Minimització de residus als laboratoris Miquel Rovira Departament d’Enginyeria Química CTM Centre Tecnològic

1. Minimització de residus als laboratorisMiquel Rovira Departament d’Enginyeria Química CTM Centre Tecnològic Terrassa, 22 de maig del 2008

2. INTRODUCCIÓ Equació IPAT: I = P. A .T I= impacte ambiental produït per l’ésser humà P=població A= PIB per càpita o Afluència, quantitat de productes o serveis consumits per persona T= impacte ambiental per unitat de producte/servei consumit

3. Residu: qualsevol substància o objecte del qual el seu posseïdor es desprengui o tingui la intenció o l’obligació de desprendre’s (Segons la Llei 6/1993, de 15 de juliol, reguladora dels residus) www.arc-cat.net/

4. Fabricar una pilota de 450 g, genera 1.7 kg de residus Pells, pèls, residus d’adoberia, banys esgotats de crom, llots amb sals, crom, sulfurs, colorants... Fabricar una bicicleta de 10 kg, genera 6 kg de residus Taladrines, residus metàl.lics, banys esgotats àcids, fangs d’hidròxids metàl.lics...

5. Històricament, no han existit massa incentius dirigits a la conservació dels recursos, però la situació actual exigeix canvis: - cada cop som més persones consumint més productes - es cosumeixen els recursos molt ràpidament - els abocadors queden saturats - problemes greus de contaminació

6. INTRODUCCIÓ Concentració contaminants Corba de Kuznet ambiental Renda per Càpita “Els residus són recursos són fora de lloc” Eugene Odum

7. Quantitat Toxicitat Dispersió/ dissolució Tecnologies end-of-pipe Prevenció/minimització

8. Costos PREVENCIÓ TRACTAMENT DISPOSICIÓ DISPERSIÓ Costos Legislació Sensibilització 1900 2000

9. MINIMITZACIÓ Reutilització/Reciclatge Valorització Tractament Disposició La disposició de residus, a més d’ésser l’opció de residus menys desitjable des del punt de vista mediambiental, també significa pagar per a comprar un recurs i tornar a pagar per desferse’n

10. Especials (Perillosos) No especials Classificació dels Residus Catàleg Europeu de Residus (CER) L’1 de gener de 2002 va entrar en vigor el nou Catàleg Europeu de Residus (CER) En el CER, els residus adopten una codificació de sis xifres (les dues primeres identifiquen el grup de residus, les dues següents el subgrup, i les dues últimes xifres el residu en qüestió). El format de la codificació és igual que en el Catàleg de residus de Catalunya, tot i que ambdós codis no tenen per què ser coincidents

11. MINIMITZACIÓ DE RESIDUS Operacions de reducció i reciclatge en origen que permeten la disminució de les emissions, en quantitat i/o perillositat i amb un balanç mediambiental favorable, que es generen en un procés productiu (Ordre de 9 de febrer de 1996 del Departament de Medi Ambient de la Generalitat de Catalunya)

12. MINIMITZACIÓ DE RESIDUS EN EL LABORATORI Reduir els residus inclou totes aquelles estratègies que aconsegueixen, en últim terme, disminuir la quantitat i/o perillositat de residus que caldrà tractar o dipositar en algun lloc. La minimització de residus redueix els riscos, millora la seguretat i protegeix el medi ambient. - la reducció de la quantitat de residus generats, per exemple, disminuint els reactius i material utilitzat. Així reduïm el consum de recursos i, conseqüentment, els residus que resulten de l’experiment - la reducció de residus perillosos; aquesta norma cal aplicar-la a tots els residus que es generen al laboratori, però, especialment, a aquells que són més perillosos tant per al medi com per a la nostra salut - la reducció de riscos, ja que la minimització de residus millora la seguretat al laboratori, perquè estarem manipulant menys quantitat de residus i menys perillosos.

