Ciencia

Buscando un futuro más seguro para la ceniza desechada de las centrales eléctricas de carbón

Por Redacción National Geographic

29 de agosto de 2011

La gente no suele ver la ceniza que se forma por la electricidad que usan cuando encienden sus luces o hacen funcionar sus máquinas de aire acondicionado.

Pero en las centrales eléctricas de carbón, las cenizas se acumulan diariamente, mezcladas con metales pesados y toxinas, y crean uno de los problemas de gestión de residuos más difíciles del mundo desarrollado.

En los Estados Unidos, donde un catastrófico vertido de ceniza en 2008 cubrió tierras, ríos y hogares de más de 300 acres (121 hectáreas) de Tennessee, el gobierno y la industria están inmersos en una disputa sobre el tratamiento futuro del problemático remanente de la electricidad obtenida con combustibles fósiles.

La buena noticia: El desecho de las centrales eléctricas de carbón no tiene por qué serlo.

Puede ser convertido en una amplia variedad de materiales, desde cemento a fertilizante. Las cenizas volantes, el fino material de sílice que es parte de la masa de desecho de la ceniza del carbón, tienen unas características físicas y químicas que han llevado a unas originales ideas para nuevos usos. Varios empresarios están estudiando proyectos que incluyen construir vehículos blindados más ligeros o para limpiar vertidos de crudo.

Pero los responsables  en todo el mundo de formular las políticas en este sentido se enfrentan a un difícil reto: Cómo poder fomentar una reutilización segura de la ceniza del carbón, mientras que desaconsejan los usos problemáticos, y a la vez proteger a la gente y a los ecosistemas de los riesgos que han aumentado porque también lo han hecho las montañas de desechos y vertederos de ceniza de carbón.

Una señal de alarma

Las cenizas volantes y otros residuos del carbón quemado suman uno de los grupos de desechos más importantes de los Estados Unidos: Más de 136 millones de toneladas al año. En Europa, el residuo del carbón suma un total de 100 millones de toneladas al año, según algunas estimaciones. Esos mismos datos no están disponibles en el caso de China, pero ya que actualmente quema más carbón que los Estados Unidos, la creación de desechos es importante. Los científicos de la Academia de Materiales de la Construcción de China y el Instituto de Información Técnica de la Industria de Materiales de la Construcción calculan que su país ha acumulado 2.500 millones de toneladas de ceniza de carbón.

Durante años, los críticos y las propias comunidades avisaron que las prácticas habituales de desecho de la ceniza del carbón en vertederos significaba un verdadero peligro para el agua subterránea y para la gente que viva en poblaciones cercanas. El problema se hizo público cuando el 22 de diciembre de 2008, una presa de tierra que contenía cenizas de carbón se vino abajo en la Planta de Energía Fósil de Kingston, de la Autoridad del Valle de Tennessee, al oeste de Knoxville.

Unos 5.4 millones de yardas cúbicas (4 millones de metros cúbicos) de ceniza mojada de carbón brotaron de las instalaciones, contaminando los ríos Clinch y Emory y todo el paisaje circundante, destruyendo tres hogares y dañando docenas más. Se bautizó como el peor accidente industrial de esta índole de los EEUU, y obligó a la Agencia de Protección Medioambiental de los EEUU (EPA en inglés) a realizar una masiva reevaluación de las regulaciones aplicables a la ceniza del carbón.

El verano pasado, la EPA propuso dos nuevos enfoques posibles: O se fijaban nuevos límites federales que dejarían el poder en manos de los estados, o se impondría una norma más estricta, controlada por la EPA, que obligaría a las instalaciones eléctricas y a otras industrias a considerar la ceniza del carbón como desecho peligroso por primera vez. Este asunto ha sido obstaculizado a menudo desde entonces, y la agencia se ha tenido que enfrentar a una respuesta feroz por parte de la industria, que ha justificado que precisamente esa consideración de “peligroso” actuaría en contra de las prácticas de reciclaje que ayudarían a curar el problema de la ceniza del carbón.

“Nuestra premisa es que la mejor forma de solucionar los problemas del desecho es dejar de tirar el material”, dijo John Ward, portavoz de la Asociación Americana de la Ceniza de Carbón, un grupo de compañías energéticas y de reciclaje.

Pero eso es precisamente lo que ha estado ocurriendo en los Estados Unidos y en otros lugares. Un 60 por ciento de las cenizas procedentes del carbón en los Estados Unidos acaba en vertederos; esa cifra es del 50 por ciento en Europa. En China, la cifra de reciclaje es del 30 por ciento, a pesar de un reto del gobierno en 2005 donde planeaban incrementar la tasa de reciclado al 75 por ciento.

