Las actuales limitaciones medioambientales, debidas a la mayor conciencia ecológica social, han provocado la disminución del consumo de los recursos naturales para su utilización industrial, y el subsector de la pulpa y el papel no es una excepción, pues constituye un claro ejemplo de esta tendencia, como muestra su evolución hacia el uso de materias primas fibrosas recicladas y/o alternativas, hacia un menor consumo de agua y hacia la disminución de la calidad del agua de alimentación a la planta.
Las acciones encaminadas a la consecución de estos objetivos no son más que distintas etapas para mejorar la gestión del agua hasta llegar al equilibrio entre las necesidades de producción en fábrica y los requisitos medioambientales. Las motivaciones más importantes para la mejora de la gestión del agua en la industria papelera son varias:
- Cada vez más estricta regulación de los vertidos
- La opinión pública
- La imagen en los mercados
- La pérdida de fibra
- La escasez y el coste del agua bruta
- El coste del tratamiento de los efluentes
- Problemas de fabricación originados por la calidad del agua de proceso
El uso de fibras secundarias y/o alternativas como materia prima para la industria papelera, si bien presenta numerosas ventajas medioambientales y económicas, tiene también graves inconvenientes, debido a la gran variedad de contaminantes que dichas materias primas introducen en el proceso. Estos problemas se ven agravados corno consecuencia del cierre de los circuitos de aguas (recirculación de los efluentes acuosos una vez acondicionados), que tiene a su vez como consecuencia inmediata la acumulación en el sistema de materia disuelta y coloidal y sólidos en suspensión.
Para corregir dichos problemas, se utiliza un mayor número de aditivos en el proceso de fabricación, los cuales cumplen inicialmente la función para la que han sido diseñados, aunque a su vez se convierten en contaminantes potenciales cuando se introducen nuevamente en el proceso con las fibras recicladas, lo que representa a la larga un nuevo inconveniente.
Sin embargo, no todas las consecuencias del cierre de los circuitos de aguas en la fabricación de papel y cartón son negativas. Frente a los inconvenientes citados, cuando se realiza una gestión adecuada del agua, el cierre de los circuitos también supone numerosas ventajas, entre las cuales cabe mencionar:
Ventajas económicas
Menores costes del agua de alimentación, menores costes de tratamiento del agua de alimentación y del efluente, menores costes de operación, etc.
Ventajas en el proceso
Condiciones de operación más estables; menores pérdidas de fibras, finos, cargas y aditivos; mejora de la eficacia de producción; incremento de la productividad; posible mejora en la eficacia de los procesos de encolado, etc.
Ventajas medioambientales
Menor impacto sobre el medio ambiente debido a una menor necesidad de recursos naturales, menor vertido de efluentes, ahorro de energía, etc.
Todo ello pone de manifiesto la necesidad que tiene la industria papelera de herramientas que faciliten una mejor gestión de agua, con el fin de encontrar el equilibrio entre las ventajas e inconvenientes asociados al uso otras materias primas y el cierre de los sistemas de aguas.
Esta ambiciosa tarea lleva en muchos casos a complicar las condiciones de los circuitos de agua en fábrica. La gestión de los cambios requiere aplicar la mejor tecnología existente (BAT; Best Available Technology) en un amplio espectro desde el tratamiento de las aguas blancas hasta completar la gestión del agua de proceso.
Obviamente, la solución finalmente aplicada debe mantener el buen funcionamiento de las instalaciones y la calidad del producto, al tiempo que debe ser competitiva por minimizar la inversión y el coste operativo.
El volumen de agua consumida depende de numerosos factores (lo cual explica la disparidad de los datos encontrados), entre los que cabe destacar tres principales: el tipo de fibra utilizada como materia prima, el producto fabricado y la tecnología del proceso de producción. En una fábrica papelera, el agua tiene diferentes utilidades, siendo las más importantes las citadas en el siguiente cuadro.