13. PROBLEMÀTICA Els residus especials en petites quantitats, són residus tòxics i perillosos que són generats de manera dispersa pel territori en múltiples activitats, i que requereixen de tractaments específics per tal d’evitar efectes perjudicials al medi ambient. Es generen en qualsevol tipus d’indústria, en magatzems, en laboratoris, en activitats agrícoles, en comerços així com en les llars domèstiques. Actualment, existeix un desconeixement important del marc legal que afecta aquest residus i en moltes ocasions s’infravalora el seu impacte.

14. PROBLEMÀTICA La gestió d’aquests residus és complexa donat que ve condicionada per aspectes tècnics i econòmics, que fan inviable l’aplicació de vies convencionals de gestió, o sia són difícilment gestionables per les plantes de tractament de residus especials sense un reagrupament o condicionament previ, a més porten associada una problemàtica de deseconomia d’escala. Els residus provenen d’un gran nombre d’establiments la qual cosa dificulta el seu control, on són produïts de forma variable al llarg del temps, presenten una gran diversitat de forma que sovint són incompatibles entre ells i en moltes ocasions, els responsables de la generació del residu tenen un gran desconeixement del mateix.

15. MINIMITZACIÓ DE RESIDUS Gestió preventiva: Reducció en origen Reutilització en origen Reciclatge Gestió externa correcta Dins del propi centre

16. MINIMITZACIÓ DE RESIDUS Les accions de minimització no tenen com a objectiu la reducció absoluta dels residus generats, sinó la disminució de la quantitat de residus generats per unitat de producte

17. PLANS DE MINIMITZACIÓ 1- Suport equip directiu 2- Selecció equip 3- Selecció coordinador 4- Recollida dades 5-Tractament informació 6- Establiment opcions minimització 7- Evaluació opcions minimització 8- Implementació opcions minimització 9- CONTINUACIÓ Les accions de minimització de residus constitueixen un procés continu i cíclic

18. Manual de referència a Catalunya.

19. MINIMITZACIÓ DE RESIDUS Diagnosi prèvia / recollida de dades - Identificació de les tipologies de residus generats - Identificació dels residus més perillosos - Identificació dels generats en més quantitat - Detecció dels processos on es produeixen - Aplicació de les estratègies adients per no alterar els resultats dels processos, però per minimitzar els residus.

20. Realitzar reaccions químiques o altres operacions de laboratori a una escala més petita i, si pot ser, a microescala Sobretot en pràctiques docents en què, típicament, els experiments estan dissenyats en macroescala. A molts es pot aplicar aquesta estratègia fins a un 50%, mantenint el mateix rigor analític. Com a resultat s’obtenen menys residus, més seguretat per a qui manipula els productes i un consum menor de reactius. També es recomana utilitzar tècniques i equipament de microescala, que poden reduir l’ús de reactius fins a tres ordres de magnitud. Per exemple, en experiments convencionals amb sòlids que utilitzen de 10 a 50 g i aplicant tècniques de microescala poden reduir-se fins a 25-50 mg. Amb líquids, es pot passar de 25-100 ml a 100-200 μL.

21. Química a Microescala Com mantenir un ambient sense pol·lució i cóm manipular els residus químics, son matèries que preocupen cada dia més a tots els científics, educadors i públic en general. La millor manera de guanyar en aquesta tasca és eliminant la font de producció de residus a l’origen. Reduir l’ús de productes químics al mínim nivell en el qual una experiència pot fer-se amb èxit es coneix com Química a Microescala. http://www.uv.es/tcliment/Valencia/reducida.htm UNIVERSITAT DE VALÈNCIA

22. Química a Microescala: Exemples de la Universitat de València Fins el curs 1999/2000, la determinació de l'entalpia de neutralizació de un àcid fot i una base forta, es feia amb 100 mL de NaOH 1M i 100 mL de HCl 1M. Actualment s'està fent-ho amb 10 mL de cada reactiu. La reducció ha suposat un estalvi de el 90% de reactius. L'únic que hem fet ha estat reduir el tamany del calorímetre.

