Impactos ambientales/Refinación de petróleo

Esta categoría incluye la producción una amplia gama de productos de petróleo crudo: hidrocarburos, químicos, combustibles, betumen y materias primas químicas. Se efectúa la refinación de petróleo siguiendo los siguientes pasos: (a) separación del petróleo en fracciones según el punto de ebullición y los productos eventuales, (b) conversión de los compuestos mediante desdoblamiento, reordenamiento o recombinación de las moléculas componentes, (c) tratamiento para eliminar los contaminantes, como azufre, y (d) introducción de aditivos a los productos para que cumplan con las especificaciones.

Impactos ambientales potenciales

Los impactos ambientales de la refinación y extracción de petróleo son el resultado de las emisiones gaseosas, descargas de efluentes, desechos sólidos, ruido y olor además de efectos visuales o estéticos.

La extracción del petróleo genera impactos de contaminación debido a la erosión de los suelos que se dan en el proceso del petroleo, una de ellas son las emisiones atmosféricas que constituyen las causas más significativas de los impactos ambientales negativos de los suelos.

 Emanan de diferentes fuentes incluyendo la unidad de desintegración catalítica, los procesos de recuperación de azufre, calentadores, desfogues, mecheros y almacenamiento de los productos o materias primas. Los sellos de las bombas y las válvulas pueden originar las emisiones fugitivas. La combinación de estas emanaciones puede causar olores nocivos que afectarán a grandes áreas alrededor de la refinería.

Se emplean grandes cantidades de agua en la refinación de petróleo para lavar los materiales indeseados de la corriente del proceso, para enfriamiento y producción de vapor, y en los procesos de reacción. Entre los contaminantes principales que se encuentran en los efluentes de las refinerías de petróleo tenemos: aceites y grasas, amoniaco, compuestos fenólicos, sulfuros, ácidos orgánicos, y cromo y otros metales. Se pueden expresar estos contaminantes en términos de su Demanda Bioquímica de Oxígeno(DBO5), Demanda Química de Oxígeno(DQO) y el contenido de Carbono Orgánico Total (COT). Además, existe el potencial para contaminar el agua superficial, el suelo y el agua freática debido a las fugas o derrames de las materias primas o productos. La purga del agua de enfriamiento, el agua de lavado o de limpieza, el escurrimiento e infiltración de los patios de tanques, almacen de tubos, áreas de entrega de productos, y módulos de procesamiento, también pueden causar la degradación de las aguas superficiales y freáticas.

Las refinerías generan grandes cantidades de desechos sólidos; los principales son las partículas catalíticas de las unidades de desintegración, finos de coque, sulfuros de hierro, medios de filtración, y diferentes lodos (de la limpieza de los tanques, separadores de aceite y agua, y sistemas de tratamiento de las aguas servidas).

La operación de refinación de petróleo puede ser ruidosa. Las fuentes de ruido son los compresores de alta velocidad, las válvulas de control, los sistemas de tubería, turbinas y motores, mecheros, intercambiadores de calor con enfriamiento por aire, ventiladores, torres de enfriamiento y desfogues. Los niveles típicos de ruido varían de 60 a 110 dB a una distancia de un metro de la fuente.

Temas especiales

Riesgo de derrames accidentales

Para el medio ambiente puede ser catastrófico un derrame o descarga importante de materia prima, productos o desechos, especialmente para los ecosistemas marinos o acuáticos. Particularmente vulnerable es el agua freática, si se producen fugas no detectadas de los tanques u oleoductos. Se deben ubicar las refinerías distantes de las zonas que son propensas a los desastres naturales (terremotos, marejadas, inundaciones, condiciones meteorológicas adversas, etc.) y fuera de los recursos frágiles que no pueden ser protegidos en el caso de un derrame mayor. Los diseños de las instalaciones de almacenamiento y transferencia deben incluir medios para contener los derrames. Los oleoductos deben estar equipados de alarmas y válvulas de cierre automáticas, a fin de permitir una respuesta rápida a las roturas. Los procedimientos de operación de las plantas deben incluir inspecciones frecuentes de los tanques y oleoductos para detectar fugas.

