Revista Celulosa y Papel Vol 36 Nº 1 - 2021 by Atcp Chile

Directorio 2018 - 2021

Handel Tapia V.

Miguel Pereira S.

Alex Ruf W.

Marco Rodríguez T.

María Graciela Aguayo P.

Álvaro Oñat T.

02 03

Presidente

1er VicePresidente

2do VicePresidente

Daniel Aracena S. Director

Miguel Osses M.

Director

Juan Carlos Silva R. Director

GRUPO EDITORIAL ATCP CHILE Asistente de Gerencia y Publicidad: Angela Ulloa A. Comité Editorial: Álvaro Oñat T., Miguel Ángel Pereira S., Marco Rodríguez T., Alex Ruf W., María Graciela Aguayo P., Daniel Aracena S., Miguel Osses M., Juan Carlos Silva R. Periodista: Rocío Ramos S. Diseño y Diagramación:

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Director Financiero

Directora

Alejandra Cerda S.

Secretario General

Editorial

LA IMPORTANCIA EN PANDEMIA DE LA PULPA Y EL PAPEL Miguel Osses Montecinos Director ATCP Chile

l momento de escribir estas notas, a nivel mundial la pandemia había infectado a más de 149 millones y ocasionado la muerte de cerca de 3,14 millones de personas en el mundo. La situación de Chile no es diferente, a pesar de su exitoso programa de vacunación reconocido globalmente. La pandemia además ha desencadenado un caótico escenario económico, al detenerse la mayoría de actividades productivas consideradas no esenciales. Esto ha ocasionando la pérdida de millones de empleos y una recuperación económica que no será fácil. En este oscuro escenario jamás imaginado, la industria forestal y en particular la producción de pulpa y papel fue declarada, muy al comienzo, como una actividad esencial. Los principales países que lideraron esta oportuna visión fueron EE.UU, Canadá, Italia, Chile y Argentina, tanto para la industria de la madera, papel y celulosa declarándolos como esenciales en la lucha contra el COVID-19. Si bien es cierto que el consumo de papel de impresión y escritura disminuyó, producto del trabajo y estudio online, es destacable el aumento en la demanda del papel higiénico y sanitario. Las toallas de papel son las que más han incrementado su uso, tanto en los hogares, por el lavado de manos, como en los recintos de salud y hospitales. Sin mencionar a un elemento clave en esta pandemia, como son las mascarillas y otros elementos como pañuelos desechables, toallas absorbentes y pañales que se fabrican a partir de celulosa. Otra línea de producción que se vio fuertemente incrementada fue la de papeles y cartones de embalaje, usados en envoltorios médicos y fabricación de envases para comida, bebida y medicinas. Sabemos que la pulpa de fibra corta y la de eucaliptus son buenas para la fabricación de estos productos, razón por lo cual productores como Chile, Brasil y Uruguay no han tenido problemas de mercado, sino por el contrario. Al extremo que actualmente se ha hecho difícil el transporte en áreas de consumo de Europa y Asia por falta de contenedores. Orgullosos debemos sentirnos quienes trabajan o hemos trabajado en esta importante actividad industrial renovable, que disminuye la huella de carbono y que contribuye en forma efectiva a combatir la pandemia. c p 3

Índice de contenido

Editorial

Reportaje Desafíos de la industria en tiempos de pandemia

Empresas que participaron Andritz www.andritz.com

Opinión Daniel Novoa Toledo Liderazgo, sistemas de gestión y nuevos escenarios

Artículo Técnico Nueva tecnología para control de biofilm en sistemas de ósmosis inversa

Opinión Guillermo Ramírez Arias Oportunidades del hidrógeno verde para la industria

Artículo Técnico Efecto del viento en las mediciones de ruido ambiental

Opinión Paula Cifuentes Torres Emprendimiento femenino es clave en la reactivación

Arauco www.arauco.cl B&R Ltda www.soundanalytics.cl Corma www.corma.cl CMPC www.cmpc.com FPC www.fpc.cl Green Bricks www.greenbrick.cl INGER www.ingerquimica.com Nalco www.ecolab.com

Jóvenes construyendo futuro Articulando la economía circular

Krino www.Krino.cl

Opinión Boris Valdés Gatica Control de riesgos en tiempos de pandemia

Kurita www.kurita.com.br

Artículo Técnico Reduction on water consumption on a cooling tower with the application of a novel biocide

UCSC www.ucsc.cl UDEC www.udec.cl

Opinión Javier Mansilla Moraga Inteligencia artificial a viva voz Artículo Técnico Análisis de confiabilidad y seguridad en un sistema de gases

Nueva socia ATCP Ruth Bustos Cabrera

Artículo Técnico Turning pulp mill methanol into a green fuel and valuable raw material

Reframax www.reframax.com.br

Perfil ATCP Ignacio Villouta Lavín Pensaba estudiar medicina, pero se enamoró de la ingeniería

Solenis www.solenis.com

Carta del presidente de ATCP a la comunidad

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UNAM www.unam.edu.ar VALMET www.valmet.com Voith www.voith.com

INTERNATIONAL SALES RNP Nicolas Pelletier Email : rep.nicolas.pelletier@gmail.com 16, rue Bannier 45000 Orleans France Phone +33 6 82 25 12 06

PUBLIREPORTAJE

REPORTAJE

CELULOSA Y PAPEL 2021 - 1

DESAFÍOS DE LA INDUSTRIA EN TIEMPOS DE PANDEMIA

n diciembre del año 2019, en la localidad de Wuhan en China, comenzó a crecer una amenaza que pondría cada rincón de la tierra de cabezas, provocando la peor pandemia en los tiempos modernos de la humanidad. El COVID-19, ha sido sin duda el desastre natural que ningún gobierno vió venir y que dejó al descubierto que como sociedad nadie estaba preparado.

Millones de personas han perdido la vida y el desastre económico ha dejado a miles de empresas en la quiebra. Bajo este escenario desastroso, la industria de la Celulosa y el Papel no ha sido la excepción, muchos han tenido que adaptarse para sobrevivir. Sin embargo, y afortunadamente para el rubro, a comienzos del año 2020, Chile siguiendo el ejemplo de otros países como EE.UU., Canada, Italia y Argentina, decidió considerar a la industria como esencial en la lucha contra el COVID-19. Fernando Illanes, Gerente Regional de Corma Biobío – Ñuble, asegura que desde que se tomó esta medida han estado haciendo un esfuerzo extraordinario para cumplir la tarea, “durante el 2020 logramos mantener activas nuestras operaciones y así también los empleos directos e indirectos que genera esta actividad en el país”.

REPORTAJE

ADAPTARSE PARA SEGUIR A FLOTE

durante la pandemia”.

Lo más complejo, dice Illanes, ha sido manejar la incertidumbre inicial y hacer los esfuerzos para resguardar la salud de sus colaboradores. Como gremio, al inicio de la pandemia también les afectó, la logística asociada a los cordones sanitarios y los permisos únicos colectivos. “Como eran medidas que nunca habíamos enfrentado, tuvimos que acomodarnos rápidamente a lo que la autoridad sanitaria indicaba. Hoy nos está afectando fuertemente la escasez de contenedores para exportar, especialmente a nuestras Pymes.”

EL INDISPENSABLE ROL DEL PAPEL EN LA CRISIS

Una de las situaciones más complejas que han enfrentado, fue el cierre de pequeños aserraderos al principio de la pandemia y en enero de este año la empresa BO Paper, de San Pedro de la Paz, Región del Biobío, informó del cierre de sus operaciones en Chile. Patricia Montolivo, Encargada de Asuntos Públicos Comunitarios de Forestal Arauco, cuenta que a causa de la pandemia, muchas áreas de la empresa han tenido que adaptarse al cambio. Por lo que la tecnología ha sido una gran aliada para enfrentar esta crisis, desde los procesos operacionales hasta administrativos. Nuestra prioridad, continúa, es cuidar de la salud de todos, por eso, hemos implementado rigurosas medidas internas en plantas y oficinas, que nos han permitido seguir operando y aportando a contribuir al desarrollo local y nacional. “Ya que las plantas generan productos que han resultado muy importantes 8

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Cuando la pandemia comenzó a invadir los distintos continentes y países del globo, hubo ciertas imágenes que llamaron mayormente la atención, se trata de aquellos videos de personas discutiendo e incluso recurriendo a la violencia por comprar papel sanitario. Según la Dra. María Cristina Area, quién es entre otras cosas, investigadora principal del CONICET y Directora del Programa de Celulosa y Papel de la Universidad Nacional de Misiones en Argentina, este fenómeno se produce porque al percibir el inicio de una crisis, como una guerra o un fenómeno natural extremo, los humanos tendemos a acopiar mercaderías no perecederas. “Creo que es un impulso genético natural, hasta el siglo XX se almacenaban alimentos, pero ante la crisis del COVID-19, aparece por primera vez la acumulación de papel higiénico”. El mercado del papel tissue mantiene un crecimiento sostenido y es uno de los tipos de papel que se relaciona más directamente con el nivel de desarrollo de un país. Las personas que han accedido al uso de productos tissue, difícilmente quieren renunciar a ello. También se ha visto un fenómeno inesperado, la creciente venta de los libros, esto habla de la importancia del papel impreso en la vida del ser humano. “Si tengo que quedarme en casa, nada más cálido y seguro que sentarme a leer un libro”.

REPORTAJE

Otro tipo de papel que ha aumentado notablemente su venta es el destinado a envases y embalajes, esto porque al dispararse el comercio electrónico, hay un tránsito creciente de bienes que se mueven desde y hacia distintos lugares del mundo. Respecto a esto, el Director de I+D de FPC, Eduardo Izquierdo, asegura que desde el punto de vista del mercado, tanto el papel tissue como el de embalaje han visto un alza en la demanda. Esto ha llevado a que incluso pequeños empresarios, que al comienzo se vieron afectados por el cierre de oficinas y casinos, lograron revertir la situación y trasformarse para cubrir la alta demanda de los hogares y centros de salud. “Por otro lado, el mercado del embalaje y las bolsas de papel, se disparó e incluso algunas empresas ya no están dando abasto, debido a la exploción de las ventas online y los delivery”. Un punto favorable y que les ha permitido satisfacer la alta demanda, dice el director, es que lograron obtener los permisos para que la cadena de recolección que les permite reciclar pudiera seguir operando, aún

bajo las estrictas restricciones. Pero, el problema se ha visto en el transporte marítimo, debido al congelamiento de algunas rutas y a que muchos puertos, especialmente extranjeros, han visto disminuido su funcionamiento, lo que ha provocado que haya Embarcaciones a la espera de carga. c p

OPINIÓN

LIDERAZGO, SISTEMAS DE GESTIÓN Y NUEVOS ESCENARIOS Daniel Novoa Toledo Ing. en Prevención de Riesgos

uestra contingencia social, ha generado que los ojos del mundo volteen hacia nosotros. Muchos se han sentido afectados por la situación vivida, lo que los ha llevado a cuestionamientos, a tomar reservas y resguardos por cómo se ha afectado la imagen país. Esta agitación social no solo ha puesto en jaque a los liderazgos, sino que ha puesto en vilo la sustentabilidad de las empresas y a las personas que están relacionadas, generando incertidumbre, malestar, desánimo entre otras. Durante este último año, hemos sido golpeados a nivel mundial por una pandemia, que ha significado la pérdida de vidas humanas en distintas partes del mundo, acrecentando en la población la desconfianza, incertidumbre, temores y más. Esta nueva condición nos ha perturbado como personas y sociedad, generando en este haber nuevos escenarios que definitivamente, no estaban previstos ni vislumbrados en nuestros planes estratégicos, planes de acción, cronogramas ni similares.

