Análisis del cumplimiento de los aspectos técnicos y legales, de las emisiones atmosféricas y calidad del aire en un caso de estudio de central térmica de ciclo combinado

Abstract

La contaminación atmosférica genera efectos que se manifiestan a corto y a largo plazo sobre la salud de las personas, aumentando el riesgo de producir enfermedades respiratorias y cardiovasculares; como la neumonía, el cáncer del pulmón y cardiopatía isquémica. Por ello, es necesario mitigar las emisiones contaminantes. Las Centrales de Ciclo Combinado que usan Gas Natural como combustible, generan emisiones contaminantes de NOx, SOx, CO, MP2,5, y MP10. Sin embargo, estas producen electricidad con una eficiencia energética de hasta el 58% en un proceso de dos etapas, los ciclos Brayton y Rankine. El proyecto de estudio “Central a Gas Natural Las Arcillas” se ubica en la comuna de Pemuco perteneciente a la Región del Biobío, es una Central de Ciclo Combinado a Gas Natural que ingresó al Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental (SEIA), ya que, cumple con el postulado “Centrales generadoras de energía mayores a 3 MW”, indicado en el artículo 3 del DS N° 40. El ingreso al SEIA fue a través de un Estudio de Impacto Ambiental (EIA), pues el proyecto puede generar algunos de los efectos señalados en los literales a, b, c y d del artículo 11 de la ley N° 19.300. Por eso, el objetivo general de este seminario de título es evaluar la pertinencia de la implementación de centrales generadoras de ciclo combinado a gas natural, en el marco legal de la Calidad del Aire y Emisiones Atmosféricas de acuerdo a un caso real en la Octava Región de Chile y realizar propuestas de medidas de mitigación para emisiones atmosféricas en este tipo de casos. La metodología consistió en la recopilación bibliográfica principalmente de las fuentes: Servicio de Evaluación de Impacto Ambiental, Biblioteca del Congreso Nacional y el Estudio de Impacto Ambiental (EIA) del proyecto en estudio. Posteriormente, se identificaron los requisitos, contenidos y estándares normativos que debe tener la caracterización de una Línea de Base, Modelación de emisiones atmosféricas, predicción de Impactos y medidas de mitigación para Calidad del Aire en un EIA. Luego se realizó la propuesta de medidas de mitigación; se recopilaron ejemplos de medidas de mitigación de proyectos similares en la página web del SEIA y del “Departamento de Medio Ambiente y Energía del Gobierno Australiano”, se buscaron innovaciones en la página web www.siencedirect.com y se usó como ejemplo el caso de minera “Los XVII Pelambres”; posteriormente, se analizaron todas las posibles medidas de mitigación, se escogieron las medidas más innovadoras que han demostrado efectividad y se descartaron las medidas más convencionales. Además, se analizó por separado un EIA ya aprobado “Central El Campesino”, esto sirvió como guía para asegurar que se hizo el análisis correcto en “Las Arcillas”. De acuerdo a la Línea de Base en el proyecto "Central Las Arcillas"; el período de datos meteorológicos cumplió con el año de mediciones en todas las estaciones y el período de los datos de contaminantes cumplió con el año de mediciones solo en 2 estaciones. El promedio del período y el percentil 98 del MP2,5 alcanzaron porcentajes de 80% y 96% de la norma establecida en el DS Nº12, en estaciones Charrúa y Pemuco, con 6 meses de monitoreo. Los contaminantes MP10, CO, O3, NO2 y SO2 se encuentran bajo el límite establecido en la normativa y bajo niveles de latencia. La velocidad del viento fue mayor en junio y julio. De acuerdo la modelación de emisiones atmosféricas, los modelos utilizados, California Puff Model(CALPUFF), California Meteorological Model-California Grid Model (CALMET-CALGRID) y Weather Research and Forecasting (WRF) cumplieron lo señalado por la normativa. De la comparación realizada entre la Línea de Base y la Modelación de emisiones atmosféricas que tendrá la central “Las Arcillas”, el único contaminante que presenta niveles de latencia es MP2,5. La dirección del viento aproximada fue: según las observaciones el viento se mueve desde el Sur y Sur-sureste, según lo modelado el viento se mueve desde Sur y Sur-suroeste. Respecto la predicción y evaluación de los impactos ambientales del proyecto “Las Arcillas”, se evaluó el valor de la componente ambiental y el carácter del impacto de acuerdo a lo normado. El MP2,5 supero el 80% de la norma pero se encontró que el valor ambiental para la componente “salud de la población “es de carácter Alto y el carácter del impacto de MP2,5 se evaluó como Negativo No significativo. El EIA menciona que “no será necesario proponer una medida de mitigación ya que no se generaran impactos negativos significativos asociados al proyecto”. Por otro lado, El Informe Consolidado de Aclaraciones, Rectificaciones o Ampliaciones (ICSARA) mencionó que “se han identificado impactos de carácter negativo: altos y medianamente significativos”, por lo tanto, se han propuesto 2 Medidas de Mitigación: 1) implementación XVIII de Cañones Nebulizadores junto a un Supresor de Polvo en los caminos no pavimentados en los que transitarán vehículos pertenecientes a la central, cuya medida ha probado ser efectiva en zonas mineras, 2) para reducción de NOx en la central de ciclo combinado, la medida consiste en la inyección de oxígeno puro en el proceso de combustión, por lo que solo se emitirá el NOx asociado al combustible utilizado; Uso de quemadores de bajo NOx; Inyección de agua o vapor a la cámara de combustión para bajar la temperatura y reducir el NOx térmico. Para concluir, en este momento no es factible instalar la central “Las Arcillas” en la localidad de Pemuco, porque se requiere aclarar en una ADENDA principalmente: el período de monitoreo de la Línea de Base, la modelación de MP2,5 secundario y la medida de mitigación propuesta. Sin embargo, en general si se podria instalar una Central de Ciclo Combinado a gas natural, pues los contaminantes CO, MP10, NOx, SO2 y la generación de O3 en la atmosféra se mantiene en niveles bajo el estado de latencia, por otro lado, el alto valor de MP2,5 en la Línea de Base que se observó en estación Charrúa y Pemuco, solo realizaron monitoreo durante 6 meses, por lo que no es un valor confiable

