla el proyecto Concretos de Alto Desempeño con Sílice de Arroz, coordinado por el profesor Jefferson Libório, del Laboratorio de Ingeniería Civil del Departamento de Arquitectura y Urbanismo de la Escuela de Ingeniería. Los investigadores desarrollaron un método para extraer el sílice de la cáscara del arroz y comprobaron su aplicación en concretos estructurales.

Libório desarrolló la tecnología junto al profesor Milton de Souza, del Instituto de Física y Ciencia de los Materiales de la USP. Este trabajo conjunto ya cuenta con un pedido de patente y en breve saldrá al mercado. “Varias empresas están interesadas, pero tenemos que mantener sus nombres en secreto mientras éstas realizan los ensayos”, dice Libório. Otro foco de desarrollo de tecnologías limpias reside en el reciclaje de productos descartados. Aunque es ya popular el destino de las latas de cervezas y gaseosas para el reciclaje, apenas 229 mil toneladas de aluminio de chatarra recuperada participaron de las 1,5 millones de toneladas producidas en Brasil durante el año 2000, de acuerdo a un estudio realizado por la Asociación Brasileña del Aluminio (Abal).

En la evaluación del profesor Antonio Carlos da Cruz, del Instituto de Investigaciones Tecnológicas del Estado de São Paulo (IPT), esta proporción aumentará gradualmente. Entre las diversas ventajas, el reciclaje consume mucho menos energía eléctrica que la necesaria para producir aluminio a partir de la bauxita: un 5% como máximo. Pero, para que los procesos de reciclaje se tornen efectivamente realmente limpios, las nuevas tecnologías deben ser perfeccionadas.

Cruz coordina una investigación considerada innovadora, debido a que descarta el uso de sales en el reciclaje de aluminio. Las sales, utilizadas para proteger al propio aluminio contra la oxidación, generan residuos que contaminan el ambiente. El proyecto Reciclaje de Aluminio: Desarrollo de Innovaciones Tecnológicas prevé el control de la atmósfera del horno, impidiendo al máximo la presencia de oxígeno, y sustituye la combustión, que requiere del uso de ese gas, por el uso de plasma térmico para el calentamiento del horno. Este producto se obtiene haciendo pasar una corriente eléctrica por un gas: así se forma el plasma, una sustancia capaz de alcanzar una temperatura máxima de 20 mil grados Celsius.

En escala industrial
Los recursos invertidos en el proyecto por la FAPESP y por seis empresas representadas por Abal hicieron posible tanto el acceso a la tecnología como al horno rotativo, con capacidad para procesar 300 kilos de material – volumen suficiente para demostrar el desempeño a escala industrial. Resta apenas la inspección de las condiciones de seguridad para que el horno comience a operar en el reciclaje de restos de aluminio, latitas, ollas y cacerolas, bloques de motor y aberturas.

La ventaja del plasma en el reciclaje de aluminio reside en el hecho de que este proceso no produce residuos ni efluentes tóxicos y peligrosos. Una de las empresas que podría utilizar esta nueva tecnología es Latasa, que fabrica 6 millones de latitas, la mitad de ese volumen con aluminio reciclado. Actualmente, el proceso utilizado para el reciclaje de las 40 mil toneladas de aluminio de la empresa utiliza sales, que deben ser descartadas y generan un costo adicional para ser eliminadas con seguridad.

El gerente del Centro de Reciclaje de Latasa de Pindamonhangaba, ciudad situada en el Vale do Paraíba (interior de São Paulo) Antonio Paulo Galdeano Damiance, no revela la cantidad de sales utilizadas en el reciclaje ni el costo con el destino final, pero asegura que, en los últimos tres años, Latasa redujo las sales, y consecuentemente los residuos, en un 45%. Según el gerente, esto se debe a la aplicación de tecnologías norteamericanas en el proceso. Con la ayuda de los investigadores de la USP, la empresa podrían llevar a cero ese índice.

Menos energía
Pero los avances en el área de reciclaje de aluminio no se detienen por ahí. Un nuevo tipo de refinado electrolítico del aluminio, uno de los procesos de reciclaje de dicho metal, se tornó económicamente viable mediante una tecnología desarrollada en las instalaciones del Instituto de Investigaciones Energéticas y Nucleares (Ipen, sigla en portugués), por medio del proyecto Desarrollo de un Proceso de Refinado Electrolítico (reciclaje) de Chatarras de Aluminio en Baños de Cloruros Fundidos. Hasta hace poco tiempo, este proceso demandaba tanta energía eléctrica como la requerida para la producción de aluminio primario.

Al reemplazar a las sales de fluoruros (compuestos de flúor) por los cloruros (a base de cloro) y de esta manera, reestructurar el proceso, el profesor Marcelo Linardi, del Ipen, disminuyó el gasto de energía en dos tercios, de 15 kilowatts (kW), a alrededor de 4 kW por kilo de aluminio reciclado producido. Con esas innovaciones, y otras modificaciones en el proceso, Linardi construyó una célula de refinación electrolítica, obteniendo aluminio con un 99,8% de pureza a partir de chatarras.