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En este mismo escenario están las empresas, que independiente de su magnitud y flujos, deben procurar seguir su cadena productiva. Igualmente, están los sistemas de gestión estandarizados que hasta ahora se han presentado como

La empresa como organismo vivo, se debe aclimatar a las realidades cambiantes

alternativa de alta valoración y oportunidad de desarrollo. En estos sistemas encontramos lineamiento en diversos ámbitos: medio ambiente, calidad, seguridad y salud laboral, eficiencia energética, ciberseguridad, y más. Las organizaciones se están en-

contrando con situaciones adversas, desconocidas y que escapan a la simple coyuntura de moda, que está haciendo tambalear la continuidad de estas. Estas situaciones pueden tender a desarticular los procesos sistemáticos y desestabilizar la gestión bajo modelos. La Empresa como organismo vivo, se debe aclimatar a las realidades cambiantes, optimizando esfuerzos, versatilizando su producto. Debe analizar su contexto y los diversos escenarios locales e internacionales y situaciones emergentes, ampliar el espectro de sus stackeholders. Además, abrir espacios voluntarios que vayan más allá del cumplimiento del estándar. Necesitamos organizaciones íntegras e integradoras, con una visión perteneciente y contextualizada, generando alianzas con los diversos actores, ampliando aún más la visión en este entendido. Con esta disposición y voluntad, podremos enfrentar de mejor manera las situaciones complejas a las cuales nos enfrentamos y que seguramente seguiremos enfrentando en el futuro. c p

ARTÍCULO TÉCNICO

NUEVA TECNOLOGÍA PARA CONTROL DE BIOFILM EN SISTEMAS DE ÓSMOSIS INVERSA Cesar Aranha1, Antonio Ricardo Pereira de Carvalho2 1 2

Gerente Desarrollo Negocios – Sudamérica, Kurita do Brasil Ltda. Director Técnico, Kurita do Brasil Ltda.

Resumen

odos los días, la escasez de agua impulsa a más y más compañías a desarrollar políticas ecológicas relacionadas con la utilización del agua. Una de estas tendencias es el 100% de reutilización de agua. Aunque sea una gran mejora para el medio ambiente, existen diversos desafíos para estos sistemas, siendo el deterioro de las membranas, biofilm, deposición, incrustación y oxidación los principales desafíos respecto a los sistemas de Ósmosis Inversa. De estos, el biofilm en las membranas conduce a los siguientes impactos: (1) Alta presión diferencial a través de la membrana; (2) Alto costo energético para mantener el flujo de permeado en KWh/m3; (3) Reducción de la vida útil de la membrana por daño físico; (4) Alto costo operacional; (5) Limpiezas químicas frecuentes. Según su política de inversiones y visión corporativa, Kurita desarrollo un nuevo agente de control de biofilm para sistemas de OI. Su acción basada en el efecto “peeling off” genera importantes ahorros al optimizar la operación de la OI. Ese trabajo técnico presenta las características de ese producto y su activo.

de filtración de membrana más eficientes para lograr ciclos de operación suficientemente altos para hacer que el uso de sistemas de OI sea técnica y económicamente factible para este propósito.

Palabras claves: Reverse Osmosis, Biofilm.

KURITA WATER INDUSTRIES ha desarrollado un producto de acción diferenciada, llamado biocida IK, que permite la eliminación en línea de cualquier depósito orgánico que finalmente se forme en la superficie de las membranas de OI.

1. INTRODUCCIÓN Los sistemas de ósmosis inversa (OI) permiten la eliminación relativamente simple de más del 99% de las sales. Son extremadamente sensibles a la calidad del agua de alimentación y, en casos extremos, se vuelven económicamente inviables debido a la necesidad frecuente de paradas para su limpieza. La situación actual de alta contaminación de las fuentes de agua superficial disponibles para uso industrial, junto con la creciente tendencia del tratamiento de efluentes para la reutilización del agua en las industrias, requieren procesos

Debido a la incompatibilidad entre las membranas de poliamida (PA) y radicales de cloro libre, la isotiazolinona o biocidas basados en 2,2-dibromo-3-nitrilo propionamida (DBNPA) se aplican comúnmente, teniendo una alta capacidad para esterilización de microorganismos. Sin embargo, no son efectivos para eliminar la biopelícula ya formada en la superficie de las membranas. Esto significa que una vez que la biopelícula se forma y desarrolla sobre los elementos del filtro, el sistema de OI debe detenerse para limpieza química para restaurar los niveles adecuados de pérdida de carga, producción de permeado y tasa de rechazo de sales del sistema. 2. OBJETIVOS

Precisamente porque es menos reactivo y tiene un poder desinfectante menor que el DBNPA y la isotiazolinona, este producto permanece más tiempo en el sistema, pudiendo reaccionar con los depósitos orgánicos formados en la superficie de la membrana, eliminándolos, llevando a extensión del ciclo de operación de los sistemas en cuestión. Las pruebas realizadas por KURITA WATER INDUSTRIES confirmaron que la adhesión de la biopelícula formada

ARTÍCULO TÉCNICO

está directamente relacionada con el peso molecular de los compuestos orgánicos presentes, y cuanto mayor es el peso molecular de esos compuestos, mayor es la adhesión de la biopelícula. Las principales ganancias proporcionadas por el biocida IK sobre los convencionales se deben a su propiedad de descomponer el material orgánico de alto peso molecular en moléculas más pequeñas, haciendo que la biopelícula se desprenda y sea descartada junto con la corriente de rechazo. El mecanismo de acción del biocida KURITA IK puede ser observado en la Figura 2. Figura 1: Mecanismo de acción de los biocidas convencionales para OI.

3. METODOLOGIA EMPLEADA Para comprobación de eficacia del biocida KURITA IK se emplearon análisis de rendimiento en cuatro puntos claves: 3.1. DIFERENCIAL DE PRESIÓN ENTRE ETAPAS •

•

• Figura 2: El mecanismo de acción del biocida KURITA IK.

DP en sistemas OI está directamente relacionado con la condición de obstrucción de sus membranas. Las membranas tienen una limitación física en cuanto a presión aplicada donde la operación con un DP por encima del admitido puede resultar en daño físico. Cada vez que el sistema alcanza caída de presión máxima admisible, se debe realizar un procedimiento de limpieza química para recuperar la condición de operación. Figura 3.

3.2. EVOLUCIÓN DEL FLUJO DE PERMEADO PRODUCIDO •

Debido al proceso de obstrucción de las membranas por depósito, el caudal de permeado producido tien-de a disminuir gradualmente a medida que una mayor caída de presión en el sistema culmina con una presión efectiva más baja para la producción de permeado Figura 4.

3.3. EVOLUCIÓN DE LA PRESIÓN DE ALIMENTACIÓN Figura 3: Relación entre limpiezas químicas y DP.

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•

Para mantener la producción de produc-

ARTÍCULO TÉCNICO

•

ción de permeado deseada, generalmente se elige aumentar la presión de la bomba de alimentación del sistema OI. Debe adoptarse limpiezas químicas siempre que la frecuencia de la bomba de alta presión alcanza su valor máximo y la producción de permeado es inferior a la deseada. Figura 5

3.4. TASA DE RECHAZO DE SALES •

• Figura 4: Relación entre limpiezas químicas y flujo de permeado normalizado.

•

Figura 5: Relación entre limpiezas químicas y presión de alimentación.

La tasa de rechazo de sal en los sistemas de OI está correlacionada con la integridad de las membranas con respecto al daño físico u oxidación, así como a la presencia o ausencia de depósitos de cualquier tipo. En caso de daño a las membranas, se crean agujeros en las mismas, lo que permite el paso directo del soluto desde el rechazo al permeado, es decir, las sales del concentrado no encuentran una barrera física que impida el paso al agua tratada. Por otro lado, cuando hay formación de depósitos en las membranas, se produce el fenómeno de polarización de concentración, donde hay una superconcentración localizada de soluto en ciertas regiones de las membranas. En estos puntos hay un mayor paso de contaminantes al agua tratada, ya que las membranas de OI no pueden rechazar el 100% de las sales presentes en el agua. En sistemas donde exista lecho mixto después de la OI, la calidad del permeado producido afecta directamente el ciclo de operación del lecho, ya que cuanto menor es la salinidad del permeado, mayor es el ciclo de operación del lecho.

4. RESULTADOS Se presenta a continuación los resultados obtenidos en una prueba hecha en planta de Pulpa y Papel que presentaba un bajo rendimiento del sistema de OI. El pretratamiento de la planta es compuesto por etapas de Clarificación, Cloración, Filtro Multimedia, Filtro Cartucho de 10 micras y Filtro Cartucho de 5 micras. Al permeado es hecho un postratamiento con pulimiento a través de Lecho Mixto. Figura 6.

Figura 6: Flujograma del proceso.

ARTÍCULO TÉCNICO

4.1. PRESIÓN EN LOS FILTROS CARTUCHO DE 10 MICRAS Cada pico de presión representa un cambio del conjunto de filtros de cartucho de 10 micras después de que la aplicación del biocida IK ha comenzado, la campaña de filtros se ha extendido. Figura 7 Figura 7: Tendencia de presión en los filtros cartucho de 10 micras antes y después de la aplicación del KURITA IK.

4.2. PRESIÓN EN LOS FILTROS DE CARTUCHO DE 5 MICRAS La variación de presión cayó bruscamente después del inicio del tratamiento con biocida IK, lo que permitió una gran extensión de la vida útil del mismo. Figura 8 4.3. VARIACIÓN DE PRESIÓN ENTRE ETAPAS DEL SISTEMA

Figura 8: Tendencia de presión en los filtros cartucho de 5 micras antes y después de la aplicación del KURITA IK.