23. Química a Microescala: Exemples de la Universitat de València En la electròlisi d'el iodur potásic (KI) hem canviat la forma del tub en U acostant les dues branques, d'aquesta manera es redueix el volum de disolució de KI usat, però es te el volum necessari per a realitzar els assaigs posteriors. El tub s'ha fet amb un diàmetre interior menor, així es poden canviar els electrodes i les pinces, que al ser més petites son més fàcilment manipulables.  Abans:                                                                           Ara:

24. Química a Microescala: Exemples de la Universitat de València En la valoraciò àcid-base, els estudiants utilitzaven buretes de 25 mL . Des d'el curs 2000/2001,  els estudiants fan la valoraciò amb buretes de 10 mL. El propòsit era aprendre a valorar y heu han aconseguit amb un estalvi de el  60% en reactius i un estalvi en el temps de fer la práctica. 

25. Química a Microescala: Exemples de la Universidad de Granada http://www.ugr.es/~quiored/micro/equipos.htm

26. Química a Microescala: Beneficis 1. REDUCCIÓ AMB L’ÚS DE PRODUCTES QUÍMICS. 2. REDUCCIÒ EN LES DESPESES TANT DE COMPRA DE PRODUCTES COM DE RECOLLIDA I RECICLATGE. 3. AUGMENT CONSIDERABLE DE LA SEGURETAT I HIGIENE AL LABORATORI 4. REDUCCIÒ EN LA DURACIÓ DEL EXPERIMENT. 5. MENYS COST PER VIDRE TRENCAT. 6. MÉS ESPAI D’ENMAGATZEMATGE. 7. ESTALVIT DE TEMPS EN LA PREPARACIÒ DE REACTIUS. 8. MES MOTIVACIÓ I PREPARACIÓ PER ALS ESTUDIANTS         ·

27. Utilitzar equips analítics més sensibles Es tracta d’utilitzar sempre que sigui possible el millor equipament disponible. Si s’utilitzen adequadament equips més sensibles, es pot reduir l’escala de l’experiment i també disminuir els errors, reduint els reactius usats i, per tant, els residus generats. Reciclar i reutilitzar els materials sempre que sigui possible Igual que a la natura, on els materials es reciclen i tornen a esdevenir recursos, i sempre depenent de les necessitats dels experiments, productes o subproductes d’una pràctica, poden resultar reactius d’un altre. També, de vegades, de forma senzilla es pot recuperar un reactiu mitjançant una destil·lació. S’inclou dins d’aquesta estratègia la utilització, de forma preferent, d’instrumental de vidre o materials reutilitzables, però caldrà valorar en cada cas si és aplicable o no.

30. Recepció i gestió de mostres Sovint les mostres que es regalen als laboratoris es converteixen en residus a que no s’usen o s’empren parcialment. Establir una política de retorn de la porció sobrant de les mostres als clients. Acotar el millor possible les quantitats necessàries de mostres per a la realització de proves o anàlisis.

31. Substituir els productes químics perillosos quan sigui possible Substituir els productes més perillosos per altres que no ho siguin, el que també millorarà la seguretat dels laboratoris.

32. Per a una gestió adequada dels residus es fa necessari, diferenciar la gestió dels residus banals, de tipus urbà, o assimilables a municipals, dels residus perillosos i dels residus radioactius. Per a les deixalles banals, és millor organitzar un circuit de recollida selectiva de les diferents fraccions produïdes: paper i cartró, vidre no contaminat, plàstics recuperables, metalls, etc. Pel que fa als residus radioactius, existeix una normativa específica que estableix que la gestió interna és responsabilitat del laboratori, mentre que la gestió externa al centre s’ha de realitzar per una empresa autoritzada pel Consejo de Seguridad Nuclear (CSN). Cal recordar que actualment l’única empresa autoritzada és ENRESA. Segregar els residus és molt important per poder fer després un tractament adequat. La classificació es fa en funció de la seva perillositat, les seves propietats fisicoquímiques, les possibles reaccions d’incompatibilitat en cas de mescla i les possibilitats de tractament final.

