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 APROVECHAMIENTO DE LOS RESIDUOS DE PILAS USADAS La Corporación “Pilas con el Ambiente” es el programa de posconsumo apoyado por la ANDI, cuyo objetivo principal es cerrar el ciclo de vida del producto (aprovechamiento y/o valorización de las pilas y las materiales que las componen), en beneficio del medio ambiente. La corporación reúne entre el 75-­‐80% de los productores y comercializadores de pilas a nivel nacional. ALMACENES ÉXITO S.A. ● COÉXITO S.A.S. ● ELECTTRON COLOMBIA SAS. ● ENERGÍA INTEGRAL ANDINA S.A. ● EVEREADY DE COLOMBIA S.A. ● FOTO DEL ORIENTE LTDA. ● GENERAL MOTORS COLMOTORES S.A. ● IMPORTADORA AMG S.A.S ● NACIONAL DE PILAS OCCIDENTE S.A.S. ● PROCTER & GAMBLE LTDA. ● RAYOVAC-­‐VARTA S.A. ● STARKEY LABORATORIES COLOMBIA LTDA. El programa “Pilas con el ambiente” está interesado en identificar alternativas de solución en estado avanzado de desarrollo, que permitan el aprovechamiento y/o valorización (por ejemplo reciclaje) de los componentes de las pilas usadas. •
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De llegar a identificarse una solución implementable, el programa adoptaría la alternativa bajo el modelo de proveedor de servicios; una vez validado el proceso de reciclaje u otras alternativas de aprovechamiento, se definirían conjuntamente las condiciones de trabajo. Se espera que la empresa solucionadora realice las pruebas necesarias o el desarrollo piloto para validar la solución, teniendo en cuenta los volúmenes especificados. Para este desafío no hay interés en realizar desarrollos tecnológicos conjuntos. En principio, los derechos de propiedad intelectual sobre la solución permanecerán en cabeza de sus desarrolladores, no se requiere ningún tipo de exclusividad para la explotación comercial de la misma. El programa está abierto a recibir propuestas de soluciones individuales, o conjuntas por medio de alianzas, Joint Venture, etc., que demuestren experiencia en el manejo de residuos similares. DESCRIPCIÓN DEL DESAFÍO Con el desarrollo de la electrónica de consumo se ha incrementado el uso de las pilas, y por lo tanto, el incremento de estas como residuo. El programa “Pilas con el ambiente” está interesado en identificar una alternativa diferente a la disposición en celdas de seguridad de las pilas usadas como residuo sólido, y que permita aprovechar y/o valorizar la mayor parte de los materiales que las componen. Se busca una alternativa de aprovechamiento y/o valorización que reduzca de manera significativa el impacto ambiental de los tres tipos de pilas más usados en el país (pilas alcalinas, pilas recargables y pilas de botón). CONTEXTO Acerca de las pilas usadas Las pilas usadas contienen diversos componentes, que pueden ser extraídos y reutilizados. Se busca una alternativa de solución integral o soluciones independientes para cada uno de los siguientes grupos de pilas, que corresponden a los más utilizados en el país: •
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Pilas alcalinas Pilas recargables Pilas de botón La alternativa de solución debe contemplar el proceso de segregación preliminar, en el caso de soluciones individuales para cada uno de los grupos. De acuerdo al nivel de riesgo y de composición promedio, actualmente los tipos de pilas se agrupan de la siguiente manera: 1) Pilas con elementos zinc, carbón y manganeso tienen un mayor potencial de aprovechamiento y representan aproximadamente el 80% del volumen. 2) Pilas con elementos níquel, cadmio y mercurio, lo que disminuye su potencial de aprovechamiento, y representan aproximadamente el 20% del volumen. Composición de los diferentes tipos de pilar: Tipo Zinc-­‐carbón Alcalina manganeso dióxido-­‐zinc Símbolo Químico % -­‐ peso Negro de acetileno 3 -­‐ 7 NH4Cl Cloruro de amonio 0 -­‐ 10 MnO2 Dióxido de manganeso 15 -­‐ 31 Zn Zinc 7 -­‐ 42 ZnCl2 Cloruro de zinc 2 -­‐ 10 Grafito 2 -­‐ 6 MnO2 Dióxido de manganeso 30 -­‐ 45 KOH Hidróxido de potasio 4 -­‐ 8 Zinc-­‐aire alcalino Zn Zinc 12 -­‐ 25 Componentes agua, cartón, plástico y otros 30 -­‐ 35 KOH Hidróxido de potasio 3 -­‐ 4 Zn Zinc 31 -­‐ 44 Al Aluminio <2 Co Níquel Metal Hidruro Níquel-­‐cadmio Cobalto como: metal, óxido, hidróxido 2.5 -­‐ 6.0 LiOH Hidróxido de litio 0 -­‐4 Mn Manganeso <3 Mischmetall La Lantano Ce Cerio NiOOH Níquel oxihidróxido 7-­‐14 Cd Cadmio 8-­‐14 KOH Hidróxido de potasio 5-­‐8 <3 Tamaño del problema El volumen estimado de recolección de pilas en Colombia para el año 2015 es de más de 300 toneladas y se espera que la solución presentada esté en capacidad de procesar al menos un 95% de dicho volumen. El solucionador debe tener presente que este volumen aumentará hasta más de 1.300 toneladas para el año 2021 con las pilas domésticas e incluso aumentar por encima de este valor al incluir otras categorías de pilas que tengan componentes similares a las pilas domesticas, dado el impacto de la ley de RAEES en Colombia, cuya implementación y reglamentación empezará a regir a finales del 2015. La solución presentada puede plantearse, mas no está restringida dentro de los siguientes escenarios: 1.