Debe implementarse un programa de capacitación rutinaria de seguridad y respuesta a los derrames, para el personal que participa en el transporte de las materias primas y los productos. Como parte del proyecto, es necesario diseñar, conjuntamente con los gobiernos locales y las autoridades sanitarias (hospitales), un plan de acción para los derrames, que incluya la notificación de los funcionarios y las partes afectadas (p.ej., usuarios del agua río abajo, flotas pesqueras, puertos y marinas, areas de turismo), provisiones para la asignación de responsabilidad para la contención y limpieza, procedimientos de evacuación, atención medica, y adquisición anticipada de los equipos y suministros.

Peligros de explosión e incendio

Típicamente, son inflamables o explosivos, las materias primas y productos del petróleo. Se debe tomar en cuenta estos riesgos al seleccionar el sitio de la refinería; para reducir el peligro que representan, se deben implementar los diseños y procedimientos correspondientes en cada planta. Asimismo, la refinería debe disponer de equipos de emergencia contra incendios. Hay que evaluar y fortalecer, si es necesario, la capacidad de las comunidades aledañas para responder a los desastres. Para mayores detalles, ver el capítulo "Manejo de Peligros Industriales".

Reducción de desechos, reciclaje y reutilización

Hay dos tipos de medidas que se pueden tomar en las plantas para reducir grandemente el volumen de efluente de la refinería. El primero contempla la reutilización del agua de un proceso en otro; por ejemplo, utilizar la purgación de las calderas de alta presión como alimento para las calderas de baja presión, o emplear el efluente tratado como agua de complemento, donde sea posible. El segundo enfoque es el diseño de sistemas que reciclan el agua, repetidamente, para el mismo propósito. Por ejemplo, el uso de torres de enfriamiento o la utilización del condensado de vapor como alimento para las calderas.

La limpieza y las buenas prácticas de trabajo reducirán aún más el caudal de las aguas servidas. Así por ejemplo, reducir el desperdicio al tomar muestras de las líneas de los productos, emplear camiones de vacío o métodos de limpieza en seco para limpiar los derrames, aplicar las prácticas de inspección y mantenimiento para reducir las fugas, y separar las corrientes de desechos que tienen características especiales, antes de eliminarlos (por ejemplo, la solución de limpieza gastada).

Alternativas del proyecto

Selección del sitio

Se presentan los aspectos generales que deben ser considerados en la selección del sitio para una planta industrial en el capítulo sobre la “Ubicación de Plantas y Desarrollo de Parques Industriales." La naturaleza de la refinación de petróleo requiere que los impactos potenciales sobre la calidad del aire, los recursos hídricos, y lo estético, reciban especial atención durante la evaluación de los sitios alternativos.

Los requerimientos para la ubicación de una refinería incluyen los siguientes:

debe haber agua de la calidad y cantidad necesaria para satisfacer los requerimientos de la refinería y absorber el efluente tratado sin que se perjudiquen los usos deseados o las aguas de recepción;
ha de, haber suficiente terreno para facilitar la ubicación lógica e ilimitada de las instalaciones de almacenamiento de las materias primas, equipos de producción y mantenimiento, y de eliminación de los desechos, y permitir la expansión futura;
deben ser compatibles los usos de los terrenos colindantes, es decir, debe estar a una distancia adecuada de los sitios residenciales, comerciales, institucionales, recreativos y turísticos, a fin de evitar los impactos causados por la falta. de calidad de aire, los olores y el ruido, así como las explosiones y riesgos de incendio;
la topografía debe ser apropiada para que los impactos de las condiciones meteorológicas adversas sean mínimos;
debe ser mínimo el riesgo de los peligros naturales;
hay que evitar las áreas de renovación de las aguas freáticas; y
debe estar a una distancia adecuada de las propiedades culturales que podrían sufrir deterioro debido a las emisiones de la refinería.