35. Que no s’ha de fer….

36. Que no s’ha de fer….

39. Incompatibilitats entre residus

40. Incompatibilitats entre reactius

41. Sensibilització • Algunes accions per millorar el sistema de gestió de residus podrien ser, entre d’altres: • - Incorporar la segregació dels residus en els protocols de l’experiment, com a part del mateix experiment i incorporant, també, els seus riscos potencials • - Incorporar la gestió dels residus dins del contingut docent de les pràctiques, fins i tot com a possible matèria per a exàmens • Explicar abans d’entrar al laboratori la gestió dels residus que es generaran al fer les pràctiques, introduint totes les estratègies a seguir per a una correcta gestió dels residus que s’hi produeixen. • Fer exercicis demostratius o passar videos.

42. Compres Les Bones Pràctiques en la utilització i manipulació dels productes estan encaminades a reduir el consum innecessari de matèries primeres i evitar al màxim la generació de residus deguts a un mal ús. En general, es tracta de tenir la menor quantitat i diversitat de extern o preparats al mateix centre i tenint en compte les necessitats de manipulació des que els productes entren al centre fins que en surten. Una gestió deficient de les compres significa: • Consum innecessari de recursos • Augment de la quantitat de residus generats per caducitat dels productes • Increment del risc ambiental ja que, en el cas dels productes perillosos, s’estaran transportant i emmagatzemant més quantitat de producte del que és necessari.

43. Una gestió deficient també suposa una elevada despesa econòmica que es podria evitar ja que, al cost superior de la compra, cal afegir-li el cost de la gestió dels residus que es produeixen en manipular més productes o en caducar l’excés no utilitzat d’aquests. Segons l’American Chemical Society, els productes químics no utilitzats poden arribar a constituir més del 40% dels residus generats en un laboratori; Per residus biològics aquest percentatge disminueix en gran mesura.

44. Una gestió deficient també suposa una elevada despesa econòmica que es podria evitar ja que, al cost superior de la compra, cal afegir-li el cost de la gestió dels residus que es produeixen en manipular més productes o en caducar l’excés no utilitzat d’aquests. Segons l’American Chemical Society, els productes químics no utilitzats poden arribar a constituir més del 40% dels residus generats en un laboratori; Per residus biològics aquest percentatge disminueix en gran mesura. - Cal centralitzar les compres en una sola persona.

45. Si podem, triarem un producte d’iguals característiques o propietats, però menys agressiu amb el medi i les persones. Publicar un llistat de productes mediambientalment menys agressius és una eina molt útil per facilitar la substitució de productes. És convenient utilitzar fulls de dades de seguretat, incloent-hi els riscos que comporta per al medi, per als qui el manipulin o per a l’entorn, així com els requisits d’emmagatzematge, manipulació i ús. És molt important que el proveïdor disposi de contenidors retornables (normalment són metàl·lics i estarem minimitzant els envasos generats), si accepta productes que no hagin estat encetats i no estiguin caducats, si pot subministrar petites quantitats de productes en un espai curt de temps, etc.

46. - No deixar l’aixeta oberta durant el rentat del material analític - Aprofitar llum natural - Programa manteniment instal.lacions • - Aillament tèrmic parets i finestres • - Millorar enllumenat (reducció fins el 40%) • Detectors de presència, sectorialització enllumenat • Sistemes climatització eficient • - Reguladors de flux, atomitzadors • - Bombes elèctriques de buit • - Equips de refrigeració d’aigua de circuit tancat Gestió de l’aigua i de l’energia

47. LABORATORI MODEL

48. LABORATORI MODEL Atenent a la situació actual de les pràctiques de laboratori als centres docents del nostre país, cal fer esforços adreçats al control rigorós del seu cicle de vida, tenint en compte per exemple: els tipus de productes a emprar en l'elaboració de protocols, mesures de seguretat necessàries així com la generació i tractament dels residus resultants. L'objectiu perseguit en l'elaboració d'aquest Manual és doble: - Elaborar una col·lecció de pràctiques de laboratori ambientalitzades de diferents àrees de coneixement/assignatures. - Establir i exemplificar una metodologia que ajudi a abordar el disseny, així com el redisseny de pràctiques de laboratori, mitjançant l'establiment d'indicadors.

49. Pràctiques laboratori ALUMNAT Apropament a la realitat Nous coneixements

50. Matèries primeres Energia Aigua Pràctiques laboratori ALUMNAT Ambientalitzacíó Residus Emissions Productes