Si analizamos la cantidad máxima de carbón que consumirá la Central Punta Catalina por día es de unas 6210 TM), en base a esto la ceniza que se genera como parte del proceso de combustión del carbón ronda de 621 a 634 TM por día; en adición se producirán unas 66 TM por día de sulfato de calcio (yeso) como resultado del proceso de desulfuración de los gases de la combustión.
A ambos subproductos se le debe de buscar uso, pues de lo contrario se convertirían en un problema. La venta del yeso y la ceniza pueden generar ingresos a la CTPC, en vez de convertirse un problema su almacenamiento. Estas sustancias son básicas con pH mayor de 7, que pueden ser útiles en la industria de la construcción y para estabilizar suelos agrícolas.
Como la Central trabajará en promedio unos 330 días al año, se puede estimar que producirán al año unas 210,000 TM de ceniza y unas 23,981 TM de sulfato de calcio (yeso). El sulfato de calcio puede ser usado por la industria cementera y por otras industrias. El consumo anual de carbón por igual asumiendo un factor de uso de 90% ronda las 2,039,985 TM al año. La cantidad podría variar con el factor de uso y el poder calorífico alto del carbón, hemos considerado de 11,800 BTU/Lbm de carbón para esta estimación.
Los componentes químicos de las cenizas se relacionan con los del carbón, es decir el carbón usado siempre define su composición, es similar a la de este y esta depende incluso de la mina de donde se extrae el carbón, y un lote no es exactamente igual a otro de una misma mina, aunque si similar.
La composición química de la ceniza se caracteriza por óxidos producto de la combustión. Los que se presentan de manera mayoritaria son SiO2 del 30 al 55%;Al2O3 del 15 al 35%; Fe2O3 del 2 al 20%; CaO 2 al 15%; MgO del 1 al 4%; K2O+Na2O del 1 al 4%; TiO2 del 0.5 al 2%; y en menor porcentaje, una fracción del 1% de otros minerales como fosforo, manganeso, bario, así como trazas de otros zinc, plomo, cobalto, germanio zirconio y estroncio, que se expresan en PPM.
En tal sentido, se debe realizar un análisis químico de las cenizas para determinar los componentes exactos que la componen. Ninguno de los minerales que se presentan en mayor porcentaje son tóxicos, y no difieren mucho de los que se encuentran cuando se caracterizan las cenizas del carbón vegetal y se comparan ventaja con los componentes químicos de las cenizas de origen volcánico, en lo relativo a su impacto ambiental.
La ceniza volcánica y la del carbón mineral son similares. La ceniza volcánica siempre se ha usado para producir un cemento llamado portland puzolánico, el cual se elabora con un 35% de cenizas en su composición. La puzolana fue un cemento natural usado desde la época del Imperio Romano para la elaboración de morteros en las construcciones, incluyendo puentes y acueductos, que aún hoy se conservan en un relativo buen estado.
En tal sentido, la ceniza no debe constituirse en un problema si se le busca uso en las cementeras, e incluso como rockash puede usarse en la elaboración del concreto en las hormigoneras. No existe ninguna dificultad técnica para hacer esto, está estudiado y documentado.
Como las cementeras dominicanas producen en promedio 5,500,000 TM de cemento al año, la proporción de ceniza a usar solo sería un 3.73% en la composición del cemento y las características físicas del cemento mezclado con ceniza para el tipo I portland no se alteran por debajo de una mezcla de hasta un 10%. La ceniza se introduce en el molino de clinker junto con el yeso.
Desde la década de los 80 del siglo pasado se ha ensayado con esto, primero en la desaparecida Cemento Colón, cuando inició operaciones ITABO I. Pero la ceniza tiene otros usos como estabilizar suelos y en la fabricación de ladrillos y block para la construcción.
También se puede usar como rockash en la preparación del concreto en las hormigoneras hasta una proporción de un 25 % en la mezcla, para algunos usos, siendo esto beneficioso pues mejora la resistencia y disminuye el peso del concreto, en relación al uso de los áridos, específicamente como sustituto de la arena. La resistencia aumenta, pues reduce el calor de hidratación y con ello la aparición de micro grietas durante el proceso de fraguado. En consecuencia, no debe existir ningún problema en disponer de la ceniza.
Se ha alegado que la ceniza contiene algunas sustancias, como metales pesados, las cuales son dañinas a la salud, pero lo cierto es que no se ha realizado análisis químico para corroborar esto, y si nos remitimos a la composición normal de la ceniza resultante del proceso de la combustión del carbón mineral, que ya detallamos, solo es posible encontrar apenas trazas de algunas, y no son características de todas las minas de carbón. Hemos recomendado realizar un análisis químico a las cenizas, tomando varias muestras en el depósito temporal de las cenizas de la CTPC, para determinar a ciencias ciertas su composición química, ya que se está especulando mucho sobre este tema, pero sin pruebas específicas.
Estas consideraciones fueron expuestas hace varios años en un panel de Bani el 3 de agosto de 2014, invitados por el Comité Nacional de Lucha Contra el Cambio Climático (CNLCC) y organizaciones sociales de la provincia Peravia, donde se presentó la posición de la UASD, sustentada en criterios estrictamente técnicos y económicos, en relación a todos los temas relacionados con la Central Térmica Punta Catalina (CTPC), desde la elección del combustible, la ubicación, el costo, los niveles de emisión que se podían permitir, así como recomendaciones para el manejo ambiental de la operación de esa Central de Generación Eléctrica, una vez entrara en operación, principalmente por su ubicación respecto a la ciudad de Bani, lo cual demandaba un monitoreo continuo de las emisiones de gases y partículas sólidas. Todo esto en base a la información de que se disponía en esos momentos. En ese panel se presentó el siguiente cuadro, la propuesta se refieren a los valores de emisiones considerados aceptables para el IEUASD, para la Republica Dominicana, en otra ubicación estudiada, Hatillo Azua:
Son muchos los factores a considerar al definirse una norma ambiental de emisiones, uno de los principales es la cantidad de emisores de contaminación en la zona, y la densidad poblacional. La propuesta era más exigente que la vigente para RD, la cual toma como referencia la del Banco Mundial.