Reducción clara en DP de las 2 etapas del sistema, lo que demuestra la eliminación de depósitos en la superficie de la membrana. Esta condición extiende el ciclo de operación del sistema que conduce al mantenimiento de un flujo de permeado más estable y requiere una presión de suministro más baja para lograr el volumen deseado de agua tratada. Figura 9. 4.4. FLUJO DE ALIMENTACIÓN DEL SISTEMA

Figura 9: Variación de presión entre etapas antes y después de la aplicación del KURITA IK.

El caudal de alimentación se ajusta para permitir la producción del permeado deseada, observando el límite de presión tolerado por las membranas. Después de comenzar el tratamiento con biocida IK, se mantuvo un caudal de alimentación constante durante más tiempo, lo que indica que el sistema permaneció más tiempo con una menor presencia de depósitos. Figura 10 4.5. EVOLUCIÓN DEL CICLO DE OPERACIÓN DEL LECHO MIXTO

Figura 10: Tendencia del flujo de alimentación antes y después de la aplicación del KURITA IK.

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Cada pico es una regeneración de las resinas y su altura indica la cantidad de agua que se trató durante el ciclo de operación. El ciclo del lecho mixto se extendió después de la introducción del biocida IK, lo que indica que el permeado producido ha mejorado la calidad. Figura 11

ARTÍCULO TÉCNICO

Figura 11: Tendencia del ciclo de operación del lecho mixto antes y después de la aplicación del KURITA IK.

4.6. RESUMÉN DE LAS PRINCIPALES GANANCIAS 5.

ParámetroA

ntes IK

Después IK

Campaña del sitema de ósmosis inversa

20 días

60 días

Campaña de los cartuchos de 10 micras

20 días

45 días

Campaña de los cartuchos de 5 micras

20 días

90 días

56 Hz

51 Hz

15 regeneraciones por mes

20 regeneraciones por mes

Frecuencia promedia de funcionamiento de las bombas de alta presión Campaña para regenación del lecho mixto después de la RO

CONCLUSIONES Después de una prueba de 3 meses en una planta de OI real instalada en una industria de pulpa y papel, las ganancias con la aplicación del biocida IK son claras. Se derivan de la acción de este producto al descomponer las moléculas orgánicas de alto peso molecular en moléculas de menor peso y, por lo tanto, reducir la adhesión de la biopelícula formada. La aplicación del producto KURITA IK-110 puede traer beneficios a lo largo de toda la cadena de producción de agua permeada y puede citarse de manera especial: • • • • • •

Extender la vida útil de los filtros de cartucho instalados aguas arriba de los sistemas de OI. Reducción del consumo de energía por la bomba de alta presión. Extensión del ciclo de operación de la planta OI. Reducción de la caída de presión en todo el proceso de producción de permeado. Mejorar la calidad final de la corriente de permeado. Extendiendo la vida útil de las membranas, ya que el número de limpiezas químicas en dichos sistemas se reducirá. c p

OPINIÓN

OPORTUNIDADES DEL HIDRÓGENO VERDE PARA LA INDUSTRIA Guillermo Ramírez Arias Ing. Civil Eléctrico UCSC

n noviembre de 2020, el gobierno de Chile publicó la estrategia nacional de hidrogeno verde, con la finalidad de crear un nuevo mercado exportador, basado en el potencial renovable existente en el país. Se espera que el hidrógeno verde chileno compita con el hidrógeno gris (producido en base a combustibles fósiles) hacia 2030, considerando un impuesto a la generación de carbono. Actualmente, los principales pilotos de producción son liderados por las industrias de producción de combustible, electricidad y empresas mineras, quienes apuntan a aprovechar el potencial eólico de la Región de Magallanes y el potencial solar de la Región de Antofagasta. Sin embargo, el hidrógeno verde no es una oportunidad exclusiva para estas formas de energía. La biomasa esta llamada tomar un rol protagónico en la producción de electricidad, que por su disponibilidad permanente mediante una adecuada gestión,

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puede alimentar los electrolizadores requeridos para la producción de hidrógeno verde. Adicionalmente, tanto el calor residual de la generación eléctrica y la producción de oxígeno producto de la electrólisis del agua, pueden ser reingresado al proceso productivo, en un ciclo virtuoso de económica

Se espera que el hidrógeno verde chileno compita con el hidrógeno gris

circular. Desde el punto de vista de la logística y el transporte, este combustible limpio permitirá reducir la huella de carbono de las operaciones, al utilizarse como reem-

plazo del petróleo para transporte de carga y la operación de maquinaria pesada en faenas de cosecha y fabricación. Sin embargo, para potenciar el desarrollo de esta nueva actividad se requiere la implementación de experiencia tempranas a través de pilotos demostrativos, que permitan generar capital humano especializado local y validar la tecnología en las condiciones de operación de la industria regional y nacional. La implementación de estos pilotos permitirá al mismo tiempo, generar una demanda local como base para la producción en masa para la exportación. Concretar estas iniciativas requiere una vinculación efectiva entre la academia y la industria. Las universidades regionales disponen del capital humano para enfrentar estos desafíos, además del compromiso para establecer las alianzas necesarias, desarrollar investigación aplicada y la necesaria transferencia de conocimientos en beneficio de la región. c p

ENTREVISTA

ARTÍCULO TÉCNICO

EFECTO DEL VIENTO EN LAS MEDICIONES DE RUIDO AMBIENTAL Mauricio Campos Vera, Ingeniero Civil en Sonido y Acústica, Gerente Técnico de B & R Ltda. Hernán Astudillo Parra, Dr. rer.nat, Grupo de Sistemas Complejos, Depto. de Física UdeC

Resumen

ediante un análisis del ciclo anual de datos recopilados por una estación de monitoreo continuo que se encuentra emplazada en un entorno industrial, bajo la influencia de árboles cercanos, una ruta lejana y una zona urbana, verificamos la influencia relevante de la rapidez del viento sobre el nivel de ruido así como también de la dirección, mediante la identificación de patrones espectrales con una resolución en tercios de octava, que evidencian la influencia de la industria y de las distintas velocidades y direcciones de viento que inciden sobre el sensor. De esta manera logramos visualizar incrementos de hasta 10 dB para velocidades de viento entre 0 m/s y 10 m/s (36 km/hr). Además, observamos un patrón de comportamiento estacional en los componentes de la dirección del viento, principalmente aquellos provenientes del norte y del sur, que influyen también en los valores por bandas de tercios de octava que se obtienen.

DATOS

Analizamos 77.637.513 datos que corresponden al registro segundo a segundo obtenido por una estación de monitoreo continuo de ruido y meteorología, para las variables Nivel de Ruido y Velocidad de viento para el periodo comprendido entre el 16.01.2018 hasta el 31.03.2019

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OBJETIVOS Analizar la influencia del viento en las mediciones de ruido ambiental y determinar una relación cuantitativa entre ambas variables, tomando como base los datos de un ciclo anual obtenidos con una estación de monitoreo continuo de ruido y meteorología. ANTECEDENTES Cada vez existen mayores requerimientos normativos que se aplican a diversos proyectos de desarrollo y actividades productivas en materia ambiental. En el ámbito de las emisiones de ruido, se encuentra actualmente en proceso de revisión Decreto Supremo N° 38/11 del Ministerio del Medio Ambiente (MMA), “Norma de Emisión de Ruidos Generados por Fuentes que Indica”. De los antecedentes recopilados en dicho proceso, las temáticas abordadas dicen relación al universo de fuentes reguladas, la modificación de los niveles permitidos en zonas rurales, la incorporación del concepto de receptor efectivo, precisar la definición del concepto de ruido de fondo y aspectos técnicos que podrían modificar las metodologías de medición. Es precisamente en este último aspecto en el que la incorporación de nuevas tecnologías y herramientas de análisis pueden aportar en favor de un instrumento normativo más eficaz. La tendencia al monitoreo en línea de agentes ambientales que viene impulsando la Superintendencia del Medio Ambiente en materia de Emisiones (CEMS) y Calidad del Aire (AQMS), como también de variables operacionales, podría aplicarse también al

ARTÍCULO TÉCNICO

Actualmente se encuentra en proceso de revisión la “Norma de Emisión de Ruidos Generados por Fuentes que Indica“ (D.S. 38/11 MMA) donde las metodologías de medición son parte de los antecedentes técnicos que se deben estudiar.

Ruido Ambiental, donde herramientas de monitoreo continuo como la plataforma SoundAnalytics (www. soundanalytics.cl) se perfilan como aplicaciones que profundizan en el cruce de datos de ruido ambiental con las condiciones ambientales del entorno. METODOLOGÍA La información analizada es registrada por un sistema de monitoreo de ruido Larson Davis Sound Advisor Clase 1 y una estación meteorológica Vaisala. Se encuentra ubicada cercana a una franja de árboles hacia el norte de un complejo industrial, frente a una población y una carretera con tráfico pesado.

Nube de datos del ciclo anual.

Los datos usados tienen resolución temporal de un segundo. El período que cubre la data va desde el 16 de enero de 2018 al 31 de marzo de 2019. Se consideraron los registros donde están disponibles: Fecha, tiempo, LAeq, rapidez del viento, dirección del viento, y 36 tercios de octava. En este estudio no se consideraron temperatura ni humedad. Dado el volumen de datos y la complejidad en la correlación de las variables, se utilizaron elementos de Data Science que facilitaron el procesamiento y el análisis, permitiendo visualizar el comportamiento del ruido en relación al viento con una resolución de 1 segundo y en base a la construcción de histogramas y nubes de puntos.

Nube de datos para viento NORTE.

RESULTADOS La caracterización de la influencia de la rapidez del viento sobre la medición de ruido ambiental LAeq es observable mediante una nube de datos. En el panel superior de la Figura 1 se representa en color rojo los datos correspondientes al día en tanto que en azul los datos nocturnos. Es interesante notar que existen niveles de 50 dB sólo en el intervalo entre 0 m/s y 2 m/s, luego ya no existen datos menores a 57 dB y en 10 m/s los niveles superan 65 dB.