Air Pollution causes long and short-term impacts on public health, increasing the risk of respiratory and cardiovascular diseases; such as pneumonia, lung cancer and Ischemic heart disease. Therefore, it is necessary to mitigate emissions. Combined Cycle Power Plants which use natural gas generate atmospheric emissions of: NOx, SOx, CO, MP2,5, y MP10. However, they generate electricity with 58% efficiency, the process consists of two steps: Brayton and Rankine cycles. This seminar is about “Natural Gas Central, Las Arcillas”, located in Pemuco Commune in Biobio Region. This natural gas-powered plant is on the Environmental Impact Assessment System (SEIA by its Spanish acronyms) list of requirements for “Over 3 MW electric power generating plants”, as per DS Nº 40 Article 3 trough and Environmental Impact Assessment (EIA by its Spanish acronyms), the project may lead to effects, characteristics or circumstances listed in subsections a, b, c and d of the law Nº 19.300 Article 11. The general objective of this seminar is “To evaluate the pertinence of the implementation of electric power generating natural gas combined cycle plants, in the legal framework of the air quality and atmospheric emissions according to real case from eighth region in Chile and propose mitigation measures for atmospheric emissions” Methodology includes of compiling bibliography principally from: Environmental Impact Assessment System, National Congress Library (Biblioteca del Congreso Nacional) and “Las Arcillas” Environmental Impact Assessment. Then requirements, contents y normative standards were identified for Base Line, modeling of atmospheric emissions, impact predictions and mitigation measures; about air quality. Then proposals for mitigation measures were made; mitigation measures for similar projects were collected from SEIA web site and “Australian Government Department of the Environment and Energy”; innovations were searched on web site www.siencedirect.com, the case of mining “Los Pelambres" was used as an example; Subsequently all possible mitigation measures were analyzed, the most innovative measures that have demonstrated effectiveness were chosen and the most conventional measures were discarded. Also, an approved EIA “El Campesino” was analyzed separately, this served as a guide to ensure that correct analysis was done in “Las Arcillas”. XX According to analysis of Base Line realized in the project “Las Arcillas” period of meteorological data observed complied one year of measurements at all stations and period of the observed contaminants data complied one year of measurements only in 2 stations. Period mean and 98th percentile of MP2,5, reached percentages of 80% and 96% of the norm established in SD Nº 12. MP10, CO, O3, NO2 and SO2 are under the limit established in the regulations and under latency levels. The wind speed was higher in June and July. According to analysis of atmospheric emissions modeling, models used, California Puff Model (CALPUFF), California Meteorological Model-California Grid Model (CALMET-CALGRID) y Weather Research and Forecasting (WRF) complied with suggested for the normative. From the comparison made between the Baseline and the modeling of atmospheric emissions that "Las Arcillas" power plant will have, MP2,5. Approximate wind direction was: according to observations the wind moves from South and South-Southeast, according to modeling the wind moves from South and South-southwest. Respect to analysis of prediction and evaluation of environmental impacts of “Las Arcillas project”, it was evaluated according to the norm the value of the environmental component and character of the impact. MP2,5 exceeded 80% of normative but it was found that the environmental value for the component "population health" is of High character and the impact character of MP2,5 was evaluated as Negative Not significant. The EIA indicates that “will not necessary propose a mitigation measure, because will not generate negative impacts associated with the project”. On the other hand, ICSARA (Consolidated Report of Clarifications, Rectifications or Extensions) (Informe Consolidado de Aclaraciones, Rectificaciones o Ampliaciones) indicated “that have been identified character impacts negative: high and moderately significant", therefore, have been propose two mitigation measure. The mitigation measure proposed consist in the implementation of nebulizer cannons together with a dust Suppressor in unpaved roads in which vehicles belonging to the plant will transit, this measure have been show effective in mining zone. Another propose is to minimize emission of NOx in the Combined Cycle Center, the measure consist in the injection of pure Oxygen in combustion process, therefore, will emit only NOx associated with the fuel utilize; will use burners low NOx; will XXI injection water or steam to combustion camera for to decrease the temperature and reduce of thermic NOx. To conclude, at this moment it is not feasible to install the "Las Arcillas" power station in Pemuco, because it is required to clarify mainly in an ADENDA: the monitoring period of the Base Line, Modeling secondary MP2,5 and the proposed mitigation measure. In general, a Combined Cycle Power Plant could be installed, because the pollutants CO, MP10, NOx, SO2 and O3 formation remain at levels under latency state, on the other hand, the high value of MP2,5 in the baseline that was observed in Charrúa and Pemuco stations, only did monitoring for 6 months, so it is not a reliable value