UNIVERSIDAD CENTRAL MARTHA ABREU FACULTAD QUÍMICA FARMACIA TESIS PRESENTADA EN OPCIÓN AL TÍTULO ACADÉMICO MASTER EN INGENIERÍA EN SANEAMIENTO AMBIENTAL. Título: Estudio de las emisiones contaminantes asociadas a la Empresa Azucarera "Melanio Hernández" y su influencia en las enfermedades respiratorias de la comunidad de Tuinucú. . Autor: Ing. Luis Enrique Cañizares Valdivia. Tutores: Dr. Rolando Alfredo Consultantes: MsC. Zuleiqui Gil Unday. MsC. Osvaldo Romero Romero. MsC. Felix Ponce Cardena. Año. 2003 Pensamiento. “La naturaleza inspira, cura, consuela, fortalece y prepara para la amistad al hombre“. José Martí. Dedicatoria. A mis padres, Por guiar mi vida y hacer de mí lo que hoy he llegado a ser. A mi hijo y esposa, que me impulsaron para llegar a este momento. A mis hermanos, por su preocupación y apoyo incondicional. Agradecimientos. A Zuleiqui por la ayuda brindada, su dedicación y amistad. A Rolando Alfredo y Osvaldo por la asesoría brindada. A Félix y Pacheco por su incondicionalidad. A mi Esposa y mi hijo por su paciencia, dedicación y amor. A Mis familiares y amigos por haberme brindado su mano cuando más lo necesitaba. A todos los que de una forma u otra han cooperado con la realización de este trabajo. SINCERAMENTE MUCHAS GRACIAS. Resumen. RESUMEN. El presente trabajo se realizó en la comunidad de Tuinucú, perteneciente al municipio Taguasco, provincia de Sancti Spíritus con el propósito; de estudiar las emisiones contaminantes asociadas a la Empresa Azucarera "Melanio Hernández" y su influencia en las enfermedades respiratorias que se manifiestan en los habitantes de dicha localidad. Para ello se contó con la colaboración del Centro de Estudios de Energía y Procesos Industriales (CEEPI), del Centro Universitario de Sancti Spíritus y utilizando distintos métodos y técnicas de investigación, se pudo realizar un estudio ambiental de la zona, y conocer el comportamiento de la morbilidad de las enfermedades respiratorias, el tiempo de ocurrencia y las áreas de mayor afectación. La caracterización de las emisiones gaseosas y de las partículas sólidas suspendidas, permitieron conocer que dichas concentraciones no superan los límites máximos de emisión establecidas por la norma cubana. Obteniéndose los mayores valores en las zonas más expuestas a los contaminantes. Al correlacionar las emisiones con las enfermedades respiratorias, Infecciones Respiratorias Agudas o Subagudas (IRA) y ASMA, se muestra una relación entre estas, destacándose una significación más marcada en el caso en las Crisis de Asma Bronquial (CAB). Calculándose los costos asociados a estas enfermedades, los que ascienden a $119 599.23 por año. Con el objetivo de minimizar los impactos negativos se proponen alternativas a implementar en la industria y la comunidad, resaltando las encaminadas a la educación ambiental y la disminución de las emisiones de los contaminantes. Finalmente se realizó un estudio costo beneficio que permitió conocer que la inversión para el sistema de depuración de gases propuesto, se recuperará en un periodo de 2.5 años. Índice. ÍNDICE. CONTENIDO Pág. - INTRODUCCIÓN. ………………………………………………………………………... 1 1- CAPÍTULO I. CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA Y ECONOMÍA AMBIENTAL. . 5 1.1- La diversificación en la industria azucarera cubana. ……………………………….. 5 1.2- Impacto ambiental de la industria azucarera. ………………………………………. 7 1.3- Estudio de la atmósfera. ………………………………………………………………. 8 1.3.1- La atmósfera como receptor y difusor de la contaminación. …………………………. 9 1.3.2- Estabilidad vertical de la atmósfera. ………………………………………………….. 10 1.3.3- Transporte y dispersión de contaminantes. …………………………………………… 11 1.4- Contaminantes y fuentes. ……………………………………………………………... 12 1.5- Efectos de la contaminación atmosférica sobre la salud. …………………………… 17 1.6- Efectos específicos de los contaminantes sobre la salud. ……………………………. 20 1.7- Métodos de depuración de efluentes gaseosos industriales. ………………………… 22 1.8- Enfoques preventivos en el manejo de residuales. …………………………………... 25 1.9- La economía ambiental. ……………………………………………………………... 26 CONCLUSIONES PARCIALES DEL CAPÍTULO I. …………………………………….. 28 2- CAPÍTULO II. MATERIALES Y MÉTODOS. …………………………………………. 29 2.1- Estudio de la zona. …………………………………………………………………….. 29 2.2- Encuestas aplicadas. …………………………………………………………………... 30 2.3- Método de criterio de experto. ……………………………………………………….. 30 2.4- Caracterización de las emisiones gaseosas y de partículas sólidas. ………………… 31 2.5- Determinación de la correlación entre las emisiones y las enfermedades respiratorias. ………………………………………………………………………...... 35 2.6- Determinación del efecto económico. ………………………………………………… 35 2.7- Alternativas en función de minimizar el impacto ambiental en la atmósfera. …….. 36 CONCLUSIONES PARCIALES DEL CAPÍTULO II. ……………………………………. 39 Índice. 3- CAPITULO III. ANALISIS DE LOS RESULTADOS. ………………………………… 40 3.1- Resultado del estudio de la zona. …………………………………………………….. 40 3.2- Resultados de las encuestas aplicadas a la población. ………………………………. 46 3.3- Resultados de las encuestas a expertos. ……………………………………………… 49 3.4- Caracterización de las emisiones gaseosas y de partículas sólidas. ………………… 49 3.5- Análisis de correlación de las enfermedades respiratorias y la contaminación atmosférica. …………………………………………………………………………… 50 3.6- medición del efecto económico del impacto de la contaminación atmosférica. ……. 51 3.7- Alternativas de minimización de los impactos ambientales. ………………………... 54 CONCLUSIONES PARCIALES DEL CAPÍTULO III. …………………………………... 61 CONCLUSIONES. ………………………………………………………………………….. 62 RECOMENDACIONES. …………………………………………………………………… 63 BIBLIOGRAFÍA. …………………………………………………………………………… 64 ANEXOS. Introducción. 1 INTRODUCCIÓN El impetuoso crecimiento de la sociedad contemporánea, condicionado por el alto nivel de desarrollo científico técnico se asocia con daños cada vez mayores a las condiciones ambientales en las que el hombre se ha adaptado a vivir. La calidad del medio ambiente atmosférico, interpretada como el conjunto de características físicas (relacionadas con el clima) y químicas (relacionadas con la contaminación del aire) de la atmósfera producto de las relaciones entre la sociedad y la naturalezas, no escapa de esta situación. Hoy se puede asegurar que producto de la acción humana se está modificando la composición química y física de nuestra atmósfera, introduciendo transformaciones que pueden variar el clima actual, no sólo en el ámbito local sino también a escala global. Estas modificaciones se reflejan, además, en el rápido deterioro de los materiales y en afectaciones de diverso grado al medio ambiente y a la salud humana. (CITMA, Oct, 2001). Los efectos que se manifiestan a nivel global tienen incidencia en el incremento del efecto invernadero que ha ocasionado el calentamiento de la superficie terrestre y la atmósfera baja, originado por la presencia en la atmósfera de gases que tienen la capacidad de absorber y remitir la radiación terrestre, como el anhídrido carbónico (CO2), óxidos de nitrógeno (NOx), cloro-flúor-carbono (CFC) y el metano CH4. Por otra parte se destacan los procesos de destrucción de la capa de ozono, que han provocado el incremento de los niveles de radiación ultravioleta que alcanzan la superficie de la tierra, los cuales no se habían visto mayormente marcados hasta que la sociedad moderna comenzó la producción de determinados compuestos, CFC, que alteraron el balance de formación y destrucción de ozono. Además, el desarrollo científico técnico ha conducido a la modificación de la composición química de la troposfera, causada por la deposición ácida atmosférica, y provocada por las emisiones industriales como SO2 y los NOx, que son contribuyentes principales de la presencia de los ácidos fuertes, tales como sulfúricos y nítrico en las lluvias ácidas. Lo anteriormente expuesto ha condicionado que la comunidad científica y la opinión pública en general, tomen acuerdos gubernamentales y no gubernamentales para revertir esta problemática. Así, a partir de las conclusiones del Primer Informe Científico del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático en 1990, se recomendó el inicio de las negociaciones para elaborar un tratado internacional que regulara la cooperación entre los países para mitigar el posible cambio climático mundial. Ese mismo año, la Asamblea General de Naciones Unidas, basada en la recomendación anterior, estableció el Comité Intergubernamental de Negocio (CIN) encargado de negociar la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático (CMNUCC). Esta Convención se abrió a la firma en la Cumbre de la Tierra en 1992, siendo firmada por 154 países y constituyó un marco de colaboración intergubernamental para la aplicación de políticas y programas para revertir la situación. En 1995, la Primera Conferencia de las Partes, celebrada en Berlín, reconoció los compromisos de elaboración de inventarios nacionales de emisiones y absorciones de gases de efecto invernadero, la formulación y aplicación de programas para mitigar el cambio climático eran insuficientes para estabilizar las concentraciones de gases en la atmósfera, por lo que el 11 de diciembre de 1997 se Introducción. 2 firma el Protocolo de Kyoto, que establece compromisos jurídicamente vinculantes para los países desarrollados, con el objetivo de reducir colectivamente sus niveles de emisión de gases de efecto invernadero (GEI) en un 5.2% con respecto a los existentes en 1990. (CITMA, Oct, 2001) Tras haber pasado ya varios años de estos pronunciamientos, han continuado agravándose, en el orden ambiental, los problemas tales como el calentamiento de la superficie terrestre, los procesos de destrucción de la capa de ozono y la modificación de la composición química de la troposfera. Estos a su vez se manifiestan a nivel regional a través de la contaminación transfronteriza del aire, acidificación de las lluvias y el aire, el incremento de la concentración de ozono superficial y la deposición atmosférica de tóxicos, repercutiendo de forma directa en la degradación de los suelos, pérdida de la diversidad biológica, deforestación, contaminación de las aguas y en la calidad de vida de la población. Aunque la contribución de Cuba al calentamiento global y los problemas de la contaminación atmosférica es reducida si se compara con los países desarrollados, desde principio de la década de los 90 existe una notable preocupación por los impactos que el cambio climático y la contaminación en sentido general puede tener sobre los países. Tras haber participado activamente en el proceso de negociación para la firma de la CMNUCC, Cuba ratificó la Convención el día 5 de enero de 1994, lo que ha servido como punto de partida para el trabajo en las temáticas sobre la protección del medio ambiente. De hecho, los resultados de la primera evolución mostraron el elevado nivel de vulnerabilidad de Cuba ante los impactos potenciales, especialmente los relacionados con el incremento del nivel del mar, lo que quiere decir que el país no escapa a los problemas ambientales que caracterizan el contexto global, enmarcándose dentro del proceso histórico, económico y social por la que ha transitado Cuba. Durante el período colonial, que abarcó desde el Siglo XVI hasta 1902, la mitad de los bosques de la Isla fueron devastados y reemplazados por áreas agrícolas para cultivos intensivos y para la ganadería. Fenómenos de deforestación, pérdida de los suelos y de la diversidad biológica, aparecieron asociados a este proceso. La situación persistió y se agravó durante la primera mitad del Siglo XX, donde la cubierta boscosa del país se redujo hasta un 14%. A estos problemas se unieron los asociados al crecimiento de los asentamientos humanos. En contraste con el agravamiento de la situación, los gobiernos permanecían indiferentes al evidente deterioro de las condiciones ambientales del país. Al triunfar la Revolución en 1959, ésta hereda una estructura económica deformada, con una base agropecuaria atrasada y escaso desarrollo industrial, concentrada principalmente en la industria azucarera. Desde entonces los esfuerzos del gobierno revolucionario se concentran en revertir esta situación, con particular énfasis en los problemas sociales al propio tiempo que se atienden los problemas ambientales y de otra índole. Introducción. 