Pero aquí se complica aún más el asunto, porque muchos grupos ecologistas condenan algunos tipos de reciclado que la industria considera que son beneficiosos. Usar la ceniza del carbón en carreteras, terraplenes, como fertilizante o como relleno de minas abandonadas – que en conjunto supusieron unas 7 millones de toneladas de estas cenizas en los Estados Unidos en 2009, son todas ellas prácticas que los ecologistas afirman que aumentan el riesgo para las comunidades y para el medioambiente. La ceniza del carbón contiene arsénico, mercurio, plomo y otros metales pesados. E incluso antes del derrame de Kingston, en 2007, la EPA había acumulado como mínimo 70 casos en los que las cenizas procedentes del carbón habían causado muertes de peces, o contaminado agua potable o tierras.

Ward afirma que con materiales que separen correctamente la ceniza volante del contacto con el agua, el material es seguro.

Encerrar la ceniza en el cemento

Existe un uso que está mejor visto como un destino seguro para los desechos: las propiedades químicas de la ceniza volante lo convierten en un sustituto casi perfecto para el cemento Pórtland en concreto, dijo Lura Schmoyer, de West Main Consultants, un grupo que está administrando el programa de Cemento Climático Frío (Cool Climate Concrete Program). La iniciativa tiene como objetivo convencer a los fabricantes de cemento para utilizar cemento volante y otros materiales de desecho, como la ceniza de la cáscara de arroz, en sus cementos para recortar las masivas emisiones de carbono que se producen en la elaboración del cemento.

Mientras que las cenizas volantes son gratis, necesitas transportarlas y no son tan fáciles de obtener y de utilizar. “Una empresa cementera que nunca ha incorporado ningún material reciclado dentro de su producto necesitará desarrollar diseños que incorporen esos materiales”, dijo Schmoyer. Y “lo crean o no, aún hay muchas empresas cementeras ahí fuera que no incorporan materiales reciclados dentro de sus mezclas”, afirmó. La infraestructura también es importante; la ceniza volante necesita almacenarse separada de otros materiales, y un fabricante de cemento necesita un servicio constante y fiable y una manera de transportar la ceniza desde la central eléctrica hasta la fábrica de cemento.

“En un mundo perfecto”, dijo Schmoyer, “todas las empresas cementeras aumentarían al máximo la cantidad de materiales reciclados en sus mezclas de cemento Pórtland”. Cada tonelada de cemento Pórtland fabricado al calentar la piedra caliza y la arcilla a miles de grados crea cuatro quintos de una tonelada de dióxido de carbono. Y con una producción de 62 millones de toneladas de cemento en 2010 en los Estados Unidos, reducir la dependencia de la industria del Pórtland supondría importantes mejoras medioambientales.

Por desgracia, afirmó Schmoyer, con el desplome del mercado inmobiliario, la demanda de cemento ha disminuido tanto que incluso en un mundo perfecto, los Estados Unidos aún tendrían exceso de ceniza volante. Tal vez otra fiebre inmobiliaria se encargaría de encerrar esas cenizas de manera segura en el cemento, pero hasta entonces, ¿cuál es la forma más segura de desprenderse de las cenizas?

Barcos más ligeros, Secar Derrames

Ahí es donde la ciencia está siendo creativa. Las cenizas volantes tienen un número de cualidades que le permiten adaptarse a la perfección a algunas utilidades aparentemente extrañas.

Además de ser un ingrediente útil para el cemento y un sustituto perfecto para el barro en el caso de los ladrillos (la empresa de Wisconsin CalStar ha producido varios millones de ladrillos usando un 40 por ciento de ceniza volante), las partículas huecas son lo suficientemente fuertes para convertirse en un aditivo ligero para muchos metales.

Nikhil Gupta del Instituto Politécnico de la Universidad de Nueva York y Pradeep Rohatgi en la Universidad de Wisconsin-Milwaukee han desarrollado y realizado pruebas de estrés en metales compuestos hasta en un 50 por ciento de cenizas volantes substituyendo al aluminio. Los compuestos de metales y cenizas volantes realizados con una concentración un poco menor, 20 o 30 por ciento por unidad de peso, crearon un compuesto que era igual de fuerte que el original pero mucho más ligero. Gupta ha sido financiado por la Oficina de Investigación Naval de los EEUU, entre otras agencias gubernamentales. Uno de los usos que se está explorando, afirma, es si estos materiales pueden usarse para fabricar vehículos blindados o barcos más ligeros.