Transporte de los materiales

La mayoría de los grandes derrames de petróleo son el resultado de los accidentes de transporte. Cada método de transporte de materias primas y productos de la refinería implica ciertos riesgos inherentes, que pueden provocar un derrame casual durante la transferencia o acarreo. El nivel de riesgo, se debe, hasta cierto punto, a la naturaleza del área geográfica y el estado de la infraestructura del país. Se puede comparar el riesgo de los accidentes y la fragilidad e importancia de los recursos ecológicos y socioculturales que podrían sufrir deterioro, con el costo de los modos alternativos de transporte y sus mismos impactos ambientales, antes de decidir sobre las alternativas que deben ser empleadas en una refinería dada. Existen casos en lo que es posible reducir los impactos potenciales a niveles aceptables, únicamente al seleccionar un método de transporte en particular; por ejemplo, al tratarse de una zona costanera frágil con humedales importantes, sería preferible emplear oleoductos superficiales o subterráneos en las rutas interiores que conducen a la planta antes que utilizar tanqueros, barcazas, ferrocarriles o camiones para el transporte.

Modificación del proceso

En la mayoría de los casos, las siguientes modificaciones se aplicar a las instalaciones, tanto nuevas, como existentes, que traerían mucho beneficio para el medio ambiente:

sustituir catalizadores mejorados que tengan una vida más larga y requieran regeneración menos frecuente;
reemplazar el enfriamiento con agua, con el de ventiladores (para reducir las descargas por purgación), e implementar un sistema de recirculación de agua, en vez de utilizarla una sola vez;
aprovechar al máximo los procesos de adición de hidrógeno, y reducir al mínimo los procesos de remoción de carbono y tratamiento químico, para que la cantidad de desechos que se generan sea la menor posible; y
utilizar al máximo los procedimientos de secado, desulfuración y terminación, a fin de reducir al mínimo los volúmenes de cáustica gastada, sólidos de filtración y otros materiales que requieren provisiones especiales para su eliminación.

Administración y capacitación

Los impactos potenciales de la refinación de petróleo sobre el aire, el agua y el suelo, implican la necesidad de tener apoyo institucional, a fin de asegurar que la supervisión del manejo de los materiales sea eficiente, al igual que el control de la contaminación y la reducción de los desperdicios. Se debe capacitar al personal de la instalación, usando tecnologías avanzadas para controlar la contaminación del aire y el agua. A menudo, los fabricantes de equipos proveerán la capacitación necesaria en cuanto a su operación y mantenimiento. Se deben establecer procedimientos normales de operación de la refinería, para que sean implementados por la gerencia. Estos deben incluir la operación de equipos que controlan la contaminación; requerimientos en cuanto al monitoreo de la calidad del aire y el agua; medidas especiales para evitar las emisiones por el mechero provenientes de las inyecciones de vapor; instrucciones para los operadores a fin de prevenir las emisiones malolientes; y directrices con respecto a la notificación de las autoridades competentes en el caso de una descarga casual de contaminantes. Se debe mejorar el manejo de las sustancias tóxicas y peligrosas mediante el uso de detectores, alarmas, etc., y capacitación especial del personal operativo.

Son necesarios los procedimientos de emergencia a fin de implementar acción rápida y efectiva en el caso de que ocurran accidentes, como derrames, incendios y/o explosiones mayores, que representen graves riesgos para el medio ambiente o la comunidad circundante. Frecuentemente, los funcionarios y agencias del gobierno local, así como los servicios comunitarios (médicos, bomberos, etc.), juegan un papel clave en este tipo de emergencia; por eso, deben ser incluidos en el proceso de planificación. Los ejercicios periódicos juegan un papel importante en los planes de respuesta. (Ver el Capítulo: "Manejo de Peligros Industriales", para mayores detalles.)