3 No obstante, en el país se manifiestan problemas relacionados con la contaminación atmosférica, centrada fundamentalmente en zonas urbanas y en los asentamientos humanos cercanos a las zonas industriales, que en ocasiones producen daños severos al entorno, además tener la capacidad potencial de provocar efectos que pueden ser irreversibles a la salud humana. Los esfuerzos realizados, para el estudio y mitigación de tales efectos, han estado condicionados por las condiciones económicas imperantes en el país, las que han limitado el monitoreo de los contaminantes atmosféricos de manera que permita evaluar las zonas con mayores concentraciones de gases tóxicos. Al respecto sólo se ha logrado realizar estudios que permiten determinar la magnitud de las emisiones y los elementos asociados, en zonas cercanas a la Bahía de La Habana. (Iraola, R, C, Et, at. 2003) y en zonas muy puntuales en el resto del país. Debido a esta situación, en zonas aledañas a la industria azucarera no se han efectuado estudios similares que permitan la caracterización integral de sus condiciones atmosféricas, los cuales serían de gran valor desde el punto de vista económico, social y ambiental, debido a que las emisiones generadas tienen gran incidencia en la calidad de vida de los pobladores de las comunidades asociadas. El criterio sobre la necesidad de estos estudios está basado en el hecho de que la industria azucarera tiene una amplia distribución a lo largo de todo el territorio nacional, y que genera impactos negativos sobre la calidad atmosférica que inciden, tanto directamente en las comunidades asociadas y circundantes, como sobre el medio ambiente atmosférico en general. En este sentido, la estrategia de diversificación llevada a cabo por el MINAZ ha trazado y estudiado alternativas para un desarrollo sustentable a partir de fuentes renovables de energía y dentro esta estrategia, la Empresa Azucarera "Melanio Hernández", donde se enmarca la comunidad de Tuinucú, pretende instalar una planta que permita la cogeneración de energía con la biomasa cañera, sobrante del proceso fabril de azúcar. Esto traería consigo que se alargue el período de zafra con el consiguiente aumento del tiempo de las emisiones atmosféricas en la zona. Como la mayoría de los asentamientos poblacionales cercanas a la industria azucarera, la comunidad de Tuinucú ha sufrido un crecimiento urbanístico no planificado y por esta razón se hace inevitable prestar un gran interés al impacto ambiental que esta provoca, desde la fase agrícola hasta la fase industrial del proceso. Partiendo de estos elementos surge la necesidad de desarrollar este estudio, donde se identifica que la falta de conocimiento de la incidencia de la concentración de las emisiones asociadas a la empresa azucarera con las enfermedades respiratorias de la comunidad, limita la propuesta de medidas industriales y comunitarias para mejorar la salud ambiental. Introducción. 4 Por tal motivo nos trazamos como: Objetivo general. Evaluar las emisiones contaminantes asociadas a la Empresa Azucarera "Melanio Hernández" y su influencia en las enfermedades respiratorias de la comunidad de Tuinucú para proponer alternativas industriales y comunitarias encaminadas a mejorar la salud ambiental. Objetivos específicos. Caracterizar la comunidad aledaña a la Empresa Azucarera "Melanio Hernández". Diagnosticar las concentraciones de gases contaminantes y partículas sólidas en diferentes puntos distribuidos en la comunidad. Caracterizar los efectos de los gases contaminantes y partículas sólidas en la población de la localidad sobre las Infecciones Respiratorias Agudas (IRA) y las Crisis de Asma Bronquial (CAB). Realizar la valoración económica relacionada con el impacto ambiental que provocan las emisiones gaseosas y partículas sólidas y sus efectos sobre las Enfermedades Respiratorias Agudas y las Crisis de Asma Bronquial (CAB). Proponer alternativas que contribuyan a mejorar la salud en la comunidad. Hipótesis: Si se desarrolla un estudio que permita conocer la influencia de las emisiones atmosféricas de la Empresa Azucarera "Melanio Hernández" entonces se podrán determinar los posibles efectos de estas sobre la salud de la población, posibilitando proponer alternativas industriales y comunitarias encaminadas a mejorar la salud ambiental. Variables a estudiar. VD: Medidas industriales y comunitarias para mejorar la salud ambiental. VI: Falta de conocimiento sobre la influencia de las emisiones atmosféricas que se producen y sus efectos asociados. Capítulo: I. Contaminación Atmosférica y Economía Ambiental. 5 CAPÍTULO I 1.1. LA DIVERSIFICACION EN LA INDUSTRIA AZUCARERA CUBANA. La industria de procesos químicos para su desarrollo competitivo requiere de un esfuerzo innovador constante que sólo podría materializarse si se aplican los avances de la ciencia y la técnica (PNUD, 1989). Como un caso particular tenemos la industria azucarera, la cual viene enfrentando una situación muy crítica con el azúcar como producto de comercialización internacional. Ha sido interés de los países productores de caña de azúcar, el desarrollo de una estrategia para incrementar sus producciones que ha incluido como una acción fundamental la diversificación de la industria mediante el uso integral de la caña de azúcar como materia prima para un elevado número de derivados y subproductos (Zedello, 1994). En este sentido la industria azucarera debe introducir cambios estratégicos eficaces en el sistema de producción de caña y azúcar, para mejorar la competitividad y el desempeño ambiental de sus empresas. La caña de azúcar, cuyo potencial genético está aún lejos de ser bien aprovechado, es una planta de características excepcionales, capaz de sintetizar carbohidratos solubles y materiales fibrosos a un ritmo muy superior al de otros cultivos. Esta propiedad le abre un espectro prácticamente infinito de aprovechamiento para la fabricación de cientos de productos, donde encontramos el azúcar, la cual ocupa un lugar importante por su uso universal en la dieta humana. (Romero, 1999). Igualmente los residuales sólidos y líquidos que se generan en la industria azucarera tienen un alto nivel de alternativas de aprovechamiento que pueden repercutir en beneficios económicos y ambientales, ya que al ser aprovechados adecuadamente elimina el riesgo de contaminación y al aplicarlos a los suelos, les aportarían materia orgánica y nutrientes de gran utilidad. A partir de las propias características de este cultivo, se justifican entonces las nuevas proyecciones del sector azucarero cubano hacia la implementación de un programa de diversificación de productos finales que aumenten el valor agregado de los productos y subproductos de esta rama. En el programa de desarrollo del sector azucarero cubano a largo plazo (hasta el 2010), se prevé una recuperación de la agroindustria azucarera y un cambio cualitativo en la diversificación. Un aspecto importante de este programa lo constituye la imperiosa necesidad de redimensionar y perfeccionar los Complejos Agroindustriales (CAI), cuya base productiva necesariamente tiene que modificarse sustancialmente. Flexibilizar esta industria y diversificar sus producciones son acciones contempladas en este programa (Rosales, 1999). En este sentido, la estrategia de la agroindustria azucarera cubana estará basada en los siguientes aspectos:  Elevar la disponibilidad de caña y sus rendimientos.  Incrementar la eficiencia productiva y reducir los costos.  Concentrar la producción azucarera aproximadamente en 100 Empresas productoras.  Dedicar el resto de las Empresas azucareras, que se decidan mantener en operaciones, a la producción de azúcares especiales, energía y producciones diversificadas. Capítulo: I. Contaminación Atmosférica y Economía Ambiental. 6  Convertir la generación de electricidad excedente del bagazo en una de las producciones de mayor peso (MINAZ, 1999). Siguiendo estos lineamientos de trabajo, la Empresa Azucarera "Melanio Hernández", según los resultados de las investigaciones realizadas por el Centro de Estudios de Energía y Procesos Industriales (CEEPI), del Centro Universitario José Martí de la provincia Sancti Spíritus, incorpora a su estrategia de desarrollo proyectos de cogeneración de energía a partir de la biomasa cañera. Con este propósito utilizan la caña energética, prolongándose el tiempo de molida y por tanto el tiempo de emisiones a la atmósfera. Dichas emisiones deben ser controladas de forma efectiva para que estos proyectos, que de hecho aportan al desarrollo sostenible, permitan transitar hacia un período de mayor eficiencia y acercarse cada vez más a una producción más limpia. De igual forma, para alcanzar un mejoramiento de las condiciones ambientales y la calidad de vida de la población aledaña a esta industria, deben trazarse estrategias integradas donde se analice de forma conjunta los problemas industriales, ambientales y sociales. Por otra parte, la propuesta de utilizar biomasa como fuente de energía u otra fuente alternativa para generar energía encontrará siempre, sino el apoyo, al menos la anuencia en el ámbito internacional y nacional, lo que no ocurre con otros tipos de aplicaciones tecnológicas. La fundamentación de esta propuesta debe estar argumentada en aspectos como la necesidad de hacer competitiva la industria azucarera a partir de su diversificación, su autoabastecimiento energético y la elevación de su eficiencia y en la posibilidad de eliminar los impactos ambientales negativos de la producción azucarera, así como en su inserción en las estrategias ramales que incentivan la utilización de fuentes alternativas de energía. Según (Valdés, 1997), la propuesta de usar la biomasa cañera todo el año para cogenerar, es entonces atractiva por las ventajas energéticas, económicas y ambientales que ofrece. En este sentido se coincide con (Quintana, 1998) cuando plantea que al utilizar la biomasa como combustible, la cantidad consumida de esta es mucho mayor que la de petróleo, lo cual está dado por el hecho de que el calor específico de combustión de la biomasa (bagazo), es aproximadamente seis veces inferior al del petróleo equivalente; así como que la cantidad de gas emitida a la atmósfera cuando se quema bagazo es casi tres veces superior a la cantidad que se emitiría si se utilizara este hidrocarburo. Sin embargo, otros trabajos demuestran que las emisiones son negativas si se analiza la absorción que las plantaciones cañeras realizan en su proceso de fotosíntesis; se mantiene un equilibrio, ya que durante su crecimiento la planta de caña de azúcar absorbe una cantidad similar a la que aporta cuando se quema en los hornos, por lo que la ventaja, desde el punto de vista de contaminación atmosférica, en especial en la contribución al calentamiento global producido por el efecto invernadero, es evidente. En lo referente a la generación de SO2 la comparación es muy favorable para el bagazo, dada la escasa presencia de azufre en su composición elemental. Un aspecto negativo a tener en cuenta cuando se utiliza el bagazo como combustible es la emisión de partículas sólidas, las cuales abandonan la chimenea y pueden ser arrastradas por los vientos a grandes distancias, cayendo más tarde en los núcleos poblacionales y disminuyendo las condiciones de saneamiento de estos, a la vez que pueden incidir en Capítulo: I. Contaminación Atmosférica y Economía Ambiental. 