Nube de datos para viento SUR. Figura 1: Nubes de datos la información disponible durante el 2018. En el panel superior en color rojo se representa los datos correspondientes al día en tanto que en azul los datos nocturnos. En el panel del centro e inferior se muestra los casos con viento norte y sur respectivamente. 19

ARTÍCULO TÉCNICO

Separamos los datos, analizando en forma segregada aquellos que presentaron componentes de dirección norte y sur en el panel central e inferior respectivamente. Primero notamos que los vientos provenientes del norte son menos intensos y difícilmente superan los 6 m/s (21 km/hr), mientras que los vientos del sur presentan velocidades de hasta 12 m/s (43 km/ hr). Segundo, la cota inferior muestra un claro incremento conforme se eleva la velocidad del viento, tal como sucede con la nube de datos del ciclo anual. En definitiva, el nivel de ruido presenta un incremento del orden de 10 dB ante la presencia de velocidades de viento entre 0 y 10 m/s. Es interesante observar que ambos casos el contorno de la nube de puntos es triangular, siendo la forma del triángulo para el caso del viento sur más agudo y más extenso en la rapidez del viento que en el caso del viento norte. La forma de los triángulos indica que la rapidez del viento hace converger las medidas del nivel de ruido a valores aproximados de 63 dB con viento norte a unos 70 dB con viento sur. Para observar el comportamiento de la dirección del viento, los datos registrados para cada una de las 16 direcciones de viento que entrega el instrumento fueron agrupados mes a mes. En la Figura 2 se muestra el ciclo anual 2018 por periodos trimestrales. Los círculos de color rojo incorporados a cada gráfico, señalan la dirección predominante para cada periodo. El primer trimestre presentó vientos donde predominan los componentes sur y en segundo término aparecen los componentes este. Durante el segundo y tercer trimestre la dirección predominante presenta componentes de dirección norte con escasa presencia de viento este, y si bien el último trimestre del año presentó predominancia de vientos con componentes norte, se comienza a observar nuevamente mayor presencia de vientos sur y este. Se aprecia una tendencia estacional en la presencia de vientos, siendo predominantemente sur en verano y primavera, mientras que en otoño e invierno se vuelven predominantes los componentes norte. CONCLUSIONES La influencia del viento en los niveles de ruido ambien-

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Figura 2: Comportamiento anual 2018 de la dirección del viento, agrupando los datos por periodos trimestrales, desde el panel superior que corresponde al primer trimestre enero-febreromarzo, hasta el panel inferior que muestra el periodo octubrenoviembre-diciembre.

ARTÍCULO TÉCNICO

tal es significativa, incrementándose sustancialmente conforme se incrementa la velocidad del viento. Mediciones discretas de ruido ambiental que se realicen en presencia de viento norte, tendrán mayor estabilidad y presentarán menores fluctuaciones viento. Sin embargo, las mediciones que se realicen en presencia de viento sur serán susceptibles a velocidades de viento mayores, por lo tanto los resultados pueden verse influenciados por este fenómeno. Más allá de la dirección, sería importante establecer algún tipo de restricción frente a vientos de alta intensidad que incrementan el nivel obtenido y que no permiten una correcta caracterización de las emisiones de ruido de una fuente en evaluación. Los sistemas de monitoreo continuo de ruido y meteorología permiten estudiar la influencia de las condiciones ambientales en la propagación del ruido desde una fuente emisora hacia el entorno, de esta forma se puede validar y/o descartar escenarios de medición, además de eso, se puede recopilar antecedentes his-

tóricos que aportan al estudio caso a caso. Todas estas consideraciones son importantes dada la influencia que el viento tiene sobre los niveles de ruido ambiental que se obtienen de una fuente regulada y parece importante incluirlas en los instrumentos normativos, para, de esta manera, avanzar hacia una metodología de evaluación más objetiva y que permita obtener resultados más precisos en favor de la comunidad, así como también disponer de información válida para los proyectos de inversión. El presente trabajo en su completa extensión1 fue presentado en el proceso de revisión de la norma, e indica la necesidad de considerar como referencias válidas aquellas normativas que abordan esta problemática, como la de Suecia, la cual establece como no representativas las mediciones realizadas en presencia de vientos por sobre los 5 m/s e incluso, niveles en torno a los 40 dB no resultan válidos bajo la presencia de vientos superiores a los 2 m/s. c p Influencia_del_viento_sobre_ruido_ambiental.pdf

OPINIÓN

EMPRENDIMIENTO FEMENINO ES CLAVE EN LA REACTIVACIÓN Paula Cifuentes Torres

Directora Empoderadas y Marca Social

n estos tiempos ¿Cuántas mujeres podrán retomar el mundo laboral en pandemia? Las cifras aún no están claras, como decimos los periodistas es una noticia en desarrollo, por qué plantéo esta interrogante, pues la brecha de cuidado de las hijas e hijos es un factor clave. “Quiere quedarse en la casa”, esa frase hoy no es una decisión, para muchas es la única opción. Pues nos encontramos en un contexto donde las redes de apoyo se difuminaron, perdiéndose entre cuarentenas, retornos seguros y clases online. Sumemos a lo anterior, las brechas de cuidado y labores no remuneradas. En Chile, las mujeres destinan en promedio seis horas diarias al cuidado de la familia y del hogar, y los hombres menos de la mitad, tendencia que se mantiene cuando ellas trabajan además remuneradamente y ellos no. Ya sea ser jefa de familia o tener pareja implica labores extra en el hogar, coordinación de las tareas de la casa y de los hijos. Porque sin duda, la corresponsabilidad parental es un concepto que debemos insertar en el discurso y en la acción.

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Vía laboral

pasó desde un 8% a un 22%.

Dado el actual contexto, el emprendimiento en tiempos volátiles cobra fuerza como fuente de ingreso. Los despidos y la brecha de cuidado de las hijas e hijos de muchas mujeres

Hoy el desafío no es ser nuestra propia jefa, el desafío es conciliar en tiempos de emergencia los ingresos y la familia. Aquí el apoyo de políticas públicas con perspectivas de género se necesita más potente que nunca, así lo señala el Mastercad Index of Women Entrepreneurs (MIWE) que viene a confirmar que se necesitan medidas concretas para equilibrar oportunidades, fundando un futuro ahora.

Hoy el desafío es conciliar los ingresos y la familia

las desafiaron, tomando aquí el emprendimiento una fuerza poderosa como factor de salida laboral. Según datos entregados por el reporte Global Entrepreneurship Monitor (Gem) Mujeres y Actividad Emprendedora en Chile, las emprendedoras aumentaron aumentaron de un 10% a un 48% en 2016-2017 y la tasa de emprendimiento en etapas iniciales

Reconstruir el tramado social debe ir acompañado de una inversión potente de promoción de igualdad de género, financiamientos claves y capacitación en digitalización de negocios. Las cifras lo dicen por si solas, se generan 78 centavos de ganancia contra los 31 centavos que brindan los emprendimientos masculinos, según un estudio de Boston Consulting Group. El mayor desafío y logro de este camino redunda en mejores resultados sociales, en un modelo sostenible en el tiempo con perspectiva y verdadera integración de género. c p

JÓVENES CONSTRUYENDO FUTURO

Green Bricks www.greenbricks.cl greenbrickscl

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JÓVENES CONSTRUYENDO FUTURO

ARTICULANDO LA ECONOMÍA CIRCULAR

reen bricks, es una empresa regenerativa de triple impacto que nace el año 2018 con el propósito de reutilizar los plásticos de Chile y el mundo para transformarlos en productos con valor agregado para la industria del diseño, la arquitectura y la construcción sustentable. ¿Qué hacen?, transforman el plástico reciclado de sus propios puntos limpios, en materiales de construcción con diseño y de calidad, como revestimientos de muros y pisos, todo esto bajo un modelo de economía circular. El equipo de Green Bricks está conformado por 15 personas con diversas habilidades y competencias, todos comprometidos con el desarrollo de un modelo sostenible para nuestro planeta. En la actualidad tienen operaciones y ventas en Arauco, Región del Biobío y en Puerto Natales, Región de Magallanes y la Antártica Chilena. Actualmente están trabajando en el desarrollo una nueva unidad de negocio que contempla una triangulación entre el Estado, empresas con alto impacto ambiental en Chile y Green Bricks, con el fin de ayudar a las compañías a reciclar los plásticos que generan sus trabajadores y procesos. “Somos una empresa inscrita en el registro de emisiones y transferencias de contaminantes o RETC del Ministerio del Medio Ambiente. Esto nos permite ser un agente autorizado para certificar la gestión de residuos” dice Diego Cartes, director ejecutivo de Green Bricks. Gracias a esto, las empresas pueden revalorizar sus residuos plásticos bajo la norma chilena y transformarlos en nuevos productos con valor agregado para la industria de la construcción. Junto a esto, “estamos desarrollando una estrategia comercial para prospectar en las regiones que concentran el mayor porcentaje del mercado de la construcción en Chile”.

Para el desarrollo y crecimiento de su Startup han recibido financiamiento de CORFO, primero se adjudicaron el semilla 2018, luego un fondo de Fomento Biobío, bajo el programa “Innova región” en el 2019, también consiguieron el fondo de Corfo Semilla Expande 2020 y ganaron el Desafío Emprendedor de Banco de Chile. Además, obtuvieron un premio pecuniario del grupo G-100 al ser semifinalistas del programa de televisión “Nada te detiene” transmitido por TVN. “A la fecha hemos levantado alrededor de $150.000 de capital público-privado sin ceder participación”. Pero no solo es necesario el financiamiento para desarrollar una startup relacionada a la industria 4.0, asegura Diego, también es importante aprender sobre el ecosistema emprendedor en Chile y el mundo. Por eso aprendieron de instituciones y organizaciones como Udd Ventures, ASECH, SERCOTEC, INAPI, centro de desarrollo de negocios, Socialab, Cidere Biobío, programa mentorinn, Corparauco, Camara Chilena de la Construcción, y “hemos contado con el apoyo para desarrollar un trabajo en conjunto con la Municipalidad de Arauco en materia de reciclaje urbano”. Para el futuro tienen importantes proyectos por desarrollar, como la construcción de la primera ciclovía sustentable de América que estará localizada en Laraquete. Un proyecto de altísimo valor e impacto, logrando reutilizar más de 40 toneladas de plástico por km. construido. También continúan trabajando en la expansión y crecimiento de la organización, “pretendemos seguir replicando el modelo donde exista una mayor contaminación de plásticos, para luego escalar a nivel internacional comenzando por el mercado latinoamericano, incluso ya tenemos conversaciones con interesados en Italia y Nueva Zelanda”, asegura. c p

OPINIÓN

CONTROL DE RIESGOS EN TIEMPOS DE PANDEMIA Boris Valdés Gatica

Subgerente Medio Ambiente CMPC

e dedicado gran parte de mi vida a analizar riesgos, medidas de escalamiento y proponer instrumentos de control con el objetivo de saber “qué hacer” si el evento ocurriese y así minimizar los impactos. Pensaba que, salvar un complejo industrial de miles de millones, colaborar en un proyecto que marcó un antes y después en un país amigo, entre otras cosas, me prepararían para cualquier desafío. Sin embargo, no contaba con que una pandemia nos haría volver a aprender sobre una serie de aspectos entre ellos, el riesgo. Realizando un análisis de riesgos y, utilizando una metodología reconocida, noté que en nuestro diario vivir, al desplazarnos desde nuestros hogares al trabajo, tenemos 17 o más actividades donde podemos contaminarnos. Si llevamos cada una de estas a puntos de falla, contamos al menos 40. Fue así como me surgió la pregunta ¿cómo lograr que la gente reaccione y aplique controles a todo esto?. Pues bien, aquí es donde ingresa la gestión adaptativa y la necesidad de generar hábitos a corto plazo.