Ciclo de vida
Si bien el destino de las latitas de aluminio fue el reciclaje en un 78% del total de unidades producidas en Brasil en 2000, la reutilización del material de otros envases y embalajes aún no tiene el mismo éxito. Pese a que la tecnología para el reciclaje de papel y plástico, por ejemplo, ya existe, aún son bajos los índices de reaprovechamiento. El motivo principal de esto es que el kilo de dichos materiales cuesta mucho menos que el de aluminio. Pero esa inferioridad no vale para los estudios sobre embalajes de papel y cartón, vidrio, madera, plástico, acero y las cajas de leche larga vida. En el terreno de la investigación académica, dichos embalajes merecen la misma atención.

Brasil cuenta con un vasto banco de datos con los resultados de los análisis de estos materiales, con números y tablas de consumo de combustible, energía, agua y todos los otros insumos necesarios para la fabricación y para conocer el ciclo de vida de estos embalajes. Este banco de datos fue estructurado en el marco del proyecto Análisis del Ciclo de Vida de Embalajes para el Mercado Brasileño del PITE, concluido en 1999 y desarrollado por investigadores del Centro de Tecnología de Embalajes (Cetea), del Instituto de Tecnología de Alimentos (Ital) de Campinas.

Según Anna Lúcia Mourad, química que integra el referido grupo de investigación, el banco de datos, cuya primera versión fue concluida en 1998, pasa por frecuentes actualizaciones. “Efectuamos un estudio completo y detallado de todo lo que se consume para obtener una caja de cartón”, ejemplifica Anna Lúcia, encargada del área de materiales celulósicos de la investigación.

Cartón corrugado
Éste no es el único proyecto del Cetea en sintonía con la propuesta de una producción más limpia. Otro proyecto desarrollado en el ámbito del PITE, intitulado Desarrollo de Sistemas de Embalajes de Cartón Corrugado para Productos Frutihortícolas, también tiene una fuerte pregnancia ambiental. En sociedad con la Asociación Brasileña de Cartón Ondulado (ABPO, sigla en portugués), el Cetea desarrolló tres tipos de cajas de cartón corrugado para el almacenamiento y el transporte de tomates, naranjas, uvas, berenjenas, pepinos, duraznos y zanahorias. Desde 1999, cuando el proyecto fue concluido, las cajas de empaque de cartón están disponibles para la cadena de productores frutihortícolas, que anteriormente no tenían opciones más que las cajas de madera tipo K.

Normas técnicas
El cartón corrugado tiene por lo menos dos ventajas con relación a la caja K. La primera se debe al hecho de ser descartable y reciclable, cosa que aumenta el grado de limpieza de las frutas y verduras comercializadas. La otra se vincula a la mayor compatibilidad del cartón con la fragilidad de los productos. Con las cajas K, las pérdidas de los productores frutihortícolas llegan a ser del 30%. Según la ingeniera de alimentos Eloísa Garcia, investigadora del Cetea, “la pérdida de productos por falla del empaque genera consecuencias negativas para el ambiente, muchas veces mayores que el costo ambiental de la fabricación y disposición final de un embalaje adecuado”.

Del cemento a los embalajes, todos los sectores buscan la excelencia en los productos y sistemas menos tóxicos y que gasten menos energía. Las iniciativas por un mundo regido por conceptos de tecnología limpia son incentivadas incluso por la Organización de las Naciones Unidas (ONU). Desde 1995, Porto Alegre es la sede brasileña del Centro Nacional de Tecnologías Limpias (CNTL), fundado con el apoyo de la Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial y del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente. En los últimos años, dichas entidades ayudaron a instalar centros de tecnología limpia en 22 países en desarrollo. El centro recibe apoyo y está instalado en el edificio del Servicio Nacional de Aprendizaje Industrial (Senai).

“El destino final de los residuos les cuesta caro a las empresas. Cuando éstas reducen esos residuos en el origen del proceso, se vuelven más competitivas”, dice Hugo Springer, director del CNTL. Con el apoyo de este centro, empresas las ligadas al Senai tornaron su producción más limpia en varios sectores de la industria, como los de calzados, de muebles, metalmecánico, de alimentos y de celulosa.

El empeño en este esfuerzo común cuenta también con la Asociación Brasileña de Normas Técnicas (ABNT). Siendo una referencia para el empresariado, la ABNT brindó en noviembre del año pasado su más reciente contribución, con el lanzamiento de la ISO 14040, que se suma al conjunto de normas ISO 14000 orientadas a la protección ambiental. Según Hubmaier Lucas de Andrade, coordinador del subcomité de ciclo de vida de la ABNT, la nueva norma orienta a las empresas en la revisión de toda la cadena productiva, a través del análisis del ciclo de vida de los productos.

“La ISO 14040 constituye una herramienta voluntaria que no es certificable, pero ayuda a las empresas en la toma de decisiones para el perfeccionamiento de los procesos”, dice Andrade. De acuerdo con la evaluación del coordinador, la aplicación de la norma facilita la definición de prioridades en el desarrollo de tecnologías limpias.

“En Brasil, tenemos que construir un acuerdo institucional que les permita a las empresas contar con sus datos de ciclo de vida, desde el uso de la materia prima hasta después del consumo”, evalúa Andrade. Por todo esto, el nuevo siglo apunta hacia la perspectiva de las tecnologías limpias. Condición indispensable para que el planeta continúe viviendo por otros siglos.

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