7 diferentes enfermedades respiratorias, y si tenemos en cuenta que en muchas ocasiones la industria azucarera se asocia a la de producción de otros derivados como (alcoholes y levaduras) que genera gran cantidad de residuales líquidos que en su inmensa mayoría no reciben el tratamiento adecuado, lo que provoca la emisión de gases a la atmósfera como producto de la degradación de la materia orgánica que contienen estos residuales. 1.2. IMPACTO AMBIENTAL DE LA INDUSTRIA AZUCARERA. La agroindustria azucarera ha sido el pilar fundamental de la economía cubana durante muchos años, ello ha traído consigo la distribución de esta industria por todo el territorio nacional y la urbanización aledaña que la utiliza como fuente de empleo. Los impactos ambientales que esta industria provoca tienen incidencia directa en la población, ya sea por la emisión de partículas, gases contaminantes y residuales sólidos o líquidos emitidos que dificultan el saneamiento ambiental de los asentamientos, provocado fundamentalmente por el atraso tecnológico de la industria y la escasa educación ambiental de los colectivos laborales y población en general. En Cuba existen actualmente “71 centrales dedicados a la producción de azúcar y 14 en la producción de mieles integrales y alcohol1”, distribuidos en todo el territorio nacional, por lo que se hace inevitable prestar un gran interés al impacto ambiental que estos provocan desde la fase agrícola hasta la fase industrial del proceso. La fase agrícola, propiamente dicha, no está caracterizada por la formación de residuos, no obstante, desde la siembra de la caña ya comienza la afectación al medio ambiente debido a que estas plantaciones son de ciclo largo y esto imposibilita el uso de estas tierras para otros cultivos e inhiben el desarrollo de ciertas especies que son controladores biológicos y ayudan a la eliminación de plagas. Las labores que son realizadas en esta fase, como la aplicación de herbicidas, plaguicidas, la fertilización química, el riego y el mal manejo de los suelos, traen afectaciones ambientales y en algunos casos se condicionan como daños severos. Se considera que la utilización de tecnologías avanzadas implica la posibilidad de reducir o evitar sus afectaciones propiciando la ejecución de medidas como la siembra en contorno, laboreo mínimo, el uso de bioplaguicidas y de biofertilizantes, entre otras, que reducen los impactos negativos al medio. En los procesos de corte, alza, tiro y limpia, se produce una cantidad importante de residuos que quedan en el camino o en los centros de acopio. Se considera que el 13.2 % de la caña es hoja y paja y de este, el 19 % va los centros de acopio, donde en ocasiones una parte de él es utilizado como alimento animal y el resto se incinera, enviando CO2 a la atmósfera. (Asociación de Técnicos Azucareros. 1999; Comisión Nacional de Energía. 1991). En este sentido, las descargas al medio procedentes de la industria o de la combustión que se lleva a cabo en otros lugares, así como el polvo y las partículas de bagazo quemadas y no quemadas, son agentes contaminantes de la atmósfera, los cuales enrarecen el aire. Estas 1 Fonseca, J. R. En el IV Taller Nacional de Protección del Medio Ambiente, Sancti Spíritus 5 de junio del 2003. Capítulo: I. Contaminación Atmosférica y Economía Ambiental. 8 emisiones, unidas a las de residuales líquidos y sólidos, si no se manejan adecuadamente, pueden afectar la estabilidad del medio ambiente y con ello la salud del hombre. Además, el crecimiento no planificado de los núcleos poblacionales ubicados en los alrededores de esta industria, la escasa educación ambiental en general, así como por la falta de estrategias empresariales dirigidas a la implementación de prácticas de producción más limpias que puedan contribuir a disminuir los impactos negativos generados, agrava las afectaciones ya existentes en estas comunidades. Las comunidades en las que existen industrias azucareras han sufrido una fuerte actividad antropogénica, por las razones antes señaladas, siendo un caso de estudio la comunidad Tuinucú, en la que los impactos identificados por los habitantes de la comunidad, son los causados por los residuales líquidos y con ellos los malos olores que se generan en el sistema de tratamiento de residuales, así como la emisión de partículas sólidas (hollín) y gases contaminantes, que se verá más adelante. La polución de gases contaminantes ha repercutido en la disminución del índice de la calidad de vida de la población. Sin embargo no existe una percepción a adecuada de los efectos de los gases y partículas sólidas emitidos, fundamentados por la falta de estudios y monitoreos de esta zona u otras de similares características. 1.3. ESTUDIO DE LA ATMÓSFERA. Para Hupa, M. (1989) los gases como el Nitrógeno (N2), Oxígeno (O2) y Argón constituyen el 78%, el 21% y el 0.9 % de la composición total de la atmósfera. El 0.1% restante lo forman una gran variedad de componentes gaseosos a muy baja concentración, los cuales no obstante juegan una función muy importante en las reacciones químicas que ocurren en estas regiones de la atmósfera terrestre. Tabla 1.1 Especies gaseosas minoritarias presentes en la atmósfera, junto con sus respectivas concentraciones en partes por millón en volumen. Especies Contenido en partes por millón ppm CO2 33.5 Ne 18 He 5.2 CH4 1.7 Kr 1.1 H2 0.5 NO2O 0.3 CO 0.12 Xe 0.09 O3 0.03 Fuente: www.sintesis.com. Los valores de concentración de las distintas especies que se indican en la tabla 1.1 son cantidades promedio. En realidad, para algunos componentes se pueden encontrar localmente valores mucho más elevados, como es el caso del O3 que, en zonas ecuatoriales Capítulo: I. Contaminación Atmosférica y Economía Ambiental. 9 del planeta, o bien en ambientes polucionados, puede aumentar más de 5 veces su nivel medio, además de los compuestos relacionados en la tabla 1.1 existen otros más, que en atmósferas limpias son prácticamente inexistentes, pero debido a actividades antropogénicas pueden estar presentes en determinadas zonas a concentraciones nada despreciables. Este es el caso de dióxido de azufre SO2, óxido de nitrógeno, compuestos orgánicos halogenados, compuestos aromáticos, etc. ver tabla 1.2. (www.sintesis.com). El hombre contribuye de forma notoria a la producción de partículas en suspensión, estimándose el 20% de estas, de origen antropogénico. Estas partículas sólidas y líquidas no actúan, en la mayoría de las veces, como simple materia inerte, sino que pueden afectar a los procesos físico-químicos que ocurren en la atmósfera. Prácticamente el 80 % de los contaminantes que se vierten a la atmósfera proviene de la combustión de carburantes fósiles. La polución de origen antropogénico suele estar localizada en centros urbanos densamente poblados o en zonas altamente industrializadas. No obstante dependen de la estabilidad del contaminante y de las condiciones meteorológicas que imperen en el entorno, la polución puede afectar a regiones más o menos alejadas del foco de los contaminantes. (Annalee, Yaci; et al. 2000). Para Cuba se asume que las concentraciones de contaminantes atmosféricos se encuentran asociadas a emisiones industriales, agroindustriales y en menor grado al transporte automovilístico, localizadas en zonas urbanas dado a que gran parte de estas industrias se encuentran ubicadas muy cerca de los asentamientos poblacionales, que además han tenido un crecimiento no planificado en su inmensa mayoría, por tal razón la incidencia de los contaminantes en la población ha sido más marcada. Tabla 1.2 Principales contaminantes emitidos a la atmósfera. Gases contaminantes Origen CO Combustión hidrocarburos y biomasa CO2 Combustión hidrocarburos CH4 Extracción de combustibles y emisiones de residuos Parafinas Extracción de gas, emisiones de vehículos y refinerías olefinas Emisiones de vehículos Hidrocarburos aromáticos Emisiones de vehículos, evaporación de disolventes Óxidos de nitrógeno Proceso de combustión NH3 Combustión de carbón y petróleo, emisión de residuos SO2 Combustión hidrocarburos SH2 Refinería, industria papelera Mercaptanos Refinería, industria papelera HCL Combustión carbón, incineración de plástico CH3CL Incineración de plástico Fuente: Annalee, Yaci; et al. 2000. 1.3.1 La atmósfera como receptor y difusor de la contaminación. La atmósfera es un medio continuo a través del cual son transportados y dispersados los contaminantes vertidos a ella. Mientras esto ocurre, pueden ser eliminados por procesos Capítulo: I. Contaminación Atmosférica y Economía Ambiental. 10 naturales de tipo físico, tales como el lavado por la lluvia, la deposición gravitatoria o el impacto sobre cualquier superficie, o bien dar lugar a reacciones químicas, a consecuencia de las cuales aparecen otros contaminantes, denominados contaminantes secundarios. El transporte se realiza en base al movimiento del aire. Este movimiento es el resultado de la superposición de movimientos verticales y horizontales. El movimiento horizontal es el viento, y aparece como resultado de efectos de muy bajas escalas: movimientos globales, a escala planetaria, que son responsables, por ejemplo, del vértice polar que sirve de apoyo al agujero de la capa de Ozono en la Antártica o de las ondas de Rossby, y que tienen una dimensión del orden de 104 Km; movimientos sinópticos, que corresponden a los grandes centros rectores, borrascas y anticiclones, que con dimensiones entre 1.000 y 5.000 kilómetros actúan sobre la contaminación transfronteriza; movimientos regionales, con una escala de cientos de kilómetros y, por último, movimientos locales, del orden de varias decenas de kilómetros. Estos movimientos locales y regionales actúan sobre la contaminación producida por centros fabriles, industrias, ciudades, autopistas o carreteras de tráfico intenso, la cual puede afectar al entorno inmediato del foco o a puntos algo más alejados. (Bueno. J. Et al. 1997). Sin embargo podemos decir que en el primer caso, la acción directa es debida a los contaminantes primarios, y en el segundo a los secundarios, resultantes de las transformaciones químicas y fotoquímicas de los primeros. En tanto en Cuba los movimientos locales tienen alta incidencia en la contaminación de los centros poblacionales cercanos a las industrias y en menor medida las zonas de mucho tránsito automovilístico, donde generalmente se manifiestan cuadros de índoles respiratorios. 1.3.2 Estabilidad vertical de la atmósfera. Los movimientos verticales de la atmósfera son mucho menos perceptibles que los movimientos horizontales, es decir, que el "viento", no por ello son menos importantes y afectan tanto al "tiempo" general como a los procesos de mezcla que tanta importancia tienen en la dispersión de contaminantes. Las ascensiones pueden ser causadas por irregularidades del terreno, por las superficies frontales o "frentes" o por la convergencia hacia las zonas de bajas presiones. Es importante conocer si la atmósfera favorece o no estos movimientos verticales. Cuando se opone a ellos, se dice que la atmósfera es estable y si no que es inestable. La situación límite entre ambas situaciones se denomina indiferente o neutra. (Hery, J, Et, al. 1999). Las inversiones son uno de los fenómenos ligados a la estabilidad de estratificación más importantes en lo que a la contaminación atmosférica se refiere. Se dice que hay una inversión cuando la temperatura aumenta con la altura. Es evidente que ésta es una situación sumamente estable que inhibe totalmente los movimientos verticales permitiendo por tanto la acumulación de contaminantes por debajo de ella. Puede aparecer por efecto del enfriamiento nocturno del suelo, que por conducción se transmite a las capas bajas de la atmósfera y da lugar a inversiones de hasta 10 o más grados en sólo 100 metros, este fenómeno que se ha observado en zonas cercanas de Bahía de La Habana. Esto ocurre en los días fríos y despejados del invierno. Capítulo: I. Contaminación Atmosférica y Economía Ambiental. 