Otro uso poco habitual: las partículas de la ceniza del carbón tienen una estructura química que puede ser manipulada fácilmente para absorber crudo. Sudipta Seal de la Universidad de Florida Central ha creado partículas de ceniza volantes “funcionalizadas” a las que llama OOPS (en inglés), de Partículas con Superficies Optimizadas para el Petróleo. Su trabajo ha sido financiado por la Fundación Nacional para la Ciencia de los EEUU poco tiempo después del vertido conocido como el Deepwater Horizon del año pasado en el Golfo de Méjico.

La tecnología aún no ha salido del laboratorio, pero promete. Las partículas absorben el petróleo pero repelen el agua, así que se podrían colocar formando mangas sobre la superficie de un vertido de petróleo, para después ser recogidas. Las partículas son superiores tecnológicamente a los sistemas actuales de recogida de un vertido, afirma Seal, porque el material original está disponible y porque el petróleo que se almacenara dentro de las cenizas, luego podría ser devuelto a las centrales para reutilizar esa energía del vertido. Sin embargo, Seal admite que haría falta un equipamiento especializado para que una central eléctrica de carbón pudiera usar ese material empapado en petróleo. El proceso OOPS ha sido patentado y también se ha probado que evita que se filtren las toxinas desde las cenizas volantes, afirma Seal.

Controlando los Peligros

Pese a que estas ideas están claramente en sus fases iniciales, los grupos industriales afirman que no despegarán si finalmente la EPA de los EEUU acaba regulando las cenizas volantes del carbón como residuos peligrosos. La agencia, adelantándose a esas preocupaciones, ya ha afirmado que creará una exención para su reciclado dentro de esas normas. Eso no ha satisfecho a los críticos de la industria.

“Sólo con que la EPA diga que están realizando una exención en sus regulaciones,  no pueden eximirnos de la percepción del mercado de que estamos tratando con residuos peligrosos,” afirma Ward.

Tom Pounds, director ejecutivo de CalStar, la compañía de ladrillos fabricados con cenizas volantes, está de acuerdo: “No es difícil imaginar que aquella gente que no quiere que se amplíen los usos que tienen las cenizas volantes, podrían acabar creando miedo en los mercados”.

Pero Scout Slesinger, director legislativo del Consejo de Defensa de Recursos Naturales, afirma que en términos económicos simples, las afirmaciones de la industria no tienen sentido. Los 30 años de historia de regulación de residuos peligrosos por parte de la EPA han demostrado que esas normas son un incentivo, no una disuasión, para reciclar y reutilizar. “Si un producto es un residuo peligroso, tiene que ir a una zona destinada a residuos peligrosos. Esto es más caro que lo que [los productores de los residuos] habían hecho antes”, así que el reciclaje se convierte en una opción más atractiva. “La gente dice, caray, no quiero pagar esos gastos de depósito en vertederos de residuos peligrosos. Y el reciclaje aumenta”.

Y para el estigma causado en la opinión de los usuarios, las normas propuestas por la EPA afirman que los usuarios están “bastante cómodos” con otros productos considerados como residuos peligrosos, como son el aceite de motor usado, algunos limpiadores de desagües, y los tubos de rayos catódicos. Slesinger afirma que en la propuesta de la EPA sobre las cenizas del carbón, la agencia pidió a la opinión pública ejemplos del descenso de los usos positivos de un producto, después de que fuera regulado como un residuo peligroso. “Nadie se ha pronunciado”, dice Slesinger.

Pero la propuesta continua siendo muy polémica, con los críticos Republicanos en Capitol Hill (el Congreso de los EEUU) amenazando con quitarle la autoridad a la EPA, para que no pueda regular el asunto de las cenizas del carbón, a través del proceso presupuestario. El mes pasado, la EPA tomó medidas para abrir un nuevo periodo de comentarios hacia su propuesta, algo que los observadores dicen podría retrasar las nuevas normas para las cenizas del carbón hasta después de las elecciones de 2012.

Mientras tanto, el problema de las cenizas del carbón continúa creciendo. Este verano, el inspector general de la Tennesse Valley Authority, la central que está en el centro de todas las miradas en el asunto de los residuos peligrosos de la ceniza del carbón, revisó el problema. El inspector general encontró contaminantes en el agua subterránea que estaban filtrándose de los depósitos de ceniza en ocho de las nueve centrales que se analizaron.

Esta historia es parte de una serie especial que explora temas energéticos. Para ver más, visita El Gran Reto Energético.

 

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