Manejo de residuos peligrosos. El caso de lámparas fluorescentes, uso y disposición final a nivel de Regiones de Chile

En este trabajo, se cuantifican los residuos generados por las lámparas o tubo fluorescente cumplida su vida útil. El objetivo es cuantificar el número de lámparas fluorescente aportadas por los hogares en 15 Regiones de Chile. La metodología fue utilizando la encuesta de calidad de vida de los hogares de Chile (CASEN 2006) se estimó los hogares que disponen de energía eléctrica, el número de habitaciones de cada hogar, el uso de cada habitación. Se relación entre el número de lámparas utilizadas en el hogar de acuerdo al uso de la habitación versus características de las lámparas o tubos fluorescente. Se espera aportar información relevante sobre la cantidad de mercurio disponible cuando las lámparas han cumplido su vida útil, los riesgos que esto implica en la salud de la población, en el uso cada día mas frecuente de este tipo de lámparas de mercurio, que se convierten en una fuente importante de contaminación de mercurio en los vertederos.
Palabras Clave: 
contaminación por mercurio, residuos tóxicos, lámparas fluorescentes, metales pesados
Autor principal: 
Sofía
Camilla
Coautores: 
Irma
Gonzales
Eugenio
Espinoza

Camilla, Sofía

Laboratorio de Nanomedidas / Departamento de Física, Facultad de Ciencias Naturales y Medioambiente / Universidad Tecnológica Metropolitana / Avda. J.P.Alessandri 1242. / Santiago Chile scamilla@utem.clGonzales,IrmaLaboratorio de Recursos Naturales y Procesos / Departamento. de Industria / Facultad de Ingeniería / Universidad Tecnológica Metropolitana / Avda. J.P.Alessandri 1242./Santiago Chile. igonzalester@gmail.comEspinoza, EugenioMinisterio  de  Vivienda  y  Urbanismo  Alameda  924  Santiago  Chile.euespinoza@minvu.cl

ABSTRACT

ABSTRACT

En este trabajo, se cuantifican los residuos generados por las lámparas o tubo fluorescente cumplida su vida útil. El objetivo es cuantificar el número de lámparas fluorescente aportadas por los hogares en 15 Regiones de Chile. La metodología fue utilizando la encuesta de calidad de vida de los hogares de Chile (CASEN 2006) se estimó los hogares que disponen de energía eléctrica, el número de habitaciones de cada hogar, el uso de cada habitación. Se relación entre el número de lámparas utilizadas en el hogar de acuerdo al uso de la habitación versus características de las lámparas o tubos fluorescente. Se espera aportar información relevante sobre la cantidad de mercurio disponible cuando las lámparas han cumplido su vida útil, los riesgos que esto implica en la salud de la población, en el uso cada día mas frecuente de este tipo de lámparas de mercurio, que se convierten en una fuente importante de contaminación de mercurio en los vertederos.

Palabras clavecontaminación por mercurio, residuos tóxicos, lámparas fluorescentes, metales pesados

INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

El tratamiento de Residuos Peligrosos se rige en Chile por el Decreto Supremo Nº 148, Los tubos o lámparas fluorescentes que contienen mercurio por su eficiencia y bajo costo son usados por las grandes compañías, centros de educación, hospitales, centros comerciales, edificios públicos y viviendas particulares.

El mercurio y su mineral principal, el cinabrio, son conocidos y utilizados desde tiempos remotos. El mercurio que se encuentra en la atmósfera es mercurio elemental en forma vapor. El mercurio tiene siete isótopos estables y cuatro isótopos radioactivos inestables. Puede existir en tres estados de oxidación: Hg0 (metálico), Hg22+ (mercurioso) y Hg2+ (mercúrico), siendo sus propiedades muy diferentes en función del mismo. Las formas mercúricas y mercuriosas pueden formar un gran número de compuestos orgánicos e inorgánicos Aunque la forma mercuriosa es raramente estable bajo condiciones ambientales estables1,2. Lamayor parte del mercurio presente en el medio ambiente (exceptuando la atmósfera) se encuentra en forma de sales mercúricas inorgánicas y compuestos organomercúricos. Estos vienen definidos por la presencia de un enlace C-Hg covalente, donde los compuestos mas comunes de mercurio en el medioambiente son las especies inorgánicas, los compuestos orgánicos de metilmercurio y los organomercuriales3.