11 Otra inversión aparece cuando las masas de aire de un anticiclón descienden por la zona central del mismo. Por simple aplicación de las leyes termodinámicas aparece una inversión elevada, denominada de subsidencia, que suele estar entre los 300 y 800 metros de altura y que se extiende por encima de todo el anticiclón, a modo de cúpula. Dado que en nuestras latitudes los anticiclones son muy estables esto da lugar a una falla de ventilación en las capas bajas y por consiguiente, a un aumento de la contaminación. (Bueno, J. et, al. 1997). Por estas razones se registran mayores concentración de contaminantes atmosféricos en los meses de invierno que en los de verano. 1.3.3 Transporte y dispersión de contaminantes. Dentro de los factores que influyen notablemente en el transporte de los contaminantes pueden citar; la dirección, la velocidad del viento y la turbulencia que influye en su dispersión. Dirección del viento. La dirección del viento es la que marca la dirección inicial del transporte de los contaminantes y es el factor que más afecta a las concentraciones medias en un punto dado. Si un punto está recibiendo directamente el penacho, y éste se desvía 5°, la concentración medida cae un 10% si la situación es inestable, un 50% si es indiferente, y un 90% si es estable. La dirección viene influida por el giro en el sentido de las agujas del reloj que se produce con la altura y por la estructura térmica: una capa cálida acentúa este efecto, mientras que una fría lo vira en sentido contrario. Velocidad del viento. Por su parte, cuanto mayor es la velocidad del viento, más se diluye la concentración de contaminantes. Un viento ligero permite la acumulación de contaminantes, mientras que un viento fuerte los arrastrará y extenderá a distancias mucho mayores, haciendo disminuir su concentración. Además, cuanto mayor es la velocidad del viento menor es la capacidad ascensional del penacho. En las zonas de bajas presiones la ventilación es generalmente alta, debido a los vientos elevados que suelen aparecer en esas zonas. Como además las bajas presiones favorecen la nubosidad y por tanto la lluvia e inhiben la formación de inversiones de superficie, la contaminación suele ser baja. Por el contrario, las zonas centrales de los anticiclones tienen vientos casi encalmados, cielos despejados, ocupan grandes áreas y suelen ser más lentos en sus desplazamientos; por todo ello las situaciones episódicas suelen ocurrir en estas condiciones que se denominan "de estancamiento" (Hery, J, Et, al. 1999) y (Bueno, J. et, al. 1997). Turbulencia. El último factor que afecta grandemente a la dispersión de contaminantes es la turbulencia, que se define por el movimiento altamente irregular del viento. Las pequeñas o grandes ráfagas que sentimos cuando encaramos al viento son la manifestación de esta turbulencia: los remolinos se superponen al régimen general del viento, unas veces a favor y otras en contra, y esto provoca la variabilidad que percibimos. La forma clásica de tratar turbulencia es considerar un flujo constante al que se superponen remolinos de tamaños muy variables. Estos remolinos tienen un doble origen: mecánico y Capítulo: I. Contaminación Atmosférica y Economía Ambiental. 12 térmico. Los primeros se deben a la existencia de obstáculo, ondulaciones del terreno, líneas de montañas, etc. En cuanto a los segundos se generan porque las burbujas calientes que ascienden en el seno del aire provocan lógicamente un descenso del aire que va ocupando su lugar. (Bueno, J. et, al. 1997). La turbulencia, la velocidad y dirección del viento no son los únicos factores que influyen en el transporte y comportamiento de los contaminantes, se deben tener encuentra además los siguientes factores: Características de las emisiones: cantidad, concentración y altura de la chimenea y tipo de contaminante. Condiciones meteorológicas. A la vez los contaminantes liberados están sujetos a cuatro tipos de procesos, transporte, dilución, transformación y eliminación. Por estos mecanismos se mueve la contaminación de la fuente al receptor. La concentración con que se emite el contaminante cambia, la nube de gas se va ampliando y diluyendo en función de la velocidad y dirección del viento. Es decir el receptor lo recibe a una concentración menor a la que se emite en la fuente. Por este motivo es que se definen a continuación estos procesos: Transporte: La dirección y la velocidad del viento son dos factores que influyen grandemente en el transporte de los contaminantes, los que pueden arrastrar a estos últimos hasta grandes distancias. Dilución: Los movimientos turbulentos del aire mezclan y diluyen los contaminantes. Transformación: Los contaminantes se modifican en la atmósfera (cambios físicos, químicos y fotoquímicos (producidos por la energía solar)), por eje. Aglomeración, oxidación, combinaciones químicas, etc. Eliminación: Los contaminantes se eliminan a través de tres procesos: formación de lluvia; lavado y asentamiento (o deposición seca). En el primer caso por enlace de las partículas con el vapor de agua para formar gotas de lluvia o agujas de hielo que caen al suelo como precipitación. El lavado se produce cuando las gotas de lluvia al caer recogen ciertas sustancias como los gases que son solubles en agua. El asentamiento se produce cuando las partículas se vuelven lo suficientemente pesadas y caen al suelo.(Hery, J, Et, al. 1999). Estos procesos inciden directamente en el grado de afectación que puede tener determinada zona que se encuentre ubicada en el área de dispersión de los contaminantes atmosféricos de las industrias. 1.4. CONTAMINANTES Y FUENTES. Según se refiere en la literatura la procedencia de los contaminantes pueden clasificarse como: Contaminantes primarios: o emitidos directamente por la fuente, como aerosoles, óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, hidrocarburos, monóxido de carbono y otros menos frecuentes como halógenos y sus derivados (Cl2, HF, HCl, haluros,...), arsénico y sus derivados, ciertos Capítulo: I. Contaminación Atmosférica y Economía Ambiental. 13 componentes orgánicos, metales pesados como Pb, Hg, Cu, Zn, etc y partículas minerales (asbesto y amianto). Contaminantes secundarios: se forman por reacción de los primarios con los componentes naturales de la atmósfera, existiendo una gran familia de sustancias producidas por reacciones fotoquímicas. Comprende al ozono, aldehídos, cetonas, ácidos, peróxido de hidrógeno, nitrato de peroxiacetilo, radicales libres y otras de diversos orígenes como sulfatos (del SOx) y nitratos (del NOx), la contaminación radiactiva a partir de radiaciones ionizantes o la contaminación sonora a expensas del ruido. (www.puc.d/sw_educ/contaminacion Atmosferica.htm) De estos contaminantes, los primarios son los que están más presentes en la atmósfera y por ende los que causan mayor incidencia en el deterioro de las condiciones ambientales de los asentamientos humanos. A continuación se tratan los más comunes. Aerosoles. Las partículas sólidas o líquidas suspendidas en un medio gaseoso (el aire) se denominan aerosoles. En el aire contaminado, los aerosoles constituyen sistemas complejos. Los mismos consisten en una mezcla de partículas en fase sólida, combinación de partículas en fase sólida y líquida, y gotas líquidas en ocasiones. Aún los aerosoles contaminantes sólidos pueden contener agua que ha sido absorbida. Por consiguiente el polvo consiste en partículas en fase sólida. El término se refiere a las partículas en sí misma, o a la acumulación de partículas después que las mismas han sido retenidas o depositadas. Cuando se encuentran en el aire, las partículas se denominan partículas sólidas en suspensión. El polvo que proviene de forma natural del suelo, como producto de la corteza terrestre, el cual es trasladado por los vientos, se denomina polvo fugitivo. El humo consiste en partículas en fase sólida y en ocasiones en fase líquida y los gases asociados que resultan de los proceso de combustión. Por lo común, el humo posee una composición química muy compleja y contribuye en importante medida a la contaminación del aire. La ceniza es la fase sólida del humo, particularmente después que este se ha depositado en forma de polvo fino. Dentro de las características más importantes que predicen el comportamiento de los aerosoles se pueden mencionar, el tamaño (diámetro) y la composición. El tamaño predice como la partícula será transportada en el aire y su composición determina que ocurrirá con esta cuando sea retenida o se deposite en algo. El tamaño de las partículas más comúnmente asociadas a los diferentes constituyentes de la contaminación del aire ambiental y la exposición ocupacional se muestra en el (Anexo I, Figura 1.1). (Annalee, Yaci; et al. 2000) En los aerosoles, las partículas individuales tienen una talla relativamente uniforme (monodispersa) o altamente variable (polidispersa). En la naturaleza, todos los aerosoles son polidispersos. Los aerosoles monodispersos son creados en la mayoría de los casos para la realización de investigaciones y para la fabricación de medicamentos en lo que resulta importante el tamaño de partícula para que la misma sea depositada en determinado lugar del tracto respiratorio. http://www.puc.d/sw_educ/contaminacion%20Atmosferica.htm http://www.puc.d/sw_educ/contaminacion%20Atmosferica.htm Capítulo: I. Contaminación Atmosférica y Economía Ambiental. 