Se deben establecer e implementar normas de salud y seguridad en la planta, incluyendo procedimientos para mantener más bajos que los límites aceptados, los niveles de exposición a ruido y sustancias tóxicas; un programa de exámenes médicos rutinarios, y monitoreo de los archivos médicos clínicos; capacitación permanente sobre la salud y la seguridad en la planta; y buenas prácticas de limpieza ambiental. (Ver el capítulo: "Manejo de Peligros Industriales").

Se deben fijar normas para las emisiones y efluentes de la planta, en base a los reglamentos nacionales, si existen; caso contrario deben fundamentarse en los lineamientos del Banco Mundial o de países más avanzados en el control de la contaminación. Las agencias gubernamentales deben disponer de los equipos necesarios, la autoridad, y la capacitación correspondiente, para monitorear la operación los equipos de control de la contaminación, implementar las normas, y responder a las emergencias. La evaluación ambiental debe incluir una valorización de la capacidad local en este respecto, y recomendar la incorporación, en el proyecto, de los elementos apropiados de asistencia.

Monitoreo

Se requieren planes de monitoreo para la planta, y para el sitio. En general, sin embargo, el monitoreo que se realiza en la refinería incluirá los siguientes aspectos:

opacidad del gas de la chimenea (permanente);
pruebas periódicas de la chimenea para detectar partículas, óxidos de azufre Y nitrógeno (en el caso de las unidades que queman combustibles y las de desintegración catalítica), sulfuro de hidrógeno (para las unidades de hidro desulfuración y de recuperación de azufre);
concentraciones a nivel de la tierra, a varias distancias del sitio;
contenido de aceite de las aguas servidas (continuo);
estación meteorológico local para controlar las condiciones climáticas durante todo el año;
muestreo periódico de las aguas servidas (muestra compuesta de 24 horas) para controlar la Demanda Biológica de Oxígeno (DBO₅), Demanda Química de Oxígeno (DQO), Carbono Orgánico Total (COT), Sólidos Totales Suspendidos (TSS), aceites y grasas, compuestos fenólicos, nitrógeno amoniacal, sulfuros, cromo total, pH, temperatura y caudal;
monitoreo continuo de ciertos parámetros para asegurar que se detecten oportunamente las desviaciones del proceso:
evitar descargas excesivas de contaminantes (COT) y el caudal;
instalación de pozos de monitoreo y muestreo periódico del agua freática para tener advertencia oportuna de su contaminación por los derrames y fugas.