El ciclo del mercurio es un flujo continuo entre atmósfera, tierra y agua, basado en el comportamiento del Hg en los diferentes medios, en las reacciones químicas implicadas, así como en parámetros de transporte y su destino final4 y 5 aportan indicadores de cantidad de mercurio disponible en los diferentes medios.

Estudios recientes indican que de las aproximadamente 200.000 toneladas de mercurio emitidas a la atmósfera desde 1890, aproximadamente el 95% se encuentran en suelos terrestres, alrededor de un 3% en aguas oceánicas y un 2% en la atmósfera. También se estima que entre el 40 y el 75% del mercurio atmosférico actual tiene como origen fuentes antropogénicas. Partiendo de estos valores, Mason et al.6 proponen el diagramas de flujo post era Industrial (Figura 1).

Figura 1. Diagrama de flujo de mercurio post era industrial

6. R.P. Mason, W.F. Fitzgerald and F.M.M. Morel, Geochimica et Cosmochimica Acta (1994), 58, 3191- 3198

Los procesos que definen el transporte y destino del mercurio en la atmósfera son básicamente las emisiones, la transformación y la deposición. La emisión puede ser originada por procesos naturales principalmente en forma de mercurio elemental y las emisiones antropogénicas, están dominadas por procesos industriales y fuentes de combustión de contenido variable en mercurio. En contraste con el mercurio inorgánico, el mercurio elemental no es susceptible a ninguno de los principales mecanismos de deposición seca, a la vez que presenta una muy baja solubilidad en agua. Sin embargo, el mercurio elemental puede ser depositado a través de una serie de mecanismos que implican su conversión a mercurio inorgánico en las propias gotas de agua de las nubes. Algunos de estos mecanismos se expresan en forma genérica en las ecuaciones

Hg 0 (g ) ¾¾® Hg 0 (aq)

Ec.1

Hg 0

(aq) + O3 ¾¾® Hg(II )(aq)

Ec 2

Hg(II )(aq) + polvo / evaporacion3 ¾¾® Hg(II )(p)


3

Hg(II )(aq) + SO 2-  ¾¾® Hg 0 (aq)

Ec 3

Ec 4

Aunque el Hg(II) producido por el ozono pueda ser devuelto a la forma Hg0 a partir de la reacción con sulfito, la segunda de las reacciones (Ec.2) tiene una cinética mucho más rápida por lo que el resultado final es la acumulación de Hg(II). Estetipo de mecanismos abren una vía a la posible deposición del mercurio elemental presente en la atmósfera.

En este proyecto se estima la cantidad de mercurio disponible cuando los lámparas fluorescente han cumplido su vida útil, para estimar el numero de lámparas que se desechan en Chile, de la encuesta CASEN se tomó el número de hogares por zona que disponen de energía eléctrica, el numero de habitaciones por hogar y en el supuesto que todas las habitaciones tiene lámparas fluorescentes. En estudio esta cuantificándose el mercurio liberado a la atmósfera cuando las lámparas son rotas. En Chile por los problemas ambientales existe un programa de incentivo del uso de lámparas fluorescentes por su gran eficiencia en la relación de lúmenes por watts, gran ahorro de energía con mucha luminosidad, alta producción de luz por más tiempo especialmente en las estaciones de otoño e invierno. El color de la luz día otorga una luz más fría (Oficinas, Interiores Comerciales, etc.). Su vida útil esta entre 6.000 y 8.000 horas, dependiendo de la cantidad de veces que se le interrumpa el paso de la corriente

MATERIALES Y METODOS

Las componentes del tubo fluorescente son principalmente gas de mercurio, plomo fósforo, itrio, tierras raras, antimonio, bario, estroncio,filamento de tungsteno, electrodos metálicos y vidrios. De los componentes que poseen las lámparas sólo se estudia la cantidad de mercurio disponible cuando los tubos fluorescentes o lámparas han cumplido su vida útil y antes de romperse (en estudio cantidad de mercurio que escapa de un tubo cuando se rompe). Para determinar la cantidad de mercurio disponible se relacionan dos fuentes de datos primero la información entregada por los fabricantes de lámparas que corresponde a la tabla 1

Tabla 1: Materiales componentes de lámparas de descarga y sus componentes (Gramos/unidad)