14 Los efectos que pueden ser observados a partir de un aerosol determinado, depende de que cantidad de partícula poseen determinado diámetro. El tamaño está también relacionado con la masa; a menor tamaño, menor masa. En los aerosoles polidispersos, el mayor número de partículas serán pequeñas, pero en conjunto las mismas constituirán solo una pequeña fracción de la masa total; las partículas serán mucho menos, pero constituirán la mayor parte de la masa total. Esto significa que la contaminación del aire incluye partículas en fases sólidas y en ocasiones pequeñas gotas de determinado rango de tamaño, algunas de las cuales se comportan de una forma y otras de forma distinta. Las partículas mayores son incorporadas al aire por los vientos y el movimiento local del aire y tienen tendencias a sedimentar por la acción de la gravedad si el aire está quieto. Las partículas más pequeñas pasan al aire por el movimiento de las moléculas en el aire (el cual está caliente), fenómeno llamado movimiento browniano. Entre tanto el tamaño también se relaciona con la composición. Las partículas son generadas con diferentes grados de dispersión en dependencia de la fuente. La composición de las partículas de un tamaño determinado, por supuesto, de las fuentes locales y la contribución relativa de las mismas al aerosol de la contaminación del aire en la localidad. Las partículas grandes resultan principalmente del polvo levantado por los fuertes vientos o el hollín resultante de la combustión. Esas partículas son, en su gran mayoría, sólidas, pero pueden contener gases o líquidos absorbidos en la superficie. Las partículas menores son originadas principalmente en ciertos procesos de combustión, relacionados con los escapes de los motores diesel, planta generadora de energía y otras formas de combustión caliente y rápida. Esas partículas pequeñas consisten en una matriz de compuestos carbonáseos, parte de agua, así como sulfatos, nitratos y traza de metales disueltas o absorbidas en fase sólida. Estos se pueden formar a partir de sulfatos y nitratos presentes en el aire, constituyendo un conjunto en estado sólido. Los mismos ejercen sobre el organismo efectos diferentes y son consideradas más tóxicas que las partículas mayores. La composición de un aerosol también determina la reactividad química de sus partículas individuales y la densidad de las mismas. (Annalee, Yaci; et al. 2000) La agroindustria azucarera se caracteriza por la emisión de partículas sólidas (aerosoles) y en la actualidad es una de las mayores afectaciones en la calidad atmosférica de los asentamientos poblacionales, destacándose las comunidades ubicadas cerca de los centrales azucareros. Estas emisiones pueden influir en la morbilidad de ciertas enfermedades respiratorias y de otra índole. Compuestos de Azufre. El dióxido de azufre (SO2) y el trióxido de azufre (SO3) son los principales óxidos de azufre presentes en la atmósfera, obteniéndose SO2 y SO3 en una proporción que va de 40:1 a 80:1, respectivamente. La principal fuente antropogénica de óxido de azufre es la combustión de combustibles fósiles ricos en azufre (ej. carbón, petróleo combustible (fuel oil), diesel) y representa cerca de un tercio del total del SO2 atmosférico. El principal componente azufrado del carbón es la pirita (FeS3), la que se oxida a Fe2O3 y SO2 durante la combustión. Otras actividades industriales relevantes son las refinerías de petróleo y las fundiciones de Capítulo: I. Contaminación Atmosférica y Economía Ambiental. 15 minerales sulfurados. Alrededor de un 93% de todas las emisiones de SO2 generadas por el hombre provienen del hemisferio norte. (Annalee, Yaci; et al. 2000) El SO2 es un gas que no se inflama, no es explosivo y es incoloro. En el aire, el SO2 se oxida parcialmente en SO3 y, en presencia de humedades altas, se transforma en ácido sulfúrico y sus sales, por medio de procesos fotoquímicos atmosféricos. El anhídrido sulfuroso es un precursor de aerosoles secundarios (ej. sulfatos), típicamente asociados a la fracción fina del material particulado. La atmósfera corrosiva, generada bajo dichas condiciones, afecta una gran variedad de materiales tales como el acero, zinc, cobre, y aluminio, formando sulfatos metálicos. Más aún, los materiales de construcción, estatuas, etc., que poseen componentes de carbonato de calcio (caliza, dolomita, mármol y mortero), son especialmente vulnerables al ataque de estas neblinas ácidas. ( www.sintesis.com ) Finalmente, entre los compuestos de azufre de relevancia ambiental, se encuentran el sulfuro de hidrógeno (H2S) y los mercaptanos. El H2S se produce a partir de la reacción del azufre con el hidrógeno, en procesos industriales o naturales. Además, se genera como subproducto en la biodegradación anaeróbica, en presencia de sulfatos. El H2S tiene un fuerte olor a huevo podrido que es detectado por el ser humano a muy bajos niveles de concentración (del orden de 6 g/m3). A concentraciones mayores es altamente tóxico y explosivo, por lo que sus emisiones deben mantenerse bajo estricto control. En presencia de oxígeno se oxida a SO2. Otros contaminantes de interés son los mercaptanos. Estos son compuestos orgánicos sulfurados de bajo peso molecular (CH3S, C2H5S), de características odoríferas, y se generan tanto en procesos industriales (ej. producción de pulpa sulfatada) como naturales (ej. degradación anaeróbica de material proteico). A bajas concentraciones, no presentan efectos tóxicos y, eventualmente, se oxidan en presencia de oxígeno. (Díaz, Et, al. 1984) Por estas razones se puede decir entonces que en los procesos de oxidación biológica que ocurren en los sistemas de tratamientos de residuales líquidos de la industria azucarera y de derivados se generan este tipo de compuestos y además estos causan afectaciones a la población de zonas aledañas. Óxidos de Carbono. Los óxidos de carbono están constituidos por el dióxido de carbono (CO2) y el monóxido de carbono (CO). El CO2 generalmente en la literatura clásica especializada en el tema no se considera como contaminante atmosférico, debido a que es un componente natural de la atmósfera donde desempeñan una importante función en el efecto invernadero. Sin embargo, existe gran preocupación por las crecientes emisiones de este gas como producto de la combustión, lo que puede afectar el balance térmico terrestre. El dióxido de carbono es un gas de efecto invernadero. Llega a la atmósfera por la acción de los organismos vivos, la quema de combustibles fósiles y en menor medida por la descomposición de elementos orgánicos. Mantiene su equilibrio gracias al proceso de fotosíntesis y la absorción de la biosfera y los océanos. http://www.sintesis.com/ http://www.puc.cl/sw_educ/contam/cont/cont11.htm Capítulo: I. Contaminación Atmosférica y Economía Ambiental. 16 Sin embargo actualmente aumenta a razón de 5% por década y se piensa que en los últimos 200 años se ha incrementado en un 25%. La primera causa es el uso masivo de petróleo, gas y carbón para satisfacer las demandas de fuentes energéticas de la sociedad moderna. La quema de combustibles fósiles libera anualmente alrededor de 20 billones de toneladas de ese gas a la atmósfera. (Pérez, 1998) y (Carter, 2000). En forma natural, debiera mantenerse un equilibrio gracias a otros procesos, por ejemplo, la fotosíntesis mediante la cual se absorbe dicho gas de invernadero y se libera oxígeno. Pero, los procesos acelerados por el hombre liberan grandes cantidades de CO2 como es la quema de vastas regiones tropicales de bosques para su aprovechamiento en agricultura. Según (wwf, 1995) se estima que anualmente son liberados a la atmósfera más de 28 billones de toneladas de CO2 y que de estas alrededor de 22.4 billones de toneladas provienen de la quema de combustibles fósiles, 16.4 billones de toneladas de los países industrializados. Otros 6 billones de toneladas de CO2 son liberados en las quemas de bosques tropicales y otras quemas de biomasa. Durante la época preindustrial alrededor del año 1750 las concentraciones atmosféricas se mantenían a un nivel cercano a los 280 ppm. En los últimos 200 años este nivel se ha incrementado en un 27% alcanzando los 360 ppm. Por su parte, el CO es un contaminante que proviene, principalmente, de la combustión incompleta de cualquier tipo de combustible. También es producido en grandes cantidades por muchas fuentes naturales: a partir de gases volcánicos, incendios forestales, oxidación del metano ambiental, disociación del CO2 en la parte superior de la atmósfera, etc. Los automóviles con motores de combustión interna son una de las principales fuentes de emisión de monóxido de carbono en las zonas urbanas. Las chimeneas, las calderas, los calentadores de agua, estufas y otros aparatos domésticos que queman combustible también son fuentes importantes de CO, tanto al aire libre como en ambientes interiores (en este último caso, el humo de cigarrillo puede ser una fuente adicional significativa). (www.puc.cl /edu/contam.htm) Otros contaminantes del aire. Existen otros contaminantes como los hidrocarburos (HC) cuyas emisiones están asociadas a una insuficiente combustión de derivados del petróleo fundamentalmente, el Ozono (O3) que se forma naturalmente en las capas superiores de la atmósfera de la Tierra y que a nivel del suelo se encuentra esencialmente como consecuencia de la contaminación provocada por la combustión de combustibles fósiles y la liberación de compuestos como óxidos de nitrógeno y elementos orgánicos por parte de la biomasa, que reaccionan con la luz del Sol para formar Ozono (www.puc.d/sw_educ/contam/cont/Atmosfera.htm), los compuestos orgánicos volátiles, (COVs) (no metálicos, excluidos los Fluoruros Carbonos (CFCs) y halones) que tienen una procedencia natural considerable (aunque cada día tiene más importancia las emanaciones procedentes de industrias y vertederos de Residuos Sólidos Urbanos) que contribuyen a la contaminación fotoquímica, las Dioxinas y Bifenilos Policlorados (PCBs) que al ser poco volátiles, pueden formar aerosoles que al volver a la superficie terrestre por efecto de la lluvia contaminan el medio afectando a la cadena trófica, creando serias disfunciones entre los organismos que los captan (Speedding,1981). Además de estos contaminantes se encuentran la contaminación por Radiaciones y la contaminación por Ruido que no dejan de ser importantes en los últimos tiempos, ya que pueden traer afectaciones en la salud de las personas. (Aiche, Sump, Ser. 1980) http://www.puc.cl/ http://www.puc.d/sw_educ/contam/cont/Atmosfera.htm Capítulo: I. Contaminación Atmosférica y Economía Ambiental. 17 1.5. EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA SOBRE LA SALUD. Se considera que el aire es un agente transmisor de las enfermedades humanas: infecciones y alergias. Son enfermedades en las cuales el agente etiológico entra en el huésped predominantemente por vía respiratoria; si bien algunos microorganismos pueden producir enfermedad en más de una parte del cuerpo, es el tracto respiratorio el principal afectado. En realidad, se transmite el microorganismo, no la enfermedad, y en el caso de las alergias se transmite el alérgeno que puede ser de naturaleza microbiana o no microbiana. Sin embargo las alergias debidas a inhalación son reacciones de hipersensibilidad características del individuo que se ponen de manifiesto al segundo contacto con el alérgeno, se suelen clasificar en alergias de tipo inmediato y de tipo retardado. Las primeras -alergia atópicas- son las de mayor incidencia y en ellas la zona afectada más comúnmente es el tracto respiratorio superior (Anexo II fig 1.2) (causan rinitis, lagrimeo, estornudos, etc.) aunque pueden afectar a zonas inferiores provocando constricción y obstrucción de los bronquios como en el caso del asma, e incluso transformarse en afecciones crónicas: asma crónica. En las de tipo retardado predomina la afección del tracto respiratorio inferior y da lugar a diferentes patologías pulmonares, a veces asociadas a actividades ocupacionales. (Annalee, Yaci; et al. 2000). Además al estar los microorganismos vehiculizados en aerosoles y partículas suspendidas en el aire, y al ser este un vector “difuso", las enfermedades respiratorias se caracterizan por su tendencia a causar epidemias o brotes epidémicos, en función de si afectan, al mismo tiempo, a muchas o pocas personas, respectivamente. Según se refiere en la literatura las infecciones del tracto respiratorio son más frecuentes durante el otoño y el invierno debido a que una vez que aparece el agente causal de la enfermedad y algunas personas son infestadas en las reuniones o hacinamiento en lugares cerrados se propaga el agente, mientras que las alergias por polen son más frecuentes en primavera. En los países industrializados entre el 10% y el 20% de la población sufre, en mayor o menor grado, alergias, entre las más frecuentes están las rinitis alérgicas y el Asma. Las alergias causan, también, una parte considerable de los gastos sanitarios asumidos por las familias y las empresas, se ha indicado que el gasto provocado por el Asma en Occidente se cifra en billones de pesetas. La respuesta alérgica es una reacción intensa de ciertos componentes del sistema inmunitario contra una sustancia extraña que por lo general es inofensiva (como polen, esporas, pelo animal, heces de ácaros presentes en el polvo de la casa, etc.). (Colectivo de autores, 1992) Sin embargo las alergias debidas a inhalación son reacciones de hipersensibilidad características del individuo que se ponen de manifiesto al segundo contacto con el alérgeno, se suelen clasificar en alergias de tipo inmediato y de tipo retardado. Las primeras -alergia atópicas- son las de mayor incidencia y en ellas la zona afectada más comúnmente es el tracto respiratorio superior (Anexo II, fig. 1.2) (causan rinitis, lagrimeo, estornudos, etc.) aunque pueden afectar a zonas inferiores provocando constricción y obstrucción de los bronquios como en el caso del asma, e incluso transformarse en afecciones crónicas: asma crónica. En las de tipo retardado predomina la afección del tracto respiratorio inferior y da lugar a diferentes patologías pulmonares, a veces asociadas a actividades ocupacionales. Capítulo: I. Contaminación Atmosférica y Economía Ambiental. 