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Control de emisión de vapores de compuestos orgánicos volátiles (COV) – Parte 1

Como ver el cumplimiento de la resolución 909 de 2008 como una oportunidad de ahorro.

Se ha venido presentando una inquietud en varios convertidores, por medir y controlar la emisión de los Compuestos Orgánicos Volátiles (VOC en inglés) en su planta de flexo.
He encontrado que hay ambigüedad en el concepto de VOC y en la aplicabilidad de la Resolución 909 de 2008 y el Protocolo de Control y Vigilancia a que hace referencia la resolución. Esto para Colombia.

Esta situación además abre la gran posibilidad de ahorros muy importantes si llevamos adelante un sistema para capturar total o parcialmente estos solventes evaporados.
En nuestro caso cuando hablamos de VOC o COV en español estamos hablando de los vapores de los solventes que manejamos en nuestras plantas de impresión.
Quisiera empezar esta serie de artículos dimensionando el beneficio económico de un sistema inteligente de recuperación de vapores de solventes.
Un convertidor consume tinta y solvente aproximadamente en la misma proporción. Un impresor que consuma 10 ton/mes de tinta consume aproximadamente 10 toneladas/mes de solvente de dilución.
La tinta en su composición tiene el 50% de solventes, luego el convertidor de este nivel está emitiendo a la atmosfera 15 ton/mes de vapores. El solvente “sucio” que se recupera periódicamente mantiene un nivel casi constante, luego todo el solvente que se compra y el que viene en la tinta se evapora.
Cada kilo de mezcla de solvente está en el mercado alrededor de $4.000/Kg (1.33 US$/Kg) y de tinta base solvente podemos hablar de $10.000/Kg en promedio. Luego un convertidor está evaporando $9.000.0000/mes (US$3.000/mes) por cada tonelada de tinta y solvente que consume al mes, al año hablamos de $108.000.000 (US$36.000).
A parte de esto los vapores salen a temperaturas de 60 grados centígrados aproximadamente, luego estamos perdiendo adicionalmente en energía calórica que podríamos utilizar.

¿Que se define como VOC (COV en español)?

De acuerdo a la definición del Comité Administrativo del Registro Federal de Estados Unidos, en el Titulo 40, Capítulo I y subsecuentes (40 CFR 51.100(S)) Compuesto orgánico volátil (COV) significa cualquier compuesto de carbono, excluyendo el monóxido de carbono, el dióxido de carbono, ácido carbónico, carburos o carbonatos metálicos y carbonatos de amonio, que participan en reacciones fotoquímicas en la atmosfera. Se excluyen además los que la EPA (Agencia de Protección Ambiental de USA) ha reclasificado por tener un mínimo impacto en la atmosfera; baja Reactividad Máxima Incremental, la cual se explica más adelante.

Desde 1977 la EPA viene recibiendo solicitudes de reclasificación de ciertos compuestos. A la fecha se tienen 53 compuestos en la lista de eximidos como VOC. (http://www.cdpr.ca.gov/docs/emon/vocs/vocproj/2voc_exempt_list.pdf)

Para Europa en su Directiva 1999/13/EC del Consejo de marzo 11 de 1999, define VOC como todo compuesto orgánico que tenga a 293,15 K (20 C) una presión de vapor de 0,10 Kpa (0,75 mm de Hg) o más, o que tenga una volatilidad en las condiciones particulares de uso.

De acuerdo con ambas definiciones, los solventes que comúnmente usamos en nuestros procesos son considerados VOC como se puede deducir de la siguiente tabla:

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Impacto de la emisión de VOC a la atmosfera

Realmente las contribuciones de VOC a la atmosfera no es un tema exclusivo de los solventes que usamos en nuestras plantas; existen otros procesos que son causantes de emisiones de VOC como las emisiones de los vehículos, la fabricación de pinturas, thinner, adhesivos, refinación de petróleo y la combustión entre otros. Hay incluso contribuciones de VOC naturales generados por los árboles y la vegetación.

En la atmosfera existe un equilibrio de reacción fotoquímica (https://es.wikipedia.org/wiki/Esmog_fotoqu%C3%ADmico) donde la presencia de VOC genera un desequilibrio; ocasionando una mayor concentración de ozono (O3) al nivel del suelo llamado smog fotoquímico.

La presencia de Ozono es positiva en la estratosfera (capa de Ozono) pero es extremadamente perjudicial al nivel del suelo (troposfera).

Algunas de nuestras ciudades capitales muestran en determinadas épocas del año un alto nivel de smog o neblina generada por este desequilibrio.

La presencia de ozono, que algunos lo hemos experimentado cuando estamos muy cerca a los tratadores corona, genera irritación nasal, irritación de la garganta y tos.

El smog atmosférico genera además dolor al respirar, sensación de opresión del torax, dificultad para hacer ejercicio al aire libre, afecta además el sistema inmunológico.

El Ozono al nivel del suelo interfiere en la capacidad de las plantas para producir y almacenar alimento, daña las hojas de los árboles.

Los vapores de los solventes que usamos tienen una densidad de vapor alrededor de tres veces la densidad del aire, lo que ocasiona que una vez salgan de nuestras chimeneas se enfríen y queden a muy baja altura haciendo más critica la situación.

Reactividad Máxima Incremental (MIR en inglés)

Como se dijo anteriormente la EPA ha generado un listado de compuestos exentos de VOC, así sus condiciones fisicoquímicas (presión de vapor a 20 C entre otras) lo clasifiquen como VOC.

La medida del efecto de VOC en la formación de ozono se ha determinado por el nivel de reactividad, el cual se puede medir en cámaras de neblina específicas que simulan las condiciones atmosféricas.

Este nivel de reactividad se llama Reactividad Maxima Incremental cuyas unidades son gramos de ozono generado por el compuesto por gramo del compuesto evaporado. Cada compuesto orgánico volátil tiene un valor de MIR. (https://yosemite.epa.gov/r9/r9sips.nsf/AgencyProvision/66C90C9DA234BB40882574B900829530/$file/Subchapter+8.6+Article+1+94700+-+94701+MIR+Tables.pdf?OpenElement)

Resolución 909 de 2008

Algunos convertidores han venido recibiendo la solicitud de la autoridad local correspondiente para presentar un plan de control de emisión de VOC. En la parte dos de este artículo haremos un análisis de la resolución y del Protocolo Para el Control y Vigilancia de la Contaminación atmosférica Generada por Fuentes Fijas donde se establece el método de medida de VOC.

En la parte dos revisaremos también los diferentes medidores de COV, su confiabilidad y lo que realmente están midiendo.

En la parte tres del artículo se revisarán las opciones de tratar o recuperar los VOC y el desarrollo que ha venido realizando la firma nacional Chemical Design en el diseño de un sistema técnica y económicamente viable de recuperación de vapores de solventes orgánicos.

Jose Hermilson Gonzalez M. para Notiplastines