Tipo de lámpara

mercurio

plomo

itrio

tierras raras

antimonio

bario

estroncio

TA

0.060

1.5

0.36

0.0039

0.006

0.15

TB

0.035

0.0104

0.126

0.08

0.03

0.06

0.28

TC

0.060

0.6

0.012

0.003

0.126

0.09

TD

0.045

0.45

0.105

0.0045

0.003

0.0015

Fuente: guía Gestión Integral de Residuos Peligrosos, Fichas Temáticas, pagina. 96

En segundo término para determinar la cantidad de lámparas disponibles en los hogares se trabaja con la Encuesta Calidad de Vida en los hogares año 2006 (CASEN). Del modulo de vivienda se toma los hogares urbanos y rurales, para conocer el tipo de energía disponible se tomo la pregunta v7a “La vivienda donde Usted Vive, ¿dispone de energía eléctrica? La información se agrupo en tres categorías: categoría I hogares que poseen energía eléctrica, categoría II hogares que utilizan energías limpias y categoría III hogares sin energía, para 15 Regiones de Chile. De los hogares correspondientes a la categoría I se toma la pregunta v16 de la CASEN del año 2006 que corresponde información sobre el número de habitación y al uso que se le da a la habitación en los hogares, la información se separo en subcategorías de la letra a la letra h, la subcategoría_a el número de habitación en el hogar destinadas a dormitorio como uso exclusivo. la subcategoría_b corresponde a la habitación en los hogares que tienen estar – comer de uso con uso exclusivo. la subcategoría_c corresponde a los hogares que tienen estar – comer y dormir de uso múltiple. la subcategoría_d entrega la información sobre la habitación en los hogares que tienen estar – comer y cocinar de uso múltiple. La subcategoría_e entrega la información sobre la habitación en los de los hogares que tienen estar – comer – cocinar y dormir de uso múltiple. La subcategoría_f entrega la información sobre los hogares que poseen una o más habitación para uso exclusivo de cocina. La subcategoría_g entrega la informaciónsobre el número de baños en el hogar. La subcategoría_h entrega información sobre número de habitación destinadas a otros usos no incluidos en las subcategorías anteriores.

RESULTADOS

Los resultados para el funcionamiento del experimento para los tipos de lámparas fluorescentes TA, TB, TC y TD (tabla 1) fueron ajustados para cuantificar la cantidad de mercurio disponible cuando estas lámparas han cumplido su vida útil, el numero de lámparas de cada hogar depende del número de habitaciones que contenga y el uso de cada habitación. Para estimar el número de lámparas de acuerdo al uso de la habitación fue determinado a través del programa estadístico stata en base a la encuesta CASEN 2006. Se plantea un modelo de tipo ingenuo donde las principales restricciones son: primero todos los hogares utilizan lámparas fluorescente, segunda restricción que el número de ampolletas depende del uso de la habitación. A cada subcategoría se le asigno una ponderación de acuerdo a la luminosidad requerida por el uso de la habitación, la subcategoría a, f, g, h tiene un factor de ponderación uno, la b una ponderación de dos, la c y d una ponderación de tres y la subcategoría e tiene una ponderación de cuatro. Otra condiciona aplicada es que las lámparas utilizadas tiene igual cantidad de mercurio y tercera condición todas las lámparas utilizadas por los hogares es de un solo tipo referido a la tabla 1.

. N º Lap = (a + f + g + h)* P1 + (b)* P2 + (c + d ) * P3 + (e)* P4

NºLap = Corresponde al número de lámparas utilizada en el hogar.

a, b, c… h =habitaciones en el hogar por uso.

Pi = Ponderador por destino de la habitación en el hogar.

Ec 5

Las ecuaciones que describe la relación entre el uso de la habitación y la luminosidad requerida fueron encontradas con el software stata.

Para estimar la cantidad total de mercurio disponible en lámparas que han cumplido su vida útil en los hogares se plantea.

CHg= N º Lap * Ti

Ec 6

CHg = Cantidad de mercurio disponible en lámparas fluorescente que han cumplido su vida útil.

N º Lap = Cantidad de lámparas utilizadas por los hogares

Ti = Cantidad de Hg disponible en una unidad de lámpara i= A o B o C o D.

Los experimentos se realizaros para las TA, TB, TC, TD. Sin embargo, los resultados están condicionados por la variable Ti que corresponde a la cantidad de mercurio disponible en cada unidad de lámpara dato aportado por el fabricante.