18 Por lo que se puede decir que la presencia de contaminantes en la capa de mezcla afecta diariamente la salud de los seres vivos. Hay que tener en cuenta que 1 Kg de alimentos que ingiere una persona al día, aproximadamente o el litro de líquidos que toma también al día, es realmente poco si se compara con los 13 kilos de aire que respira esta persona por día. En consecuencia la presencia de sustancias extrañas en el aire, auque estén en bajas concentraciones puede ejercer un efecto muy nocivo sobre la salud humana. Una de las enfermedades que puede desarrollarse en ciudades de contaminación persistente es la bronquitis. Otra enfermedad de tipo crónica que puede desarrollarse en contacto prolongado con una atmósfera contaminada es el enfisema. Además de estas enfermedades se producen otras afectaciones del sistema respiratorio por ejemplo: irritaciones en distintas partes del sistema respiratorio, irritaciones en los ojos, alteraciones en el estado de la sangre, propensión a contraer ciertos tipos de cáncer etc. Todo ello dependiendo de la naturaleza físico-química del contaminante. (Annalee, Yaci; et al. 2000) Los síntomas respiratorios constituyen los efectos adversos sobre la salud más común ocasionados por todos los tipos de contaminantes del aire. Los síntomas más frecuentes incluyen la tos (que pudiera producir esputo), irritación de la nariz, faringe y falta de aire leve o moderada. Esos síntomas respiratorios están frecuentemente asociados a la irritación ocular y sensación de cansancio o fatiga. Es típica la exacerbación de síntomas de alergia. Frecuentemente, los atletas reportan que su rendimiento físico disminuye y que sufren el cansancio más rápidamente cuando se ejercitan durante periodos con altos niveles de contaminación. Los asmáticos y los pacientes con enfermedades pulmonares obstructivas crónicas (EPOC), frecuentemente experimentan un empeoramiento de sus síntomas durante los episodios de contaminación del aire. Estudios recientes sugieren una estrecha asociación entre la frecuencia y la severidad de las crisis de asma y los niveles atmosféricos de oxidantes y sulfatos. Las personas con bronquitis que pueden también presentar un incremento de la tos debido al aumento de la irritación de la mucosa bronquial. Las infecciones agudas del tracto respiratorio, tanto alto como bajo también parecen ser más frecuentes en los residentes en las áreas con niveles más altos de contaminación atmosférica. La fiebre, por sí sola, no constituye un efecto de la contaminación del aire, más bien sugiere una posible infección. Cualquier causa que disminuya la presión parcial de oxígeno en el alvéolo, que es la unidad funcional del pulmón, reduce el oxígeno disponible para el intercambio de gases y por tanto, tiene un efecto asfixiante. En las elevadas altitudes decrece la presión parcial de oxígeno en el aire alveolar, reduciendo la saturación de la sangre con oxígeno. Las sustancias que diluyen o desplazan al oxígeno del aire sin ningún otro efecto constituyen asfixiantes simples. Los ejemplos referidos en la literatura especializada, incluyen el dióxido de carbono, el oxido nitrosos, el nitrógeno o hidrocarburos tales como el gas natural. Los compuestos que bloquean la transferencia de oxígeno a los tejidos se denominan asfixiantes químicos. Los dos ejemplos más comunes de estos inhibidores de la captación o la utilización Capítulo: I. Contaminación Atmosférica y Economía Ambiental. 19 del oxígeno son el monóxido de carbono (CO), el cual bloquea el sitio de la hemoglobina que capta y transporta el oxígeno y el cianuro de hidrógeno HCN), el que (en forma de cianuro) bloquea la vía por la cual los tejidos utilizan el oxígeno. El monóxido de carbono es particularmente común como producto de la combustión incompleta de los combustibles (como en los escapes de los automóviles o los calentadores de llama abierta) y resulta importante peligroso por carecer de un olor que advierta la exposición. Por tanto los efectos de la contaminación atmosférica sobre el aparato respiratorio, particularmente provocando complicaciones de bronquitis crónica pueden dar lugar también a un esfuerzo adicional para el corazón. La contaminación del aire está asociada con el incremento del riesgo de la mortalidad por enfermedades cardiacas y pulmonar, aún a niveles de concentración inferiores a aquellos que se conoce dan lugar a efectos tóxicos agudos sobre el corazón, se considera que, o bien los efectos pulmonares ocasionan una carga adicional sobre el corazón, el cual no es capaz de tolerarla, o que la presencia de reflejos nerviosos que conectan el corazón y los pulmones, ocasionan afectaciones en un corazón enfermo. Sin embargo los efectos cardiovasculares directos de la contaminación del aire, están asociados primeramente con el monóxido de carbono, el cual, reduce el suministro de oxígeno al miocardio y también agrava el proceso de la arteriosclerosis. Esos efectos pueden ocurrir en individuos normales sin una susceptibilidad inusual, pero resultan particularmente severos entre las personas con enfermedades cardiacas preexistentes. (Annalee, Yaci; et al. 2000) La experiencia ha demostrado que existe una serie de enfermedades psicosomáticas estrechamente relacionadas con la polución atmosférica, que se deben principalmente al desconocimiento del público del verdadero significado de la contaminación ambiental y sus efectos directos, lo que se traduce en una acción psicológica de tensión, por considerarla una amenaza grave para la colectividad. Así la influencia de una serie de sustancias de naturaleza malolientes, como las emanaciones de las fábricas productoras de harina de pescado, al actuar sobre el sentido del olfato, independientemente de cualquier otra acción de índole alérgica, pueden inducir trastornos psíquicos en ciertos grupos de individuos (www.puc.d/sw_educ/contam/cont/Atmosfera.htm) Las manifestaciones anteriormente relacionadas constituyen preocupación de las autoridades sanitarias. Por lo que se hace necesario realizar estudios que posibiliten tomar las medidas adecuadas que minimicen los factores causantes de estos cuadros epidémicos. Para el caso específico de estas emisiones el estudio se dirige a las enfermedades respiratorias por ser el indicador más común de contaminación atmosférica y por no contar con recursos humanos para el resto de las afectaciones. 1.6. EFECTOS ESPECÍFICOS DE LOS CONTAMINANTES SOBRE LA SALUD. Monóxido de carbono. http://www.puc.d/sw_educ/contam/cont/Atmosfera.htm Capítulo: I. Contaminación Atmosférica y Economía Ambiental. 20 Mención aparte merece la consideración de los efectos que produce el CO cuando está presente en la atmósfera urbana. De hecho el CO es un conocido gas asfixiante que, a concertaciones elevadas siempre superiores a los presentes en la atmósfera urbana llegan a producir la muerte. Debido a su poca solubilidad en agua, se difunde con relativa facilidad hasta los alvéolos, lugar en que compite con el CO2 por combinarse con la hemoglobina. De hecho, la afinidad del CO por hemoglobina es 210 veces mayor que la del O2, dando lugar a la formación de carboxihemoglobina, que es compuesto resultante de la combinación del CO con la hemoglobina. Una consecuencia de ello es que la capacidad de la sangre de transportar O2 a las células se ve seriamente mermada. Los primeros síntomas de intoxicación por CO se producen a concentraciones de este gas en la atmósfera superior a los 100 ppm. ( www.sintesis.com ) Dióxido de azufre (SO2). Su acción reductora o acidificante ha constituido el principal problema de la contaminación atmosférica en muchos países. El hombre, responde al dióxido de azufre mediante constricción bronquial. El anhídrido sulfuroso al ser inhalado se hidrata con la humedad de las mucosas constituyendo un riesgo para la salud de las personas y otras especies animales al producir constricción bronquial. Dicho efecto aumenta con la actividad física, con la hiperventilación, al respirar aire frío y seco y en personas con hiperactividad bronquial. De acuerdo a los resultados de estudios epidemiológicos de morbilidad, mortalidad o cambios en la función pulmonar en grupos de población sensible, la Organización Mundial de la Salud (OMS) recomienda que no se supere una concentración de SO2 de 500 g/m3 para una exposición de 10 minutos, o de 250 g/m3 para un periodo de 24 horas, o de 50 g/m3 para un periodo de un año. En Chile, las normas vigentes en el año 2000 establecen niveles máximos permitidos de 365 g/m3 y 80 g/m3 para periodos de 24 horas y de un año, respectivamente. (Annalee, Yaci; et al. 2000) Aerosoles. Desde la perspectiva de la salud humana, el aspecto más importante de las partículas es el comportamiento de las mismas en el tracto respiratorio. El efecto de las partículas sobre el organismo, la eficiencia con la cual estas penetran a través del sistema respiratorio y dentro del pulmón, así como su reactividad química y toxicidad una vez que penetran. Las partículas mayores transportan una mayor cantidad de sustancias pero tienen una capacidad mucho menor de ocasionar un efecto sobre el organismo, debido a que las mismas no penetran hasta el tracto respiratorio inferior (por debajo de la traquea, que constituye la primera división del flujo del aire). (Cabanzón, H. R. 1988) Las partículas más grandes, visibles a simple vista como manchas de polvo, son filtradas en su mayoría en la nariz. Las partículas mayores de 100 µm pueden ocasionar irritación en la membrana mucosa de los ojos, la nariz y la garganta. Las partículas menores de este punto de corte son denominadas fracción inhalable, debido a que las mismas pueden ser inhaladas dentro del tracto respiratorio. Las partículas mayores de 20 µm generalmente no penetran al tracto respiratorio inferior (por debajo de la traquea). Aquellas partículas inferiores a 20 µm http://www.sintesis.com/ Capítulo: I. Contaminación Atmosférica y Economía Ambiental. 