Utilización de las aguas en la industria papelera
Usos |
Función |
Ejemplos |
|---|---|---|
| Agua de proceso | Transporte | Transporte de fibras, aditivos, cargas, etc. |
| Dilución | Ajuste de la consistencia, preparación de aditivos | |
| Agua para rociadores y toberas | Mojado | Mojado de la tela de formación |
| Lubricante | Rodillo de cabeza, de retorno de la tela, tensor conductor, etc. | |
| Corte desborde | Recorte de los laterales de la banda de papel | |
| Limpieza | Limpieza de la tela de formación, del fieltro, de los rodillos | |
| Dilución | Caja de alimentación | |
| Enfriamiento | Rodillos guía, rodillo superior, partes mecánicas | |
| Antiespumante | Células flotación, caja de alimentación, etc. | |
| Agua de refrigeración | Enfriamiento | Sistemas de bombas, sistemas de accionamiento de máquinas, fluidos de lubricación, calandrado, etc. |
| Agua de caldera | Producción de vapor | Cilindros secadores |
| Agua de sellado | Sellado | Cajas de vacío, bombas. Etc. |
| Agua de limpieza | Transporte | Limpieza de la máquina, depósitos, tuberías. |
Según los productos fabricados, los consumos de agua en las fábricas de tecnologías actuales se encuentran dentro de los siguientes intervalos:
- Cartón: 3-8 m3/t de producto.
- Papel de periódico: 10-15 m3/t de producto.
- Papel tisú: 15-20 m3/t de producto.
- Papel de impresión y escritura: 200 m3/t de producto.
Conviene hacer notar que frecuentemente se encuentra, fábricas que operan con consumos muy superiores, debido a factores tales como la utilización de máquinas antiguas, la inexistencia de procesos de clarificación de aguas, el menor cierre del sistema de aguas, etc. Los consumos pueden llegar a alcanzar los siguientes valores:
- Cartón: 35 m3/t de producto.
- Papel de periódico: 30 m3/t de producto.
- Papel tisú: 60 rn3/ t de producto.
- Papel de impresión y escritura: 200 m3/t de producto.
La calidad del efluente final acuoso, presenta gran cantidad de cargas contaminantes, las cuales dependen del tipo de proceso utilizado, del tipo de materia prima, del grado de aprovechamiento de las aguas usadas, de los aditivos empleados,... Un ejemplo de composición típica de un efluente acuoso de una fábrica de producción de pulpa por el método Kraft se muestra en la siguiente tabla.
Composición del efluente acuoso de una fábrica Kraft (aguas blancas)
Parámetros |
Rango |
|---|---|
| a) Con altos niveles de recirculación | |
| pH | 4,9 – 4,7 |
| Conductividad (ms/cm) | 3 – 11 |
| DQO | 4.500 – 22.000 |
| DBO5 | 2.000 – 8.000 |
| Sólidos en suspensión (mg/l) | 4.500 – 23.000 |
| Sólidos disueltos (mg/l) | 1.000 – 10.000 |
| Sulfatos (mg/l) | 240 – 2.350 |
| Cloruros (mg/l) | 130 – 2.950 |
| Sodio (mg/l) | 100 – 800 |
| Calcio | 360 – 2.040 |
| Magnesio | 30 – 110 |
| Hierro | 0,1 -47 |
| Aluminio | 0,5 – 53 |
| Colonias de microorganismos aerobios (106 col./ml) | 100 – 300 |
| Colonias de microorganismos anaerobios (106 col./ml) | 15 – 950 |
| b) Con bajos niveles de recirculación* | |
| DQO | 83 – 530 |
| DBO5 | 46 – 284 |
| Sólidos en suspensión (mg/l) | 11 – 44,5 |
| Sólidos en suspensión de 0,45 µm (mg/l) | 102 – 124 |
| Sólidos en suspensión en la primera hora µm (mg/l) | 0 – 0,05 |
| Cloruros (mg/l) | 35,5 – 180 |
* a la salida de separación de fibras por sedimentación