Potenciales impactos negativos - Medidas de atenuación

Impactos Negativos Potenciales	Medidas de Atenuación
Directos: Selección de Sitio	-
1. Ubicación de la planta en, o cerca, de los hábitats frágiles: manglares, esteros, humedales y arrecifes de coral.	Ubicar la planta en una área industrial, de ser posible, a fin de reducir o concentrar la carga sobre los servicios ambientales locales y facilitar el monitoreo de los efluentes. Integrar la participación de las agencias de los recursos naturales en el proceso de la selección del sitio, a fin de estudiar las alternativas.
2. Ubicación junto a un río, causando su eventual degradación	El proceso de selección del sitio debe examinar las alternativas que reduzcan los efectos ambientales y no excluyan el uso beneficioso de la extensión de agua, según los siguientes lineamientos; el río debe tener suficiente capacidad para absorber los desechos; escoger una zona donde las aguas servidas pueden ser utilizadas luego de un tratamiento mínimo, para usos agrícolas o industriales; ubicar dentro de una municipalidad que pueda aceptar los desechos de la planta en su sistema de tratamiento de aguas negras.
3. La ubicación puede causar serios problemas de contaminación atmosférica en el área local.	Construir la refinería en un área que no esté sujeta a inversiones, ni obstaculización de los contaminantes atmosféricos, y donde los vientos predominantes se dirijan hacia las áreas relativamente despobladas.
4. La ubicación puede agravar los problemas que se relacionan con los desechos sólidos en el área.	En el caso de una planta que produce una gran cantidad de desechos; la selección del sitio debe evaluar la ubicación según los siguientes lineamientos: el lote debe ser de un tamaño suficiente que permita eliminar los desechos en el sitio; la planta debe estar cerca de un depósito de desechos; la ubicación debe ser conveniente para que los contratistas públicos/privados puedan recolectar y transportar los desechos sólidos al sitio donde serán eliminados definitivamente;
Derivados del proceso	-
5. Contaminación hídrica debido a los efluentes, agua de enfriamiento o el escurrimiento de las pilas de desechos, que pueden contener: Demanda Bioquímica de Oxígeno , Demanda Química de Oxigeno , Carbono Orgánico Total, aceite y grasa, amoníaco, compuestos fenólicos, sulfuros y cromo.	Controlar mediante la reutilización de las aguas servidas, y empleando pretratamiento en la fuente y tecnología de control del final del tubo; (a) Las medidas principales de pretratamiento en la fuente son: lavado de las aguas ácidas neutralización y oxidación del líquido cáustico gastado; (b) La tecnología de control del final del tubo depende de una combinación de la ecualización del flujo, los métodos físicos y químicos (p.ej. flotación con aire disuelto y espesadores de lodos), y los métodos biológicos (lodo activado, lagunas aireadas y filtración por goteo).
6. Contaminación atmosférica causada por las operaciones de la refinería: (a) Recipientes de almacenamiento - hidrocarburos (HC) (b) Gas del proceso de la refinería – sulfuro de hidrógeno (H₂S); (c) Regeneradores de catalizadores – partículas, monóxido de carbono (CO); (d) Venteos del acumulador –HC; (e) Bombas y compresores – HC; (f) Equipos de vacío(bombas o chorros de vapor)-HC; (g) Válvulas de los equipos –HC; (h) Válvulas de alivio- HC; (i) Eliminación de efluentes -HC (j) Instalaciones de despacho a granel - HC (k) Tratamiento ácido – HC, sulfuros, mercaptanos; (l) Almacenamiento y Transporte de lodos ácidos- HC (m) Manejo de soda cáustica gastada – sulfuros, mercaptanos; (n) Procesos de desulfuración - HC (o) Tratamiento de aguas ácidas – amoníaco (NH₃); (p) Eliminación de mercaptanos; (q) Soplado de asfalto – HC; (r) Paralizaciones, paros de revisión – HC; (s) Calderas y calentadores – SO_x, NO_x, partículas; (t) Unidad de recuperación de azufre (Proceso Claus)- SO₂; (u) Solventes (hidrocarburos, aminas);	Emplear medidas de control en la fuente para reducir los contaminantes atmosféricos y olores: (a) Sistemas de recuperación de vapor, tanques con techos flotantes, tanques presurizados, balance de vapor, pintar los tanques de blanco; (b) Absorción con etanolamina, recuperación de azufre; (c) Ciclones-precipitadores, combustión in-situ del CO, caldera a CO, ciclones-lavadores de agua, ciclones múltiples, precipitador electroestático, filtro; (d) Recuperación e incineración de vapor; (e) Sellos mecánicos, recuperación de vapor, válvulas selladas por presión de aceite, mantenimiento; (f) Incineración de vapor, (g) Inspección y mantenimiento; (h) Recuperación e incineración de vapor, discos de ruptura, inspección y mantenimiento; (i) Encerrar los separadores, cubrir las cajas de revisión, utilizar un sello líquido, implementar dichos sellos en los drenajes; (j) Recolección de