21 son denominadas fracción toráxico, debido a que las mismas pueden penetrar dentro de los pulmones. Las partículas menores de 10 µm penetran las vías aéreas con la mayor eficiencia y pueden ser depositadas en los alvéolos o los conductos alveolares, que constituyen las estructuras más profundas de los pulmones, a pesar de su mayor eficiencia de penetración, las partículas menores de aproximadamente 0.1 µm tienden a permanecer en suspensión para ser nuevamente exhaladas. Así en la práctica, la mayor penetración y retención de las partículas ocurre en el rango de 10-0.1 µm, lo que se denomina rango o fracción respirable, (Anexo II, fig 1.2) (Annalee, Yaci; et al. 2000) Sin embargo una vez en los pulmones, las partículas pueden tener diferentes efectos en dependencia de sus tamaños. Las partículas de tamaño en el rango de 10-20 µm tienen mayor probabilidad de producir efectos sobre las vías aéreas. Una gran proporción de las partículas inferiores a 10 µm pero mayores de 0.1 µm, pueden ser retenida en los pulmones. Cuando las mismas se acumulan en gran número y el tejido pulmonar reacciona a su presencia, pueden causar una enfermedad llamada genéticamente pneumoconiosis; las mismas se observan generalmente por altas exposiciones en sitios de trabajo, no como consecuencia de la contaminación del aire ambiental. El aerosol total suspendido en el aire es cuantificado como partículas totales en suspensión (PTS). Esta determinación en ocasiones también llamadas aerosoles gruesos no resulta muy útil, excepto como una medida que refleja la percepción de bruma en el aire y la disminución de la visibilidad. A las partículas en suspensión de 10 µm y menor, se le denomina PM 10 o aerosoles finos y se corresponde con la mayor parte de las partículas comprendidas en el rango o fracción respirable. El material particulado de 2.5 µm e inferior se denomina PM 2.5 y constituye la fracción más importante por sus efectos sobre la salud. Las partículas inferiores a PM 0.5 se denominan ultrafinas, los efectos de esta sobre la salud no están bien definidos. Aunque esta distribución se ha realizado de acuerdo con el tamaño de las partículas, la forma de las mismas también resulta importante en la determinación de los efectos. El organismo humano retiene mayor tiempo las partículas más largas y finas, denominadas fibras, que las partículas de forma más redondeada. Las fibras son removidas de los pulmones con mayor dificultad por medio de los mecanismos naturales de protección. Existe buena evidencia de que las fibras de asbesto muy largas y finas, desempeñan un importante papel en el daño que estas causan en los pulmones. En este epígrafe se muestran las afectaciones a la salud por los contaminantes más comunes en zonas cercanas a la industria azucarera, sin embargo por la importancia que tiene elevar la calidad de vida de la población, se considera oportuno incluir en una tabla resumen del resto de los contaminantes característicos de zonas urbanas que en un momento determinado pueden presentarse en zonas agroindustriales. Por tal motivo en el Anexo III, tabla 1.3 se muestra de forma resumida los principales contaminantes en zonas urbanas, sus fuentes y los efectos asociados a la salud. (Annalee, Yaci; et al. 2000) 1.7 MÉTODOS DE DEPURACIÓN DE EFLUENTES GASEOSOS INDUSTRIALES. Capítulo: I. Contaminación Atmosférica y Economía Ambiental. 22 Existen múltiples métodos de depuración de gases los que se agrupan en, métodos intrínsicos y los extrínsecos. Métodos intrínsecos. Este tipo de método es el primero que debe estar presente a la hora de evaluar o proponer cualquier sistema, por ser el que analiza donde se genera el contaminante y son los que se realizan de forma integrada en el proceso. Una primera diferenciación sería: a). Mejoras de proceso y/o de operación Este tipo de mejoras pueden al tiempo que se disminuye la contaminación conseguir mejorar los rendimientos y reducir inversiones en procesos de tratamiento no productivos. Algunas modificaciones pueden ser considerables, otras menores, pero en todo caso suele interesar: - saber cómo evolucionan las impurezas - conocer a fondo las reacciones para optimizar la forma de operación - conocer las reacciones en condiciones no normales b). Cambios de combustible o de materias primas Los cambios de combustible afectan con frecuencia a la contaminación atmosférica, dada su participación en los procesos de combustión, y por tanto en procesos como plantas térmicas, de producción de vapor, o en transportes. En general, los combustibles gaseosos son más limpios y producen menos contaminación que otros. Se debe considerar no obstante que algunos contaminantes, por ejemplo NOx están más asociados al proceso que a la materia prima. (Spedding, D.J. 1981) Este método debe verse como una opción ambientalmente prioritaria para resolver el problema de los residuos y emisiones de las empresas y una oportunidad económica para reducir los costos productivos y aumentar la competitividad. La literatura contemporánea lo refiere como Minimización de Residuos o Prácticas de Producción Más Limpias, muy acorde con las principios de la sostenibilidad ya que deja atrás las prácticas tradicionales de exigir a las industrias la utilización de tecnologías para el control de la contaminación al final de los procesos o actividades, a fin de garantizar el cumplimiento de los límites máximos admisibles de contaminantes en las emisiones y descargas. Métodos extrínsecos. Se trata de procesos de tratamiento de corrientes gaseosas, cuyo destino "inicialmente" era ya el vertido. En realidad estos métodos también pueden considerarse integrados pues son operaciones análogas a otras del propio proceso industrial. (Spedding, 1981) La separación aquí está más bien relacionada con la escasez de interacciones y reciclos con el proceso industrial, lo que hace que se denomine al tratamiento de final del tubo de vertido. Pueden considerarse diferentes etapas: a). Contención. La emisión debe ser previamente captada. En ocasiones se trata simplemente de continuar la línea de flujo, mientras en otras debe aspirarse desde las zonas de producción (por ejemplo de celdas de electrólisis). En otras ocasiones puede tener que diluirse para evitar intervalos de explosividad, o porque interese provocar una mezcla. b). Pretratamiento. Capítulo: I. Contaminación Atmosférica y Economía Ambiental. 23 A veces se considera incluido en el tratamiento. Suele tratarse de que un equipo previo, barato sirva para que el elemento final pueda funcionar, tenga una eficacia superior o pueda reducirse su costo. c).Tratamientos. Los procesos y equipos, pueden clasificarse según el principio que se aplique para eliminar las partículas a los gases diluidos de la corriente gaseosa residual. (Sosa, F.J. 1980) Algunos procesos de tratamiento aprovechan no obstante más de un fenómeno físico. Para partículas, la captación puede realizarse según se muestran en el (Anexo IV, tabla 1.4). La selección del sistema depurador depende de las características de la corriente, del equipo, normas de emisión o regulaciones ambientales vigentes:  Requisitos técnicos (eficacia, consumo, espacio...) y legales.  Características del contaminante, del gas portador, del proceso de la planta.  Costos (estudios, inversiones, costos de operación, seguros...) Los bajos costos de adquisición, mantenimiento y funcionamiento hacen que los sistemas ciclónicos se encuentren ampliamente difundidos en la industria, esto unido a otras características, que se verán más adelante y las características de las emisiones atmosféricas de la industria azucarera los sitúan como una vía para minimizar las emisiones de esta industria. Algunas de las propiedades o características de los ciclones, que los hacen en ocasiones muy atractivos, son las siguientes: 1. En un ciclón la separación del polvo del gas es directa, no se requiere introducir ningún agente de separación. El ciclón es un equipo de separación en seco que no genera ningún problema de polución. 2. Los ciclones se diseñan para procesos en continuo tanto para el gas como para la eliminación de los sólidos. 3. La técnica resulta atractiva por su simplicidad de diseño. 4. El fenómeno físico de separación del polvo del gas es bien conocido: fuerza centrífuga. 5. El diámetro de corte está comprendido entre 2-5 µm. y si se requiere se puede emplear un preseparador. 6. Los ciclones se pueden emplear como unidades simples o en paralelo, multiciclones. 7. En general y comparativamente presentan bajos costos de operación e inversión. La operación en un ciclón es muy simple: la corriente de gas que contiene el polvo entra tangencialmente en el cuerpo cilíndrico del ciclón provocándose un vórtice con las líneas de flujo de la mezcla de gas y polvo. La fuerza centrífuga separa el polvo de la corriente del gas y el polvo se mueve hacia las paredes del cilindro, descendiendo por la sección cónica hasta la salida del polvo. Las líneas de corriente del gas descienden pero cambia su dirección en el centro del cono y abandona el ciclón por el tubo de salida del mismo. (Sosa, F.J. 1980) Así, los ciclones pueden ser diseñados para trabajar a elevada eficiencia usando pequeños diámetros, largos cilindros y velocidades de entrada elevadas o para altos caudales con dimensiones opuestas. Sin embargo los pequeños diámetros incrementan la caída de presión y esto puede influir en los costos de operación teórica. El tamaño de los ciclones oscila entre Capítulo: I. Contaminación Atmosférica y Economía Ambiental. 24 15 - 25 m. Las velocidades del gas a la entrada entre 15-20 m/s para caudales de 15-30 m3/min. Las variaciones en el flujo tienen un marcado efecto sobre la eficacia. Las partículas que son más pequeñas de 5 µm tienden a seguir los vórtices turbulentos y no son recogidas cuando están sometidas a la influencia de cientos de gas. La eficacia de colección de partículas se incrementa con la concentración de partículas en la alimentación. Las gráficas de eficacia de ciclón frente a la caída de presión son más útiles para la correcta selección de ciclones que las gráficas de eficiencia frente al flujo. Los principales factores que influyen sobre la eficiencia de ciclones son: efectos secundarios que se producen en el interior del ciclón, las dimensiones proporcionales de los ciclones, las propiedades físicas del gas, y las variables del proceso (Sastre, H, Et, Al. 1997) Residuos del tratamiento. Se deben considerar dos tipos de efluentes finales 1. Una corriente gaseosa tratada, que debe ser analizada para comprobar el cumplimiento de la legislación, y que se someterá a su dispersión mediante chimeneas. 2. Un residuo del tratamiento que contiene, entre otros, a los productos recuperados de la corriente contaminada. El tratamiento de la corriente con sólidos puede dar lugar a un residuo de polvo fino (filtros, precipitadores electrostáticos) o a lodo (lavadores). Ha sido frecuente la deposición de este residuo, aunque aparecen dificultades para su transporte a las zonas de depósito. En algún caso se ha podido aprovechar como material de construcción o de relleno u otros productos comerciales. En otros casos se plantea su incineración, evidentemente debiendo controlar las nuevas emisiones atmosféricas de este proceso. (Aiche, 1980) La aparición de partículas en efluentes gaseosos es un problema prácticamente general de este tipo de efluentes. Abarca emisiones sobre todo de centrales térmicas, de materiales de construcción, de siderurgia y en menor proporción de metalurgia no férrea, industria química y de petróleos (Miner, 1981). Las emisiones totales que se producirían en ausencia de procesos de tratamiento sería inmensa, no obstante las partículas por encima de unas micras son relativamente fáciles de eliminar y se tienen eficacias globales muy altas con costos de inversión y de operación muy bajos en comparación con los que precisa el tratamiento de contaminantes gaseosos. Las cámaras de sedimentación, inerciales y ciclones se usan con muy bajo costo de operación para partículas superiores a unas 3 micras. (Sosa et al, 1980) Para partículas inferiores, la filtración (corrientes secas) y precipitación electrostática (altos caudales) se usan de forma muy extendida así como los lavadores húmedos (absorción simultánea). Los equipos húmedos deben cuidar la emisión de gotas, mediante separadores, y además promueven la existencia de penachos. Las centrales térmicas suelen llevar electrofiltros de alta eficacia, en algún caso baterías de ciclones. La industria química usa con frecuencia ciclones y filtros. (Parker, A. 1983) 1.8. ENFOQUES PREVENTIVOS EN EL MANEJO DE RESIDUALES. Capítulo: I. Contaminación Atmosférica y Economía Ambiental. 