26 CELULOSA Y PAPEL 2021 - 1

Como seres humanos actuamos frente a estímulos externos y amenazas a nuestra vida. La protección a la continuidad laboral, a nuestras familias y a nuestros emprendimientos o negocios, se ha tornado prioritario, ya que estamos escuchando día tras día lo que sucede. Por ende aquello

ya que forman parte de los factores organizacionales, que son los que entregan las señales básicas de cómo actuar en estas situaciones, y hoy deben ser analizadas e implementadas a la brevedad. El liderazgo, como herramienta de concientización, es vital para que las personas puedan leer el entorno y realicen las acciones que se les solicitan.

Hoy, las palabras liderazgo y empatía afloran en su máxima expresión

Así mismo, la empatía, que también podría asociarse al efecto de neurona espejo, es vital para que una vez analizado e interpretado el escenario cambiante y amenazante, tome más fuerza y rapidez la incorporación de este nuevo hábito en nuestro diario accionar, para superar lo antes posible esta situación y retomar el curso normal de nuestras vidas.

que antes nuestro cerebro percibía lejano, hoy es parte de nuestro nuevo día a día, afectando la forma en que enfrentamos nuestras decisiones.

Es difícil traspasar en pocas líneas la autodisciplina, la colaboración mutua, la nueva forma en que enfrentaremos la globalización, el cambio de paradigmas que nos espera, la necesidad de tener líderes sencillos y pragmáticos y mirar a todas las profesiones u oficios como vitales. c p

Hoy, las palabras liderazgo y empatía afloran en su máxima expresión,

ARTÍCULO TÉCNICO

REDUCTION ON WATER CONSUMPTION ON A COOLING TOWER WITH THE APPLICATION OF A NOVEL BIOCIDE Anderson José Beber B. Sc. Chemical Engineer, Applications Project Manager Solenis Especialidades Químicas, Brazil This paper shows the results of the application of a novel mild oxidizer on a large cooling tower at a power plant in Southern Brazil. This cooling tower utilizes grey water (tertiary treated domestic sewage) as make up. With the application of this technology, there was an improvement in both microbiological control and corrosion rates. Additionally, the plant was able to increase concentration cycles from an average of 4.5 up to 6.5, resulting in annual savings of over USD400,000.

Abstract

hloramines have been used as mild oxidizer for many years. There are many known applications of this chemistry for a complete substitution of traditional strong oxidizers such as chlorine gas and sodium hypochlorite. A major advantage of chloramines is that they are more selective compared to the strong oxidizers. This feature makes it a very good candidate for industrial cooling water systems in which there is a high oxidant demand. Bromide Activated Chloramine (BAC), the microbiocide in this case study, was produced by the reaction under controlled conditions between sodium hypochlorite and ammonium bromide, both diluted in water. The result of this reaction is a unique biocide, BAC. BAC is a mild oxidizer that is very effective in controlling a wide range of biofilm producing microorganisms in recirculating cooling water process streams. The reaction is controlled by a specific piece of equipment which is designed to generate and slug dose the required amount of BAC into the cooling water system. This mild oxidizer does not exhibit some of the adverse effects that are often experienced with most commercially available oxidizers. For example, BAC controls microbiological growth at an overall lower system Oxidation Reduction Potential (ORP), resulting in improved corrosion control. BAC technology has been used to control microbiological growth for many years in the paper machines and paper production. In 2003, the United States Environmental Protection Agency (EPA) approved it as a substitute for chlorine as an oxidizer.OD MATERIALS AND METHODS BAC is produced from the stoichiometric combination of

ammonium bromide salt and sodium hypochlorite, described by Equation 1 below. NH4Br + NaOCl

[NH2Cl] Br+ Na+ + H2O Eq.(1) (Kiuru, 2011)

The reaction product, BAC, is a mild oxidizer which has the property of being a selective biocide. The reaction occurs on site, utilizing the specially designed BAC generating equipment. Figure 1 describes the on-site reaction and consequent dosage to the cooling tower basin. Once the BAC is produced, it is immediately dosed to the cooling tower basin. These slug dosages may vary from 2 up to 5 ppm BAC measured as total chlorine. The amount of BAC required is dependent on the cleanliness of the system, where fouled systems may require higher dosages. Also, since it is a mild oxidizer, as explained later it usually operates within lower ORP range compared to a strong oxidizer.

Figure 1: On-site production and dosage of BAC.

Biofilm formation – Figure 2 describes the 5 stages process of biofilm formation and migration to the bulk water.

ARTÍCULO TÉCNICO

Figure 2: Biofilm evolution and formation in an uncontrolled water system (Graphic by Peg Dirckx and David Davies, 2003, Center for Biofilm Engineering, Montana State University).

Whenever a system is not well controlled – and biofilm is formed – most strong oxidizers (such as chlorine dioxide, sodium hypochlorite and chlorine gas), will not have a high effectiveness on stages 3 and 4. The biofilm is formed from the production of exopolysaccharides (EPS) by bacteria and provides a natural protection for the bacteria. Once it is formed, this natural EPS layer consume most the strong oxidizer since it is not selective. Thus this strong oxidizer will hardly penetrate the biofilm to effectively attack the microorganisms. Due to the ability of being selective, BAC does not react with EPS and is able to penetrate the biofilm and attack the microorganisms. In fact, with proper application, BAC is capable of providing on-line clean-up of a bio fouled system. However, it is important to mention that the main objective is to avoid any kind of biofilm formation, by constantly controlling the key operating and key performance indicators. As described above, BAC dosage requirement is quite low compared to strong oxidizers in a fouled system. For this reason, the usage of BAC reduces significantly the amount of chlorinated and/or brominated organic materials and chloride residuals. If sulfuric acid is used to control pH, sulfate residual is also reduced. ORP Control Range – In most microbiological control programs using an oxidizing biocide, achieving a certain minimum oxidation-reduction potential, aka ORP, is essential to providing good microbiological control. Strong oxidizers are usually controlled to generate an ORP range between 400 – 600 mV, depending upon the chemical program. The greater the ORP level, the more effective the biocide is. The corrosivity of a cooling water system is primarily a function of the following variables: temperature, pH, ORP, dissolved solids (especially chloride and sulfate ions), and deposits (i.e., underdeposit corrosion) (Baron, 2012). However, high ORP values may result in higher corrosion rates. BAC is a mild oxidizer, generating a maximum ORP level of approximately 375 mV. The usual control range is between

28 CELULOSA Y PAPEL 2021 - 1

200 – 300 mV. The effectiveness and benefits of this lower ORP range will be detailed ahead, with the comparison on the usage of sodium hypochlorite and BAC at the selected cooling tower. Selectivity – The acting mechanism on how BAC is more selective is most likely due to its capacity to react with specific chemical bonds. Although the exact mechanism is not yet proven, it is believed that BAC is selective to react with: • •

sulphihydryl bonds (-S-H-) also called thiol bonds in the microorganism; disulphide bonds (-S-S-) between proteins in the microorganism;

This possible selectivity of BAC to break sulfur bonds can be compared to the ability of chloramines reacting with the same bonds (Peskin and Winterbourn, 2006). The redox reaction destroys and deactivates the various biochemicals inside the cell and stops the production of energy. This lack of energy for the microorganism cell leads either to death or cell release from the biofilm to the bulk flowing water. These cells which were previously entrapped in the biofilm will then react with BAC in the bulk flowing water. Very important, BAC is not consumed by other organic compounds. This is considered one the great features of BAC technology, especially in a fouled system or in cooling systems that suffer regular contamination. Also it is especially effective in cooling systems where the make-up water may have a high oxidant demand, for example, grey water or recycled water. POWER PLANT COOLING TOWER OPERATION A large power plant in the South of Brazil was selected for a case study with BAC as a substitute for sodium hypochlo rite, because of several concerns arising from high hypochlorite usage. Table 1 shows the operational data of the cooling tower at this power plant. Total power produced at this site is around 469 MW.

ARTÍCULO TÉCNICO

System volume Recirculating rate m Evaporation Total blowdown m Concentration cycles ∆T Make up rate m

m3 3 /h m3/h 3 /h 1 °C 1 3 /h

3000 24325 430 20 4.50 0.85 550

Table 1: Operational data of the cooling tower in study.

6 pm CaCO3 7 µS/cm ppm Cl 4 pm SO4 3 pm CaCO3 5 ppm CaCO3 3 pm SiO2 1 ppm NH3 1

THE CHALLENGES PRESENTED BY THE PLANT WERE: •

This power plant is located in an industrial/refinery area, where there is a local water and sewage company that provides grey water (treated and clarified sewage) as the make-up water to the cooling tower. As expected, this source of water has several components that in fact represent oxidant demand: organics and ammonia mostly. Table 2 describes the average condition of the make-up water. pH – Alkalinity p Conductivity Chlorides Sulfates p Total Hardness p Calcium Hardness Silica p Ammonia

– 20 ppm, depending upon the amount of chlorine demand present in the makeup water. This restriction chlorides + sulfates residual resulted in an average of 4.5 cycles of concentration.

.90 5 410 2 8 5 2 0 2

Table 2: Average chemical profile of the make-up water to the cooling tower.

Other important variables such as TOC, COD and suspended Iron unfortunately are not controlled by theppm solids plantFepersonnel. Because of the high oxidant demand in the make-up water, the consumption of sodium hypochlorite was quite significant. An average of 40,000 kg per month was quite common. Because of this high sodium hypochlorite consumption, large quantities of sulfuric acid were also necessary to maintain an adequate pH level and also for better performance of sodium hypochlorite. Sulfuric acid monthly usage was around 15,000 kg per month. However, even with this large consumption of sodium hypochlorite, the residual free chlorine was very low. Also typical ORP was around 350 – 400 mV which is low for good MB control using hypochlorite. This was caused by a major decision taken by the plant a few year back: to limit a maximum of 600 ppm of chlorides + sulfates in the cooling water. The plant established that this is the maximum desirable limit to avoid SCC (stress corrosion cracking). Our company did not agree with this upper limit based on the lack of historical information and failures. However, our company respected this guideline and used this to assess the benefits of BAC over sodium hypochlorite. According to the plant personnel, this limit was established in accordance between themselves and the equipment (surface condenser) provider. The consequences of this limitation on the chlorides + sulfates residual were frequent biological fouling of the surface condenser despite the large quantities of hypochlorite used. Typical sodium hypochlorite dosages varied in the range 6

• • •

Enhance cleanliness and reduce biofouling in the system, especially in the surface condenser tubes Reduce sodium hypochlorite and sulfuric consumption Reduce tower blowdown and consequently water consumption Reduce Cl and SO4 residuals in the recirculating water

Table 3 shows the average results for chemical testing in the recirculating water at the cooling tower. Note that even with a high sodium hypochlorite consumption, average free chlorine was not significant. Other important variables such as TOC, COD and suspended solids unfortunately are not controlled by the plant personnel. BAC PROPOSED DOSAGE A complete substitution of sodium hypochlorite (12% active) by BAC was presented along with elimination/reduction on 0.20 sulfuric acid dosage for pH correction. The objectives were: • • • •

Eliminate sodium hypochlorite dosage to the tower (sodium hypochlorite only necessary to produce BAC) Eliminate sulfuric acid consumption Water savings after concentration cycles change Better biofilm/sludge control in the system

The dosage was started in April 2015, after the set up and preparation of the plant. The control equipment was adjusted to produce BAC according to Equation 1. Also acid feed was stopped. pH – Alkalinity Conductivity Chlorides Sulfates ORP Total Hardness Calcium Hardness Silica Iron Free Chlorine

ppm CaCO3 µS/cm ppm Cl ppm SO4 mV ppm CaCO3 ppm CaCO3 1 ppm SiO2 ppm Fe ppm Cl2

7.50 – 7.90 90 – 280 1700 – 2200 200 – 350 420 – 520 350 – 400 300 – 400 80 – 280 55 – 75 0.4 – 0.9 0.1 – 0.2

Table 3: Average chemical profile of the recirculating water prior to the BAC dosage.

