Tratamiento para la recuperación o disposición de catalizadores gastados

Muchos estudios se han reportado acerca del tratamiento, utilización y disposición de catalizadores gastados. Usualmente la mayoría de estos estudios involucran:

a. Minimizar la producción de catalizadores gastados:

La cantidad de catalizadores gastados desechados puede reducirse si el tiempo de vida del catalizador se extiende por un mayor periodo. Esto se puede llevar a cabo mediante las siguientes vías: Usarlos en procesos de menor demanda o en otros procesos, aplicar tantas veces como sea posible la regeneración para el reuso y reducir el consumo de catalizadores mediante el uso de catalizadores mejorados con mayor tiempo de vida.

b. Produccir de nuevos catalizadores y otros materiales útiles:

Una manera atractiva desde el punto de vista medioambiental y económico, para el reciclaje de estos desechos es usarlos como materia prima en la obtención de productos útiles e incluso de valor comercial. Por ejemplo existen muchos estudios reportados del uso de catalizadores de craqueo catalítico para producción de cemento y concreto. También se han utilizado en la obtención de materiales refractarios para la construcción de hornos, etc. 

Existen muchos estudios y patentes que ofrecen la posibilidad de reutilizar los catalizadores gastados. Materiales tales como alúmina fundida para ser usada como abrasivos en la industria de refractarios y cerámicas, agregados sintéticos para el cemento y el concreto, vidrio cerámico para la fabricación de un aislante eléctrico, ladrillos y cementos refractarios y nuevos catalizadores activos para varias aplicaciones; se han obtenido a partir de catalizadores gastados. Como ya se mencionó la utilización de catalizadores gastados como materia prima en la obtención de tales productos representa una opción válida e interesante desde el punto de vista económico y medioambiental. Sin embargo, la mayoría de los procesos reportados están en la etapa de laboratorio. Son necesarios entonces, futuros trabajos en el desarrollo tecnológico, evaluación económica y el potencial para la comercialización y hacer uso de estos procesos con beneficios a gran escala en la descarga de catalizadores gastados.

c. El reciclaje a través de la recuperación de metales:

Hoy en día existe una gran variedad de tecnologías con aplicación industrial usadas para la recuperación de metales en catalizadores gastados. Estos procesos involucran un pretratamiento térmico al catalizador gastado, generalmente en atmósfera oxidante, con o sin utilización de agentes inorgánicos; posteriormente, una lixiviación, que puede ser alcalina o ácida e inclusive neutra. Otras tecnologías, involucran lixiviación con presión, fundición, etc. (1). 

Para el año 2004, entre las plantas instaladas y establecidas para la recuperación de metales a partir de catalizadores gastados de hidrotratamiento se encuentran: GCMC en Freeport, Texas (EUA), CRI-MET en Braithwaite, Louisiana (EUA), Taiyo KoKo en Japón y Full Yield Inc. en Taiwan. La capacidad combinada de operación estimada de estas plantas es de aproximadamente 80.000 toneladas de catalizador por año (1).

d. Tratamiento de los catalizadores gastados para una disposición segura:

En las refinerías generalmente los catalizadores gastados se envían a sitios de disposición final de residuos sólidos aprobados para ello, que cumplan con el criterio de ser lugares sin riesgo para la flora y la fauna. En Venezuela la disposición y tratamiento de catalizadores gastados de refinería están regidos por las “Normas para el Control de la recuperación de materiales peligrosos y el manejo de los desechos peligrosos” Decreto 2.635 en Gaceta Oficial N°5.245, que establece un almacenamiento temporal de estos sólidos hasta que sean llevados a su disposición final. 

En los EUA por ejemplo, quién gobierna esta tarea es la “Resource Conservation and Recovery Act” (RCRA), regulando no solamente el sitio de descarga aprobado sino también al dueño de los desechos y la responsabilidad ambiental continúa durante el tiempo de vida del sitio de descarga. “Las regulaciones actuales de la RCRA requieren la construcción de sitios especiales de disposición final de residuos sólidos, que permitan colectar y verificar el agua del subsuelo a través de instalaciones de supervisión. Así, la opción del sitio de disposición final de residuos sólidos está llegando a ser costosa hoy en día. Además, esto va de la mano con una continua responsabilidad ambiental” (1 pág. 57). 

Sin embargo, cuando las otras alternativas tales como la regeneración y la recuperación no son económicamente viables, la disposición de los catalizadores gastados en sitios de disposición final de residuos peligrosos es la única opción disponible. Algunas refinerías almacenan los catalizadores gastados en sitios de disposición final de residuos sólidos especialmente designados, esperando el tiempo necesario hasta que se desarrollen y estén disponibles mejores técnicas de tratamiento. No obstante, esta clase de almacenamiento constituye sólo una solución temporal.

Por otro lado, los catalizadores que se envían como desecho a sitios de disposición final de residuos sólidos se deben tratar apropiadamente para estabilizarlos. Por ello, se han realizado esfuerzos para desarrollar procesos para el tratamiento de catalizadores gastados por procedimientos convenientes que reduzcan la lixiviabilidad de los mismos (1). 

Muchas veces se utilizan métodos de encapsulación y fijación o estabilización química como una alternativa para reducir la lixiviación de los catalizadores gastados. La encapsulación se realiza tratando al desecho con sustancias tales como asfalto, concreto o polímeros, que encapsulan el material y lo convierten en un agente termoplástico estable durante largos periodos de tiempo (2). Sin embargo, se desconocen los efectos a largo plazo de este método. “Existen otros procesos de estabilización de metales tóxicos contenidos en materiales de desecho. En ellos los metales se transforman en productos ambientalmente seguros por tratamientos térmicos hasta que el sólido se convierte en un baño fundido, enlazándose así todas las especies dañinas para convertirlas a formas no lixiviables. Estos métodos requieren mucha energía y son, por lo tanto, muy caros. Hasta la fecha, no ofrecen una solución provechosa al problema de disposición de residuos sólidos. En este sentido, ninguna organización emprenderá los procedimientos del tratamiento de desechos catalíticos a menos que los costos asociados a los métodos de disposición sean aceptablemente bajos. En el futuro, se espera que el costo de relleno de la tierra con material de desecho llegue a ser prohibitivo. Para materiales peligrosos tales como los catalizadores gastados de hidrotratamiento, el relleno de tierra y otros métodos de tratamiento no son preferibles cuando se toman en cuenta los costos y las responsabilidades” (1 pág. 58). 

1. Alfonso F, Ramirez S, Ancheyta G y Mavil M. Alternativas para la recuperación de metales a partir de catalizadores gastados del hidrotratamiento de hidrocarburos pesados: un caso de estudio. Revista Internacional de Contaminación Ambiental, 2008, Vol. 24 (2), 55 - 69.

2.Sun DD, Tay JH y Easton C. Recovery and encapsulation of heavy metals on refinery spent hydrotreating catalyst. Water Science and Technoly, 2000, Vol. 42, 71-77.