vapor con recuperación o incineración, carga sumergida o por debajo; (k) Agitadores continuos con mezcla mecánica, reemplazar con unidades de hidrogenación catalítica, incinerar todos los gases desfogados, suspender la quema de lodos; (l) Igual a (k) (m) Lavado a vapor, neutralización, incineración, sistema de retorno; (n) Lavar a vapor la solución gastada, y recuperar los hidrocarburos antes de efectuar su regeneración en aire, reemplazar la unidad de tratamiento con otra menos ofensiva; (o) Utilizar oxidantes de agua ácida e incineración de gases, convertirlo a sulfato de amonio; (p) Convertirlo a disulfuros, agregándolo al material de alimentación del desintegrador catalítico; incinerar, emplear el material para síntesis orgánica; (q) Incinerar, lavar en agua (tipo no recirculante); (r) Despresurizar y purgar el recuperador de vapor; (s) Enviar el combustible a hidro desulfurización, emplear desulfuración para el gas de chimenea; (t) Tratar el gas de desecho; utilizar la unidad de respaldo mientras la unidad principal esté paralizada; (u) Proveer unidades de recuperación de circuito cerrado;
7. Emisiones de ruido;	Confinar los equipos/procesos que emiten ruido, en estructuras, para reducir el riesgo de generar emanaciones fugitivas. Emplear otros procedimientos de disminución de ruido
8. Derrames accidentales de materias primas, productos solventes potencialmente peligrosos, químicos, materiales ácidos y alcalinos.	Inspeccionar y mantener las áreas de almacenamiento y eliminación de desechos para prevenir los derrames casuales. Proveer alarmas, válvulas de cierra automáticas, contención (diques, represas) de los derrames accidentales, equipos de mitigación de derrames y planes de respuesta de emergencia.
9. El escurrimiento superficial de los componentes, materias primas, medios de procesamiento y áreas de transferencia pueden contaminar las aguas superficiales o infiltrarse hacia las aguas freáticas.	Infiltración y escurrimiento del agua lluvia: seguir los reglamentos apropiados, para transportar los productos o materias primas; puede ser controlado implementando cubiertas y/o contención para evitar que se contaminen las aguas freáticas y superficiales. Las áreas o fosas represadas por diques deben ser del tamaño suficiente que les permita contener una lluvia normal de 24 horas.
Indirectos:	-
10. Los efectos para la salud del trabajador debido al polvo fugitivo, el manejo de los materiales, el ruido, u otras operaciones del proceso. La frecuencia de accidentes es mayor que lo normal debido al nivel de experiencia de los trabajadores.	La instalación debe implementar un Programa de Seguridad y Salud, diseñado para controlar los riesgos para la seguridad y la salud, con un nivel específico de detalle, que trate los peligros para de los trabajadores, y asegura su protección, incluyendo lo siguiente: caracterización y análisis del sitio; control del sitio; capacitación; control médico y monitoreo de los registros clínicos; controles de ingeniería, prácticas de trabajo y equipo de protección personal; monitoreo; programas de información; manejo de la materia prima y productos; procedimientos de descontaminación; respuesta de emergencia; iluminación; saneamiento en las instalaciones permanentes y temporales
11. Se complica el problema de la eliminación de los desechos sólidos en la región debido a la falta de almacenamiento en el sitio.	Planificar áreas adecuadas para eliminarlos en el sitio, luego de verificar si el lixiviador tienen propiedades peligrosas.
12. Se alteran los modelos de tránsito, causando ruido y congestión, y creando serios peligros para los peatones debido al uso de camiones pesados para transportar la materia prima hacia la planta o fuera de ella.	La selección del sitio puede atenuar algunos de estos problemas Se debe hacer un análisis especial del transporte, durante el estudio de factibilidad del proyecto para seleccionar las mejores rutas y reducir los impactos. Establecer reglamentos para los transportistas y diseñar planos contingentes de emergencia para reducir el riesgo de accidentes.
13. El potencial para mayor degradación de la tierra y el agua superficial debido al uso del oleoducto para transportar los productos o los materiales nuevos..	La ubicación del oleoducto debe ser tal que reduzca al mínimo los peligros ambientales. Desarrollar un programa de vigilancia periódica del oleoducto.

Referencias

Banco Mundial. 1988. Environment guidelines. Environment Department. Washington D.C.: Banco Mundial.

Scherr, R. 1991. "Impact of Clean Air Act Amendment on Refinery Planning and Construction." Ponencia presentada en la 89a Reuni6n Anual de la National Petroleum Refiners Association. San Antonio, Texas.

United States Environmental Protection Agency. Effluent Guidelines and Standards for Petroleum Refining (40 CFR 491).