El modelo se valido para 263445 hogares, en el grafico 1 se muestran los resultados de mercurio generado por los tres tipos de lámparas fluorescentes para las 15 Regiones de Chile, los cálculos se realizaron bajo los supuesto que todos los hogares utilizarán sólo lámparas fluorescentes y que cada habitación dependiendo del uso de cada habitación es el número de lámparas utilizadas.

Grafico 1 Disponibilidad de lámparas de Hg. cumplida su vida útil.

16,000

14,000

12,000

10,000

Text Box: Mercurio (g)

L amp A (0,060 gr/U) L amp B (0,035 g r/U) L amp D (0,045 g r/U)8,0006,0004,0002,000

a t
o mb i
ia n

s ngo se

La Ays Lo

0

R . Me tropolitanaL a AraucaB io B ioMauleC oquAta camaAntofa gas ta

Arica y P arina co

Fuente: Elaboración en base a CASEN 2006.

En Chile, actualmente existen las tecnologías para el tratamientos de residuos de tubos fluorescentes, sin embargo no ha tenido el desarrollo y la difusión como en países de Europa. La normativa nacional al clasificarlo como residuo peligroso, lo enmarca dentro de una serie de contaminantes, a los que la ley les exige un tratamiento a fin de eliminar o mitigar su daño

CONCLUSIONES

El trabajo entrega un indicador de la cantidad de mercurio generada por el uso de las lámparas fluorescentes el cual esta basado en la encuesta de calidad de vida de los hogares (CASEN 2006).

Existen alternativas de reciclaje en otros países básicamente la unión europea, donde se adquiere la eco-etiqueta, de manera de elegir un producto amigable al medioambiente, en Chile se esta trabajando en forma activa en el tema, siguiendo los lineamientos de la comunidad europea.

Los tubos fluorescentes y sus derivados son evidentemente un producto de bajo “costo” y grandes ventajas desde el punto de vista de la iluminación, falta en Chile mas proyectos sobre su disposición final cumplida su vida útil.

Existe la tecnología para un eficiente reciclado de los tubos o lámparas fluorescente, pero en estricto rigor este reciclado mantiene vigente la presencia del mercurio como elemento peligroso para la salud de las personas y el medio ambiente.

Crear conciencia a todo nivel de los riesgos al manipular estos dispositivos de iluminación que se usan habitualmente en todo Chile.

Sin embargo, los resultados de este estudio de estimar la cantidad mercurio disponible en lámparas se debe observar varias fuentes de la incertidumbre. Una cierta incertidumbre proviene variaciones en la luminosidad requerida por cada habitación. Otras incertidumbres existen debido a los métodos de cálculo, pera da un buen principio de aproximación.

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos sinceramente al Laboratorio de Nanomedidas del Departamento de Física, Facultad de Ciencias Naturales y Medioambiente de la Universidad Tecnológica Metropolitana, y al Laboratorio de Recursos Naturales y Procesos Departamento. de Industria Facultad de Ingeniería Universidad Tecnológica Metropolitana

REFERENCIAS

  • 1. DERA Report, D.S. Lee et al., Sources, Sinks and Levels of Atmospheric Mercury in the UK, (2000), www.aeat.com/netcen/ airqual/reports/dera_hg/de ra_hg1.pdf,(20 Octubre 2007).
  • 2. J.E.   Fergusson,   (1990).The   Heavy   Elements:   Chemistry,   Environmental Impact and Health Effects, Pergamon, Oxford,
  • 3. EPA Mercury Study Report to Congress, Volume III, Fate and Transport of Mercury in the Environment, (1997), www.epa.gov/ttn/ oarpg/t3/reports/ volume 3.pdf, (18 Noviembre 2007).
  • 4. W.F. Fitzgerald, R.P. Mason and G.M. Vandal, Water, Air and Soil Pollution (1991),  56,  745767.
  • 5. J.O. Nriagu, The Biogeochemistry of Mercury in  the  Environment,  Elsevier, New York, (1979).
  • 6. W.F. Fitzgerald, R.P. Mason and G.M. Vandal, Water, Air and Soil Pollution (1991),  56,  745767.
  • 7. J.O. Nriagu, The Biogeochemistry of Mercury in  the  Environment,  Elsevier, New York, (1979).
  • 8. CASEN Encuesta Calidad de Vida en los Hogares año Santiago Chile (2006).

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