Los valores garantizados en el EIA son más bajos que la propuesta, y cumplen lo que requerido para la ubicación de esa Central, ya que la Central consta de una desulfuradora, que es la única en el país para una planta de generación eléctrica, con lo que se logró bajar el nivel de las emisiones de SO2 a 400 mg/Nm3. La inclusión de este equipo para bajar las emisiones a esos niveles implicaba un aumento en el costo de la inversión, lo cual fue ponderado en una presentación posterior a la de Bani.
Luego de evaluar lo relativo a la ceniza y sus posibles usos, conviene determinar de manera simplificada la cantidad máxima de gases y partículas que descargará durante su operación esta Central a la atmósfera, tomando en cuenta el sistema de control de calidad instalado en la misma y de acuerdo a los datos disponibles en el Estudio de Impacto Ambiental (EIA) presentado por los constructores. Cabe destacar que este estudio se depositó en el Ministerio de Medio Ambiente y Recursos Naturales en una fecha posterior al inicio de los trabajos constructivos de dicha Central y que no se disponía del mismo a la fecha de celebrarse el panel realizado en la ciudad de Bani, al cual nos referimos anteriormente. Para determinar esto recurriremos a la siguiente expresión:
C+O2+3.76 N2-> CO2+3.76 N2+calor
De esta relación estequiométrica obtenemos la cantidad de gases de la combustión por cada kg de carbón consumido expulsados por la chimenea, sin tomar en consideración el exceso de aire.
12+ 2(16)+3.76 (2)(14)->(12)+(2)(16)+3.76(2)(14)
Sin considerar los otros componentes, la relación es de: 12-> 149.28
Es decir, se obtiene que por cada 12 kg de carbón se producen 149.28 kg de gases de la combustión.
Asumiendo el exceso de aire es de un 20%, la cantidad real de gases será aproximadamente de 14.93 kg por cada kg de carbón quemado, pudiéndose estimar el volumen de los gases dividiendo por la densidad media de los gases y se obtiene por cada kg de carbón quemado 12.44 Nm3 de gases de la combustión.
Asumiendo los valores garantizados de las emisiones en el Estudio de Impacto Ambiental de esta central:
789 kg de CO2/ MWh generado bruto*
40 mg de partículas sólidas/ Nm3
400 mg de SO2/Nm3
400 mg de SOx/Nm3
De estos compromisos ambientales podemos estimar las emisiones para un factor de uso de 90%, de la siguiente manera:
1.- Emisión de CO2 a la atmósfera
M CO2 año= 4, 478,742.72 TM de CO2 por año*
*Garantizado en el EIA. Si se estima directamente del consumo de carbón las emisiones de CO2 rondarían las 6.6 millones TM. Esto debe verificarse en la prueba de desempeño, por lo que se debe considerar unas emisiones promedio de CO2 a la atmosfera de esta Central del orden de 5.5 millones de TM al año.
2.- Emisión de partículas sólidas (ps) a la atmósfera
M ps año= 1,015 TM de partículas año
3.- Emisión de SO2 a la atmósfera
M SO2 año= 10,150.65 TM de SO2 año
- Emisión de NOx a la atmósfera (igual que el SO2)
M NOx año= 10,150.65 TM de NOx por año
El cumplimiento de los volúmenes de las emisiones de gases y partículas sólidas debe verificarse durante las pruebas de desempeño o aceptación de cada una de las plantas, nunca deben ser mayores que estos.
Comparemos ahora estos resultados con los valores promedios que alcanzan centrales similares a esta en los últimos 10 años, para ello utilizaremos los valores que se presentan en el cuadro siguiente, el cual recoge dichos valores promedios:
Los valores de las emisiones anuales de la CTPC en base a esos promedios serían los siguientes:
Emisión de CO2
M CO2 año= 4, 813,655.04 TM de CO2 por año
Emisión de SO2
M SO2 año= 14,191.20 TM de SO2 año
Emisión de NOx
M NOx año= 13,055.90 TM de NOx año
En tal sentido, si se cumple con su compromiso ambiental, los niveles de emisión de la CTPC estarían por debajo de los niveles de emisión promedio de las centrales de este tipo, solo habría que verificar el cumplimiento en las emisiones de CO2 en los resultados de las pruebas de desempeño.
Por último, estimaremos la cantidad de sulfato de calcio que se generaría del proceso de desulfuración se determina así:
CaCO3+ SO2+ 2 H2O+ ½ O2->CaSO4.2H2O+CO2
32+2(16)->40+32+4(16)+2(2(1))+2(16)
64->136
Es decir, por cada 1 Kg de SO2 se generaran 2.125 Kg de sulfato de calcio hidratado. Como se emiten 30.9 TM de SO2 al día se estaría generando unas 65.65TM de CaSO4.2H2O al día, en la desulfuración de los gases de la combustión. Se requieren unas 290 TM de cal y 210 Tm de agua al día para el proceso de desulfuración de los gases producto de la combustión, tomando en cuenta la eficiencia del proceso de desulfuración.
Estos valores, como todos los anteriores, se deben comprobar en la prueba de desempeño o de aceptación, medido como cal consumida en el Sistema de Control de Calidad del Aire.