This new biological growth control program was designed to provide at least 3 ppm BAC (measured as total chlorine) during the feed cycles. The slug feed frequency was initially set for 3 times each 24 hours. Figure 3 shows the ORP 29

ARTÍCULO TÉCNICO

was very common to observe formation of biofilm almost in all areas. Not only was it possible to discern a much cleaner surface in the interior of the condenser, the cooling tower itself was also free of any kind of biofilm, sludge or suspended solids results. Figure 9 shows the surface condenser during the inspections in September 2014 and 2015. Figure 10 shows the cooling tower fill and basin during the inspection in September 2015. Figure 3: ORP profile during slug feeds of BAC.the BAC dosage.

profile with its typical spikes which correspond to the slug feed. Note that on each feed, a higher ORP is reached which is an indication that the system was becoming easier to treat and control. RESULTS AND DISCUSSION As described previously, on the immediate start of BAC usage, sulfuric acid dosage was interrupted. Figure 4 shows the pH profile before and after the BAC dosage start. Since there was an immediate interruption of sulfuric acid consumption, a very large reduction was observed on the average sulfate residual in the recirculating water. That represented a 41% reduction in sulfate concentration in the recirculating water.

Figure 4: pH profile before and after the BAC dosage start.

Once the sulfate residual was greatly reduced, the plant was comfortable in raising the concentration cycles for the cooling tower. This was not possible before since the plant was highly focused on keeping Cl + SO4 below 600 ppm. With the change of the oxidizer, the plant went from an average of 4.5 cycles up to 6.5 cycles, representing a reduction of 18% of water being lost to the blowdown. As described before, due to its mild oxidizing nature, the application of the chloramine resulted in a less corrosive environment. Once the chloramine dosage started, there was a reduction in average ORP as can be seen in Figure 7. This resulted in a reduction in 316 stainless steel corrosion rates, as shown in Figure 8, measured with corrosion coupons according to NACE and ASTM standards. The corrosion rate before BAC usage was below/on the limit for this metallurgy. However, the BAC provided an improvement of 20% reduction on 316 SS corrosion rate. The plant took its programmed shut down for maintenance and inspection in September 2015. This provided an opportunity to compare inspection findings on the surface condenser and cooling tower with the previous inspection findings from the turnaround in September 2014 (5 months before BAC start). The visual inspection showed an absolute improvement in biological control. In 2014, slime and biofilm was evident in the condenser and the cooling tower. In 2015 there was a complete absence of slime and biofilm as can be seen in Figures 9 and 10. In 2014 and in the previous years, it 30 CELULOSA Y PAPEL 2021 - 1

Figure 5: Sulfate reduction in the recirculating water.

Figure 6: Reduction on tower blowdown.

ARTÍCULO TÉCNICO

It is also very important to notice that during the application of this new technology the bacteria counts were always below 102 CFU/ml.

Figure 10: Cooling tower inspected in September 2015.

plant to pressure wash the condenser and cooling tower during turnarounds. For 2015, the plant decided no cleaning or flushing in cooling tower fill nor the condenser was necessary.

Figure 7: ORP residuals before and during the BAC usage.

In keeping with the objectives set by the plant prior to the biocide change, the direct savings in chemicals and water are tabulated below. However, it should be noted that there are other significant savings that are not captured here – improve condenser efficiency and elimination of cleaning costs.

Item B NaOCl consumption (kg/month) ~ H2SO4 consumption (kg/month) ~ Dispersant ~ Phosphonate Ammonium bromide Makeup water (m3/month) ~

efore 40000 ~ 15000 0 1400 ~ ~ 450 ~ 0 353,400 ~

After 4000 U U 800 350 ~ 2000 324,850 U TOTAL

Savings S$ 13,703/month S$ 4,263/month US$ 4,959/month S$ 11,523/month US$ 34,448/month US$ 413,376/year

Tabla 4: List of benefits with the application of BAC.

Figure 8: Reduction on 316 stainless steel corrosion rate (measured by standard corrosion coupons).

CONCLUSIONS The application of the new bromide activated chloramine provided the established objectives defined in the project. The mains observations and conclusions include: •

•

Figure 9: Surface condenser inspected in September 2014 and September 2015.

SAVINGS The observed data from the cooling tower showed many advantages on the application of the novel mild oxidizer technology compared to the previous period using sodium hypochlorite. Prior to BAC it was common practice for the

• • •

•

Greater selectivity of the new biocide for microorganisms and little or no consumption by other oxidant demand. In this specific case, especially ammonia and organics. Elimination of sulfuric acid usage. This allowed the system for a reduction of 41% in sulfate residual and the plant personnel felt more comfortable about past SCC failures. Reduction on hypochlorite consumption in about 90%. Lower ORP levels. And 50% reduction on 316 stainless steel corrosion rate. Overall cleanliness and virtually zero formation of biofilm. It was not necessary to perform any kind of flushing or cleaning on both the condenser and cooling tower. Increased cooling water concentration cycles from 4.5 to 6.5. c p

PERFIL ATCP

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PERFIL ATCP

PENSABA ESTUDIAR MEDICINA, PERO SE ENAMORÓ DE LA INGENIERÍA Ignacio Villouta Lavín Ingeniero Civil Químico

u vida completa ha estado en la Región del Biobío. Nació en Concepción, luego se mudó por trabajo a Los Ángeles, pero hace más de un año volvió para establecerse es San Pedro de la Paz, donde espera mantenerse por un buen tiempo. En su núcleo familiar son cuatro personas. Su pareja Francisca quién se dedica a la psicología educacional y dos niños. Vicente de nueve años y la pequeña Laura quien pronto cumplirá un año y medio de vida. Ahora esperan con ansias la llegada de un nuevo integrante a la familia. Ignacio nos cuenta que una de sus actividades favoritas para disfrutar en familia son los juegos de mesa, “es algo que nos entretiene mucho cuando estamos en casa, especialmente luego de la pandemia”. Además, le gusta disfrutar de actividades al aire libre y conocer nuevos lugares junto a sus hijos. Es un orgulloso ex alumno de la Universidad de Concepción, de donde se tituló el 2013 de Ingeniería Civil Química. Su vida profesional comenzó en la Planta CMPC Pulp en la ciudad de Laja, dónde fue ingeniero de procesos. “Es en este trabajo pude conocer con detalle los procesos productivos de la celulosa y el papel, que había estudiado en la Universidad”. Luego de eso volvió a Concepción para ejercer como ingeniero de ventas de desarrollo en INGER QUIMICA, empresa que se especializa en productos químicos para la industria del papel y la celulosa, entre otros. En este lugar, “he podido

integrar el proceso productivo y el vasto mundo de las aplicaciones químicas, además es interesante ser parte del desarrollo de innovaciones que buscan continuamente mejorar nuestros productos”. Nuestro socio cree que en su carrera como profesional ha tenido la suerte de compartir con buenos equipos de trabajo y con excelentes jefaturas, que le han dado la posibilidad de ser bastante autónomo en su ejercicio profesional. “Creo que esto último es fundamental para mantenerse motivado en el trabajo, aprender cosas nuevas y agregar valor a la organización”. Ignacio está convencido de que estar al día con las novedades de la industria es fundamental a la hora de ofrecer soluciones atingentes y efectivas. Fue por esta razón que decidió ser parte de ATCP, la cual conoce desde el año 2015 cuando comenzó a participar en los encuentros anuales de la industria. “Creo que formar parte de la Asociación se vuelve un puente muy relevante para lograr mis objetivos de desarrollo personal y profesional”. Cuando era pequeño, Ignacio confiesa que le gustaba la medicina, incluso fue algo que lo hizo dudar durante su primer año de universidad, pero al conocer su carrera, se dio cuenta que era lo suyo y hoy está feliz con el camino que escogió. Además del amor por su profesión, es un aficionado al cine, el deporte, el trekking y la cocina. c p

OPINIÓN

INTELIGENCIA ARTIFICIAL A VIVA VOZ Javier Mansilla Moraga Gerente General Krino

eguro que todos hemos mantenido una conversación con alguien que mostraba más interés por dejar en claro su punto de vista que por escuchar el nuestro. Todos tenemos una opinión, esto aplica en todo ámbito, opiniones sobre el trabajo, política, incluso sobre la forma de vestir del resto. Al ser humano le encanta expresar su opinión, algo que no siempre tiene un oído en la sociedad en que vivimos. Cuando comenzó Krino, era algo idealista, queríamos que todos las personas fueran escuchadas, encontrar un medio para transformar las opiniones de millones y que a través de la tecnología fueran tomadas en cuenta cómo una sola voz. Por otro lado, la industria lleva utilizando por años los mismos métodos: Focus Group, encuestas numéricas, etc., sin tomar en cuenta la opinión abierta (preguntas de texto) y cuando lo hacen, limitan las muestras a pequeños grupos no representativos. El tiempo y los recursos son limitados, ahí es cuando entra la tecnología y nos

34 CELULOSA Y PAPEL 2021 - 1

da la capacidad de cambiar las reglas del juego. Nosotros desarrollamos a través del uso de la Inteligencia Artificial y técnicas de Big Data, una plataforma que procesa millones de opiniones en minutos, logramos de-

