Life cycle assessment of air pollution control technologies and methodological improvements

Resumo

La emisión de contaminantes atmosféricos produce impactos sobre el medioambiente y la salud humana. Además, la presencia de olores provoca situaciones de malestar en áreas próximas al foco de emisión. En este contexto, la monitorización de la calidad del aire así como la minimización de contaminantes emitidos a la atmósfera han sido objeto de diversos estudios, centrados principalmente en variables de operación. Desde un punto de vista técnico, las la biofiltración ha resultado ventajosa, de ahí que sea la alternativas más recomendada y utilizada. Sin embargo, la sostenibilidad de los sistemas de tratamiento debe evaluarse teniendo también en cuenta los beneficios y consecuencias medioambientales asociados a los diferentes sistemas. La presente tesis se centra en la evaluación medioambiental aplicando el análisis de ciclo de vida (ACV) a sistemas de monitorización de calidad de aire así como a tecnologías biológicas, físicoquímicas e híbridas para tratar corrientes gaseosas y olores. Respecto a la monitorización, se han evaluado sistemas convencionales y se ha realizado un detallado estudio del uso de musgo desvitalizado como técnica de monitorización. Por otro lado, se han estudiado tecnologías de tratamiento incluyendo biofiltros convencionales y percoladores con materiales de relleno orgánicos e inorgánicos; sistemas físico-químicos, lavadores químicos, incineradores y torres de carbón activo así como sistemas híbridos. Finalmente, no sólo se ha realizado la evaluación de los diferentes sistemas sino que se ha contribuido a mejorar la metodología mediante el cálculo de factores de caracterización que permiten incluir microcontaminantes (fármacos y productos de cuidado personal) en las categorías de toxicidad y ecotoxicidad. Como resultado de la presente tesis se ha determinado que los impactos asociados al uso de musgo desvitalizado podrían ser reducidos incidiendo sobre la etapa de su cultivo en fotobiorreactores, debido a la alta demanda energética asociada. Además, la optimización de la distribución de “bolsas de musgo” por área de estudio llevará también a una reducción en los impactos. Por otro lado, se ha determinado que los biofiltros destacan como las alternativas con menor impacto ambiental debido a su simplicidad mientras que el uso de químicos y materiales con procesos productivos de alta demanda energética conllevan altos impactos en sistemas como lavadores químicos y torres de carbón activo, respectivamente. En el estudio ambiental de los biofiltros, se ha determinado la importancia de la selección del material de relleno teniendo en cuenta que: i) la colmatación de los mismos supone altas pérdidas de carga y por consiguiente un elevado consumo energético, lo cual conlleva impactos indirectos significativos; ii) el aporte natural de nutrientes desde los rellenos orgánicos supone mejor perfil ambiental que en el caso de los inorgánicos. Además, considerando la contribución de los nutrientes a los impactos ambientales, la alternativa de utilizar efluentes secundarios de depuradora como agua de riego en los biofiltros se presenta como escenario de mejora. Por último, se ha demostrado el potencial de combinar las perspectivas técnico-económica y ambiental al establecer una guía de selección de la tecnología de tratamiento más adecuada para diferentes concentraciones de contaminante y flujos de corriente gaseosa. En este caso, aunque en general los biofiltros presentaron bajos impactos frente a las alternativas físico-químicas evaluadas, la incineración presentó ventajas medioambientales cuando se aplica a altos flujos y concentraciones de contaminante.