25 Durante muchos años, la práctica tradicional ha sido exigir a la industria la utilización de tecnologías para el control de la contaminación al final de los procesos o actividades, a fin de garantizar el cumplimiento de los límites máximos admisibles de contaminantes en las emisiones y descargas, reduciendo con ello los riesgos para la salud y el ambiente asociados a este fenómeno. El establecimiento de límites de calidad de las emisiones al final del proceso y el uso de tecnologías sobre la base de las normas de descarga y emisiones tienen importantes desventajas. Entre ellas la posible degradación de los medios receptores cuando hay ausencia de objetivos de calidad de éstos, los controles innecesariamente costosos en situaciones donde los riesgos de deterioro de los cuerpos receptores no se prevé que sean altos, la transferencia de la contaminación de un medio a otro y la no incentivación a la innovación tecnológica, ni a la búsqueda de soluciones más eficientes y efectivas en términos ambientales y económicos. Teniendo en cuenta que existe un campo de acción igualmente eficaz y mucho más promisorio a largo plazo que es el de la prevención de la contaminación a través de cambios en los procesos productivos y actividades de servicios, a finales de la década del 80, comenzó a manifestarse una nueva tendencia a nivel internacional para la protección y preservación del ambiente: prevenir la contaminación antes que se genere. En la literatura actual se manejan y utilizan varios conceptos, tales como producción más limpia, minimización de residuos, ecoeficiencia y prevención de la contaminación. (Prácticas de Producción Más Limpias, 2003). La producción más limpia (PML), es la aplicación continua de una estrategia preventiva integrada a los procesos, productos y servicios para incrementar la eficiencia y reducir los riesgos para los seres humanos y el ambiente. (Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente, PNUMA, 1989) La minimización de residuos es el conjunto de actividades, medidas organizativas, operativas y tecnológicas dirigidas a la disminución de los volúmenes y concentraciones de los residuales generados en las actividades productivas, sociales y de servicios hasta el nivel mínimo factible. Su objetivo básico es incrementar la eficiencia de los negocios en el uso de los recursos y la producción de bienes y servicios. Haciendo esto también se reducen o elimina la generación de residuales. El reciclaje externo para un reuso directo también es considerado una técnica de minimización, pero tiene diferente prioridad comparada con la prevención en la fuente. En el contexto de la agroindustria azucarera una vía factible y oportuna para mitigar los impactos ambientales provocados por la misma, es sin duda alguna la implementación de las prácticas antes mencionadas, que no sería más que trazar estrategias integradas que involucre a todos los trabajadores y la comunidad en general, en la solución de los problemas, jerarquizando de forma lógica el manejo de residuos, basada en el principio de que la contaminación debería evitarse o reducirse en la fuente siempre que sea práctico, mientras Capítulo: I. Contaminación Atmosférica y Economía Ambiental. 26 que los residuales cuya generación no puede ser evitada, deben reciclarse de una manera ambientalmente segura. 1.9. LA ECONOMÍA AMBIENTAL. La Biosfera es el conjunto de todas las comunidades existentes en el planeta tierra y tiene tres funciones fundamentales en la economía: proporciona recursos (renovables y no renovables), la de recepcionar residuos y ofertar servicios medioambientales que son exclusivos y de los cuales depende la economía. La tierra y sus recursos son finitos y existe un crecimiento económico con una mayor pobreza y deterioro del entorno. (Costanza, 1989) La crisis ecológica presentada ya desde la década de los 60 y agudizada aceleradamente década tras década, ha preocupado y unido a los estudiosos y amantes de la paz de diferentes posiciones filosóficas y políticas. Existen evidencias de los límites de la naturaleza que la actividad humana incluso está al borde de sobrepasar. (Llanes, R. J, 1999) Luego de la especialización y la separación de los economistas y ecologistas, gran parte de éstos se reintegran para enfrentar la crisis ambiental. Los economistas y filósofos han tratado de contribuir con la problemática desde diferentes posiciones junto a los ecologistas con el objetivo de proponer metas, políticas, acuerdos entre agentes económicos así como diferentes mecanismos para evaluar económicamente el cambio ambiental, internalizar costos ambientales, etc. con el fin de apoyar la conservación y aprovechamiento sustentable de la biosfera. (Llanes, R. J, 1999) La relación entre economía y medio ambiente ha originado diversas posiciones, liberales que han percibido la protección ambiental como un impedimento para el crecimiento económico más posiciones que consideran que hay fronteras impuestas por la naturaleza, el ecologismo extremo, el crecimiento lento o el no crecimiento. Estos han cedido desde los 80 a un nuevo ambientalismo que declara que es posible el crecimiento económico junto a la protección ambiental mediante la reconciliación entre la ecología y la economía de mercado. (Marrero, M, M. 1999) La vinculación de la temática ambiental a los problemas económicos, resulta compleja y puede ser enfocada de formas diferentes. De una parte, la Economía Ambiental que toma como base el enfoque tradicional y ortodoxo proveniente del instrumental neoclásico: las externalidades y la asignación óptima de los recursos entre cuyos precursores encontramos a (Pigou, 1920) y (Ronald Coase, 1960). En sus trabajos establecen soluciones a las externalidades, sentando las bases conceptuales para la discusión en este campo de forma polémica. En tanto existen dos corrientes económicas fundamentales la ecológica y la ambiental que tienen diferentes enfoques y dimensiones pero con planteamientos que la acercan a la realidad actual. La Economía Ambiental, tiene su fundamento en la economía neoclásica; la misma está enfocada a la valoración monetaria de los beneficios y costos ambientales y a resolver los problemas de los derechos de propiedad. Los economistas que sostienen esta corriente del Capítulo: I. Contaminación Atmosférica y Economía Ambiental. 27 pensamiento económico tratan de resolver las externalidades a través de la internalización de los costos en los precios con los menores costos de transacción. Pigou y Coase establecen bases conceptuales sobre esta temática de forma polémica. La Economía Ecológica desarrolla otros enfoques, integrando más la relación hombre naturaleza. En la década de los setenta se observa un auge de la conciencia ecologista, acontecimientos como la Conferencia de Estocolmo (1972), sobre Medio Ambiente Humano, el Informe del Club de Roma sobre los límites del crecimiento, reuniones de carácter internacional y por otra parte la situación económica-ambiental en el planeta, llevaron a un nuevo enfoque sobre las relaciones del hombre con la naturaleza. (Marrero, M, M. 1999) La realidad muestra cómo en el mundo existe un predominio de la economía de mercado, que se aleja de los problemas de la relación hombre naturaleza y por tanto la necesidad de profundizar en la verdadera causa y solución de los problemas ambientales. Esta situación ha llevado a una reflexión sobre medio ambiente y desarrollo, en la actualidad se habla de crecimiento, desarrollo y sostenibilidad, en el ámbito internacional, incluso en cumbres donde participan los jefes de Estado. Pudiera considerarse como pasos positivos de toma de conciencia ante la crisis ambiental, sin embargo, la realidad nos dice algo diferente, los países desarrollados se adaptan ante las exigencias ambientales, pero siguen generando pobreza y residuos altamente contaminantes al tercer mundo. Basado en todo lo anterior, la economía Ambiental ha utilizado métodos como el de expertos, estadísticos y técnicas de análisis multicriterio que han servido como herramientas de gran utilidad en el análisis económico ambiental. En las condiciones de Cuba los métodos anteriormente descritos pueden ser el punto de partida para determinar los gastos de salud derivados de la contaminación ambiental (atmosférica, hídrica, u otras), tomando como base los gastos incurridos por el Estado y las familias, ya que a diferencia de otros países el gasto del servicio de salud es asumido totalmente por el estado cubano. Para determinar el efecto económico ambiental es necesario conocer otros aspectos, entre los cuales tenemos aquellos gastos que asume el estado para mitigar el daño ambiental sobre la población, de la cual se derivan un grupo de medidas entre las que se encuentran, por ejemplo, un incremento del control epidemiológico, distribución de determinados productos a la población, etc. Estos métodos servirán entonces en la determinación del costo de salud el cual es utilizado para valorar los costos de morbilidad con relación a la contaminación, una vez determinado el grado de incidencia de la misma, estos costos son interpretados generalmente a nivel internacional como estimados de los presuntos beneficios de acciones que prevendrían el daño que ocurriera. Capítulo: I. Contaminación Atmosférica y Economía Ambiental. 28 CONCLUSIONES PARCIALES DEL CAPÍTULO I. 1. La cogeneración de electricidad a partir de biomasa cañera en la Empresa Azucarera “Melanio Hernádez”, obedece a la estrategia de diversificación de la agroindustria azucarera, lo que provocará una prolongación en el tiempo de las emisiones atmosféricas; pudiendo incidir en la agudización de los cuadros epidémicos en la población. 2. El transporte de contaminantes está vinculado directamente con los movimientos horizontales de la atmósfera y los factores que influyen en la dispersión de estos son, la dirección, la velocidad y la turbulencia del viento. Por lo que estos tres factores condicionan el transporte, la dilución, la transformación y eliminación de los mismos. Es por ello que las zonas cercanas a las fuentes de contaminación se ven seriamente afectadas, causando irritación en el sistema respiratorio, irritación ocular y de forma general exacerbación de los procesos alérgicos, siendo los asmáticos los más afectados. 3. En la industria azucarera los métodos de depuración de gases, los intrínsicos y los extrínsecos, pueden ser utilizados, siendo los más viables los intrínsecos, no dejando de darle valor a la utilización de los segundos, pero ya una ves que hayan sido evaluados los primeros. Estos métodos y las prácticas de Producción Más Limpias deben constituir estrategias prioritarias en las empresas cubanas. 4. Los problemas ambientales, citados anteriormente, muestran la existencia de impactos ambientales sobre los agentes presentes en la economía, lo cual implica un costo externo asumido por el presupuesto del Estado, las empresas y las familias. La medición económica de estos gastos como consecuencia del impacto de la contaminación atmosférica sobre la salud humana, determinaría el costo social derivado de la misma. Ello presupone elaborar alternativas de solución por parte de los organismos e instituciones vinculados a esta problemática en los territorios. Capítulo II. Materiales y Métodos. 29 CAPÍTULO II MATERIALES Y MÉTODOS. Para la realización de este trabajo se utilizaron diferentes materiales y métodos que permitieron dar cumplimiento a los objetivos trazados. En este sentido se destaca un estudio de la zona objeto de análisis, técnicas de investigación como encuestas a la población y a expertos, se realizó una caracterización de las emisiones gaseosas y de