Gracias al big data creamos una plataforma que procesa millones de opiniones en minutos tectar distintos grupos semánticos y conceptos clave, que permiten entender el sentimiento asociado a la opinión para tomar decisiones basadas en datos. Para lograr analizar toda la información, primero es necesario

recolectarla, esto nos ha llevado a desarrollar un ecosistema de plataformas interconectadas que capturan opiniones. Entre ellas contamos con; una plataforma de asistentes virtuales dinámicos, que gracias a la inteligencia artificial pueden dar respuestas diferenciadas, lo que permite asistir a trabajadores y clientes las 24 horas del día, Otra de las herramientas es una plataforma de social listening, que procesa las opiniones y detectan los sentimientos en ellas, junto a los conceptos claves asociados. Ante la pandemia mundial, lanzamos un bot que encuesta a los colaboradores de las empresas por Whatsapp y les hace preguntas que nos permiten medir el estado emocional, dar seguimiento y automatizar las encuestas de clima laboral. Al sentarnos a ver el panorama mundial, creemos con más fuerza en nuestra misión, hoy no solo es ayudar a escuchar a las personas, si no también, dar la capacidad a las empresas que trabajan con nosotros, de asistir a sus clientes de la mejor forma. c p

ARTÍCULO TÉCNICO

ANÁLISIS DE CONFIABILIDAD Y SEGURIDAD EN UN SISTEMA DE GASES Camilo Santelices G. 1, Claudio Zaror 2 1 2

Ingeniero Civil Químico UdeC Depto. Ingeniería Química UdeC

Resumen

n el proceso de producción de celulosa kraft se producen gases sulfurados volátiles, que revisten un alto grado de peligrosidad debido a que son tóxicos, corrosivos y explosivos. Éstos son conocidos genéricamente como TRS (por su sigla en inglés) y revisten un riesgo operacional importante, por lo que resulta crítico que el sistema encargado de captar y tratar estos gases sea lo más confiable posible. Todo sistema tecnológico posee riesgos, por lo que es fundamental establecer mecanismos robustos, con un enfoque práctico y sistemático, que permita prevenir las fallas o mitigar sus consecuencias. En este contexto, el trabajo presentado aquí propone un enfoque metodológico basado en la teoría de fallas para analizar los principales ejes causantes de fallas, a saber, diseño, error humano en la operación y mantenimiento. Analizando estos ejes se puede tener un diagnóstico de las posibles fuentes de falla, lo que, combinado con una matriz de evaluación de riesgo, permite priorizar los problemas encontrados, para proponer soluciones de forma comprensiva. Las soluciones propuestas se formulan teniendo en consideración conceptos de diseño inherentemente seguro, diseño amigable con la operación y mantención y buenas prácticas de ingeniería. Esta metodología fue validada en una planta de celulosa de la región, logrando identificar y jerarquizar posibles fuentes de riesgo en cada uno de los ejes e identificar medidas de prevención efectivas. La

metodología puede ser utilizada en diferentes niveles de profundidad y muestra un gran potencial para ser aplicada en otros sistemas dentro del proceso. OBJETIVO GENERAL Realizar un análisis de confiabilidad del sistema de gases CNCG OBJETIVOS ESPECÍFICOS • • • • •

Formular y aplicar metodología de análisis de confiabilidad y seguridad. Analizar las características de diseño de los equipos críticos del sistema de CNCG. Analizar la confiabilidad humana en la operación del sistema de tratamiento de CNCG. Analizar los protocolos de mantenimiento e inventario del sistema de CNCG. Identificar y priorizar medidas de mejoramiento de la confiabilidad del sistema de CNCG.

ANTECEDENTES CONFIABILIDAD La confiabilidad se define como la ausencia de fallas. Esta definición hace que en una planta de procesos 35

ARTÍCULO TÉCNICO

Figura 1: Curva de bañera, probabilidad de fallas.

químicos sea un ideal difícil de alcanzar y difícil de predecir. En un proceso complejo son muchos los elementos que pueden fallar. Normalmente la probabilidad de falla de cualquier elemento tecnológico se representa por la “curva de la bañera” (Figura 1). El primer periodo de alta probabilidad de falla se denomina mortalidad infantil, está asociado a piezas defectuosas y errores del diseño inicial, que deben ser solucionados con la experiencia y operación; el error humano también puede estar presente desde la construcción de la planta. Cerca de la mitad de la vida útil las fallas se denominan errores aleatorios, vienen principalmente de error humano en la operación o mantenimiento. Por último, hacia la parte final de la vida útil aparecen los errores por desgaste, pequeños errores en mantenimiento se hacen más notorios y críticos por el deterioro de los equipos. RIESGOS DE LOS TRS En el proceso proceso Kraft es inevitable la generación de gases sulfurados (TRS), estos gases además de un olor característico tienen propiedades que hacen compleja su manipulación. Por ejemplo, los TRS son inflamables y pueden producir explosiones fatales, especialmente si se encuentran mezclados con trementina. Los TRS tienen efectos en el cuerpo humano y otros 36 CELULOSA Y PAPEL 2021 - 1

organismos, que pueden variar desde olores molestos a desmayos y la muerte en altas concentraciones. Además los TRS son corrosivos, por lo que los materiales a usar en equipos y piping que manejen estos gases deben ser apropiados para evitar fugas. DISEÑO INHERENTEMENTE SEGURO La teoría del diseño inherentemente seguro tiene como objetivo eliminar o minimizar al máximo toda situación que podría causar daño. Entendiendo que la interacción hombre-máquina es siempre generadora de riesgo, ya que nunca se puede asegurar al 100% la realización sin errores de una operación en todo momento. El enfoque novedoso del diseño inherentemente seguro busca hacer las plantas más amigables con el usuario, de modo de facilitar el trabajo de los operadores y así reducir los riesgos de forma eficiente. Las formas en que se puede lograr una planta más amigable se resumen en 5 conceptos clave (Kletz & Amyotte, 2010). a. b. c. d.

Intensificación y minimización Sustitución Atenuación Limitación de los efectos mediante métodos pasivos e. Simplicidad

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Así el diseño inherentemente seguro constituye la forma más efectiva de reducir riesgos en una planta productiva. PRIORIZACIÓN DE OPORTUNIDADES DE MEJORA A partir de la aplicación de la metodología de diagnóstico propuesta se podría identificar una gran cantidad de oportunidades de mejora, para hacerlas manejables se deben ordenar y priorizar según su criticidad. Con este fin se usará una matriz de riesgo integral según la fórmula: V = P • (S+E) V: Valoración de criticidad P: Probabilidad de ocurrencia S: Severidad E: Extensión Las variables deben valorizarse entre 1 y 3, con 3 como el valor máximo de riesgo. En la severidad se deben considerar posibles consecuencias en las personas, medio ambiente o propiedad. Se consideran Vulnerabilidades Críticas todas aquellas posibles emergencias cuya valoración sea mayor o igual a 10. METODOLOGÍA DE ANÁLISIS La primera etapa debe ser de familiarización, donde se conocen las instalaciones en planta y se define el alcance y profundidad del análisis. El primer eje a analizar es diseño, aplicando las herramientas de diseño amigable e inherentemente seguro, permitiendo identificar los puntos de riesgo que podrían traer complicaciones en los otros dos ejes. En segundo lugar, operación y personas, aquí se analizan las instancias en que puede haber error humano. Es fundamental la interacción con los operadores que trabajan en las áreas, generalmente tienen mucho que aportar con su experiencia. Por último mantenimiento, cuyo objetivo es mantener la confiabilidad del sistema en el tiempo y por lo tanto resulta útil conocer las falencias y fortalezas en el diseño. Considerando que el mantenimiento para la con-

fiabilidad no es solo resolver las fallas, sino evitar que estas ocurran. Luego se clasifican los hallazgos usando la metodología de matriz de riesgo. CONCLUSIONES Se identificó que los equipos críticos para la confiabilidad del sistema de CNCG se clasifican en tres grupos: • Equipos impulsores de gases • Equipos de prevención de explosiones • Equipos que previenen la propagación de llama • Es importante que estos equipos estén debidamente identificados y sean conocidos por el personal. Además deben contar con programas de inspección apropiados, idealmente cada 3 meses. Es deseable que los equipos impulsores tengan un equipo de respaldo y al menos un equipo impulsor y una válvula de venteo accesibles desde zonas seguras. Las buenas prácticas de ingeniería recomiendan al menos tres equipos de prevención de propagación de llamas entre cada punto de incineración y fuentes de gases. Para minimizar el error humano las pantallas en sala de control deben mostrar información relevante, facilitando la toma de decisiones. Además, el sistema de CNCG debe contar con enclavamientos que no dependan de la acción de un operador para actuar. Equipos y cañerías que contengan CNCG deben estar identificados en terreno. Para el mantenimiento es fundamental la inspección regular de equipos críticos. Sin olvidar tomar precauciones respecto de cañerías y equipos que contengan CNCG como parte de los procedimientos de trabajo. Se identificó que una fuente importante de riesgo es la acumulación de condensados en cañerías de CNCG por la existencia de puntos bajos. Se determinó mediante la estrategia de priorización propuesta que un punto bajo podría ser un riesgo crítico para la confiabilidad y seguridad del sistema de CNCG. c p

NUEVA SOCIA

Años más tarde asumió un nuevo desafío en una productora de materiales de construcción, donde por primera vez trabajaba una mujer ingeniera. Como madre soltera y con una hija de solo tres años, se abrió camino en el área de la ingeniería de proyectos y llegó a trabajar en estudios conceptuales para Codelco. Siempre dispuesta a asumir nuevos desafíos, dedicó casi diez años a una de las empresas de ingeniería mas grande de Chile, Cadeldepe (ahora llamado Wood plc) donde participó en proyectos de medio ambiente, minería y celulosa. Hace dos años que es parte de Celulosa Arauco, donde se desempeña como superintendente de procesos de la nueva línea 3 del proyecto MAPA. A nuestra nueva socia le resulta particularmente emotivo volver, luego de 30 años, a ser parte de la construcción y puesta en marcha de una planta de celulosa. Claro que ahora el desafío en mucho mayor, a cargo de una jefatura y siendo la única mujer superintendente de la línea 3.

Ruth Bustos Cabrera Ingeniera Civil Química

omo hija de marino, nació en el Hospital Naval de Talcahuano, ciudad donde vivió para luego erradicarse durante 26 años en Santiago. Solo volvió a sus raíces para vivir junto a su madre en Arauco gracias a su incorporación en el proyecto MAPA. Es madre soltera de Valentina, de 22 años, quien heredó su amor por las matemáticas y estudia Ingeniería en Ciencias de la Computación en la USACH. Ruth es titulada de Ingeniería Civil Química en la UdeC y además completó las asignaturas del plan de magister de la misma carrera. Con más 30 años de experiencia laboral, se ha desempeñado en distintos rubros. Comenzó en el área de la celulosa recién egresado de la Universidad, luego se trasladó a Santiago para trabajar en investigación minera, trabajando entre otros en Chuquicamata.

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Me uní a la ATCP porque es un referente como medio de comunicación a la comunidad A lo largo de su carrera, recuerda a personas que han sido claves en su desarrollo profesional. Entre ellos sus mentores en la UdeC, Roberto Melo y José Parés. En el mundo de la minería a Antonio Luraschi y en medioambiente a Sebastián Videla. También a quien siempre confió en ella y fue un excelente jefe, David Miranda. “En la actualidad tengo que hacer mención de Héctor Araneda quien como gerente de MAPA ha puesto su confianza en mi en esta jefatura”. Ruth recuerda que conoció la ATCP desde la época de la universidad, “ya que era un referente como medio de información a la comunidad”. Por eso no dudó en incorporarse como una forma de apoyar “aunque sea con un mínimo aporte, al grupo de personas que permite a través de este medio transmitir lo que se hace en el rubro de la celulosa y papel”. c p

¡Bienvenida a ATCP Chile!

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TURNING PULP MILL METHANOL INTO A GREEN FUEL AND VALUABLE RAW MATERIAL Karin Bengtsson, Filipe Centenaro*, Felipe Ribeiro, Ana Souza, Randy Stern, Otavio Villanueva, Olle Wennberg, Anders Wernqvist

All from Valmet * Correspondence: filipe.centenaro@valmet.com

Abstract

any pulp mills still consider the methanol present in mill condensates as a waste byproduct of the pulling process. The methanol in mill condensate is either disposed through the effluent treatment or separated in the stripper of gas. The production of liquified methanol with lower moisture prior to control combustion. Recently, pulp mill methanol is also being considered for alternative applications, such as a possible green transportation fuel and internally for chlorine dioxide production. To meet the required quality for these application, additional purification steps are required, which involve reduction of the nitrogen and sulfur content and removal of ethanol and acetone. The benefits for these alternative applications are not only due to minimized environmental impact but also economical. 1. INTRODUCTION Keywords: Pulp mill Methanol; Methanol purification; low-NOx; green fuel; Chlorine dioxide raw material. TRODUCTION Most modern mills will use a condensate treatment system to remove the methanol from the digester and evaporator foul condensates. Figure 1 shows how condensates are handled in a modern mill. The treatment system involves a stripping column where the condensates flow counter current to either live steam or vapor from the concentrator. This releases the methanol into a gas form called stripper off gas (SOG). After some steps of heat recovery, that also reduces the moisture content of the gas to around 65% (or 35% methanol concentration), the SOG is sent to either incineration, typically to the lime kiln or to the recovery boiler, or to a liquid methanol system.

1.1 PROBLEMS ASSOCIATED WITH SOG INCINERATION Direct incineration of the SOG is not thermally efficient due to its high moisture content. It also needs to take place as the SOG is produced as the gases cannot be stored. Burning SOG in the lime kiln can have other negative impacts as the SOG will not be a constant flow, which will cause variation in the kiln temperature profile. These changes in kiln temperature profiles have often been associated with the formationof rings and reduced capacity and availability of the lime kiln (Tran 2016). Similarly, introducing more moisture in the recovery boiler increases the amount of flue gas to be handled, and flue gas volume is often a factor in the recovery boiler capacity and fouling tendencies. 1.2 PRODUCING LIQUID METHANOL Most large modern mills today use an enrichment and condensation system to produce liquid methanol (figure 2). The condensation process reduces the water content of the methanol to below 20% and liquified methanol can be

Figure 1: Condensate Handling and SOG production.

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easily stored for use as needed. Liquid methanol is also considered to be a green fuel and can be used to replace natural gas or oil either as part of the main fuel or as a start-up fuel. Several of the recent new pulp mills that can operate without any fossil fuel, use stored liquid methanol for start-up of combustion equipment. 1.5 ISSUES WITH UNTREATED METHANOL One problem with liquid methanol produced from SOG is the high nitrogen content, mostly as ammonium, and the sulfur content in the form of TRS. Incineration of SOG or untreated liquid methanol leads to higher NOX and SO2 emissions. Untreated liquid methanol has a very strong unpleasant odor, making handling more difficult. Commercially available methanol is primarily made from natural gas and is not considered a green (carbon neutral) fuel. Figure 3: The methanol purification technology was evaluated for continuous and long-term operation in an industrial environment.

important ones as they keep chlorine gas at trace levels. Production of chlorine dioxide using methanol basically follow the reaction shown in figure 5 in case of full oxidation of the methanol, with some variations of stoichiometry and additional byproducts depending on the technology (Colodette et al 2015).

Figure 2: Traditional Liquid Methanol System.

2. METHODS 2.1 PURIFYING PULP MILL METHANOL Valmet, in partnership with other industry partners, has developed and demonstrated a process to treat SOG before producing liquid methanol. Nitrogen and sulfur are removed from the SOG before the first condensing and water removal in the liquid methanol plant. A demonstration plant (figure 3) was installed in a Swedish pulp mill (Wennberg et al 2017). Different process configurations were evaluated to optimize the quality of the methanol and to demonstrate long term stable operation. Further purification of low-NOx methanol (to lower the content of ethanol and acetone) is shown to the right in figure 4. This will result in two different methanol grades that can be stored in different methanol tanks, one for the low-NOX methanol and one for the purified methanol. Both methanol grades may be used as valuable green raw material. The purified methanol can be used to produce bleaching chemicals to the pulp mill. Due to environmental restrictions, pulp bleaching using elementary chlorine is avoided and chlorine dioxide is mostly used instead. Chlorine dioxide can be produced by several different technologies, but the ones that use methanol as reducing agent are currently the most 40 CELULOSA Y PAPEL 2021 - 1

Figure 4: Low-NOX methanol plant with additional purification (minimum content of ethanol and acetone) for use in ClO2 plant.

3. RESULTS AND DISCUSSION The purification process uses sulfuric acid to convert ammonium into ammonium salts and promote separation of TRS components. The first plant has been operated for almost 4000 hours of trouble-free operation with over 99% ammonium removal. The nitrogen content of the liquid methanol was below 50 mg/l in some tests. Following the demonstration project, a full-scale methanol purification process was designed and is commercially available (Burelle et al 2018). NOX created when incinerating purified methanol can be kept at a minimum level - more than 95% of the fuel-NOX from methanol combustion will be reduced. For the lime kiln, this means that NOX from methanol in emissions will be reduced substantially. The extraction oil (red oil) contains sulfur and could be incinerated in the recovery boiler.

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Figure 5: Reaction showing reduction of NaClO3 with methanol in sulfuric acid solution to produce ClO2.

The results of long-term trials (Wennberg et al 2017, Burelle et al 2018), show that the low-NOX methanol purification (as per figure 5) prior to the methanol plant is required to remove ammonia, TRS, and turpentine (in red oil). Low-NOx methanol (after the methanol plant) may also be refined further to remove carbon compounds such as ethanol and acetone, using similar distillation technology as in traditional methanol plants. Through additional purification, more than 99% of the ethanol can be separated. Such 2-stage distillation is of interest when the methanol is to be used internally as raw material in the mill’s chlorine dioxide plant. The methanol is then used together with sulfuric acid to reduce sodium chlorate according to the reaction shown in figure 5. 4. CONCLUSIONS Methanol produced in a Kraft pulp mill can be transformed into a green fuel for the lime kiln or used as a start-up fuel for mills that want to further reduce or eliminate their usage

of fossil fuel. With upgrading, it can also be used for example in production of chlorine dioxide for bleaching of pulp. Other benefits include lower costs for effluent treatment, lower water consumption with additional condensate recovery and reuse and lower energy costs. Purified methanol can also be exported. Conversion of methanol into a liquid is well proven commercially available technology. Methanol purification is now well proven and ready for commercial applications. c p REFERENCES 1. Burelle R., Rodrigues D., Stern R., Wennberg O., Wernqvist A. (2018): Proceedings TAPPI Peers, Portland, Oregon, Oct. 28-31, 2018. ”Methanol, from waste byproduct to valuable fuel”. 2. Tran H. (2016): TAPPI Kraft Recovery Course, “Lime kiln chemistry and effects on kiln operations”. 3. Wennberg O, Gourdon M, Svensson M, Sjödin H, Nordlander T, Brücher J, Blomberg Saitton D (2017): International Chemical Recovery Conference 2017, Halifax, Canada, “Purification of SOG – An industrial demonstration”. 4. Colodette J.L., Gomes F.J.B. (2015): Branqueamento de polpa celulósica: da produção da polpa marrom ao produto acabado, Viçosa, MG. Ed. UFV, 2015. p. 355-365.

CARTA ASOCIACIÓN

in duda el 2020 será inolvidable. Como a muchas empresas, instituciones, gremios y organizaciones en general, la pandemia nos obligó a cambiar también a nosotros como asociación. La ATCP ha tenido que lidiar con desafíos impensados, poner en pausa muchas de sus actividades y enfrentarse a una incertidumbre que rodea al mundo en estos días. En medio de este vertiginoso camino, hemos decidido valorar las escasas certezas que nos quedaron. Por eso, queremos agradecer a los Directores el cambio de timón que le han dado a la ATCP, y, también a nuestros socios que se han mantenido conectados y siempre dispuestos a colaborar. Como medio de comunicación, sabemos que nuestros socios son lo más preciado y lo que nos da la razón de ser. Este 2021 tenemos muchos desafíos por delante, queremos conquistar a más lectores para nuestra revista, que a partir de este año y mientras continúe la pandemia, será publicada en formato 100% digital y amigable para quienes la lean. Además, será ampliamente difundida por email, y con un sistema de soporte que permitirá hacer seguimiento a sus lectores. Lamentablemente aún no lograremos vernos las caras en forma presencial, pero nos hemos adaptado a los nuevos desafíos digitales, lo que nos permitirá continuar con nuestros cursos y capacitaciones de forma remota. Entre ellos están los curso de física y química de la madera pulpable; curso de six sigma, yellow belt; curso de formación de equipos de alto desempeño y el taller Cems, monitoreo continuo de emisiones atmosféricas. Como todo el mundo, nosotros también hemos debido adaptarnos. Aunque detuvimos las operaciones el 2020, jamás hemos dejado de pensar en la importancia de mantenernos vigentes, informar y seguir con la misión de ser un puente de conexión para los profesionales de la pulpa y el papel. En ese contexto, es vital sentir el respaldo de personas como tú, que esperamos nos visiten e interactúen de forma permanente en nuestra página web, revista digital y redes sociales. Esperamos que durante el 2021 permanezcas activo como socio, participando con ideas, opiniones, artículos técnicos y noticias para publicar en nuestra revista. Además de participar en las distintas actividades que estamos programando para este año. Espero que cada uno de ustedes se mantenga saludable y con la esperanza de volvernos a encontrar en un futuro cercano. Saludos cordiales,

Álvaro Oñat Topali Presidente ATCP

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