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Tratamientos térmicos: cementos y siderurgia. Hidrometalurgia u otros procesamientos que se estén aplicando en el exterior. Alternativas de exportación económicamente viables. Encadenamientos productivos asociados al posconsumo para el aprovechamiento de las materias primas resultantes del reciclaje de pilas (ejemplo: metalmecánica o extracción de metales a nivel local). Se tendrá preferencia por esquemas que permitan que la mayor parte de los componentes de las pilas usadas sean aprovechadas y/o valorizadas, así como soluciones que sean de mayor beneficio económico para el programa. Proceso actual El proceso actual para la disposición de las pilas recolectadas por el programa “Pilas con el Ambiente” contempla las actividades de transporte, acopio y aprovechamiento. El proceso inicia con la recepción de pilas usadas, utilizando los siguientes esquemas: •
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Canal comercial (contenedores, para que el consumidor final las deposite). Canal institucional (alianzas con los usuarios institucionales). Otros mecanismos equivalentes de recolección (campañas y jornadas de recolección). Las pilas reunidas en los puntos de recolección son transportadas a un centro de acopio por transportadores (operadores logísticos), donde se consolidan volúmenes y son posteriormente llevadas (mediante un transportador especializado en el manejo de mercancías peligrosas, que cumplen con todas las condiciones exigidas por el decreto 1609 del año 2002) para su disposición final, encapsulamiento y confinamiento en celda de seguridad. Estado del arte En 2014 el programa “Pilas con el ambiente” realizó un acercamiento con una empresa ubicada en Colombia para llevar a cabo un primer piloto mediante co-­‐procesamiento de las pilas alcalinas y zinc carbono, AA, AAA, mediante un proceso de fusión de chatarras ferrosas para producir acero, usando hornos con control de emisiones en el sector metalúrgico. Aunque los resultados de esta prueba establecieron que la implementación de esta técnica no tiene ningún riesgo para la operación metalúrgica y el ambiente, no se ha llegado a formalizar el aprovechamiento del residuo de pilas con estas características, debido a que hasta el momento no se han podido formalizar con la autoridad competente los permisos ambientales. En Estados Unidos y Europa se conocen casos exitosos de aprovechamiento basados en los siguientes procesos: •
Separación mecánica para posterior tratamiento: este procedimiento puede comprender tres fases sucesivas y se entiende como un pre-­‐tratamiento, además de una actividad complementaria al aprovechamiento local o externo, con potencial encadenamiento siderurgia y metalmecánica). 1. Clasificación de lotes por pilas recogidas (segregación). 2. Tratamiento mecánico: corresponde a la trituración mecánica de las pilas y su separación para distinguir productos ferrosos y no ferrosos, plásticos y cartón/papel. 3. Tratamiento posterior de partes fraccionadas: entre estas a la denominado “Black Mass” que se somete a un tratamiento (hidro-­‐metalúrgico o térmico). •
Procesos de aprovechamiento: 1. Digestión ácida y/o tratamiento hidro-­‐metalúrgico: consiste en la disolución parcial o total de metales en agua con ácidos o bases fuertes y extracción selectiva de metales para su uso como materia prima en la industria metalúrgica. Las etapas de este proceso son: § Molienda: trituración de la masa de pilas previa selección y limpieza. § Separación: tamizado que separa el polvo fino, separación magnética de materiales ferromagnéticos, como la carcasa de hierro, y de no ferromagnéticos, como las piezas de zinc, y separación neumática del papel y el plástico. § Lixiviación: separación de los metales en la fracción de polvos finos, mediante tratamiento ácido y posterior neutralización para separar sales metálicas. § Enriquecimiento: concentración de soluciones pobres por extracción líquido-­‐
líquido mediante disolventes orgánicos, y al mismo tiempo purificación alcalina. § Purificación: separación de sustancias acompañantes e impurezas por extracción sólido-­‐líquido y/o precipitación (en forma de hidróxidos o sulfuros, cementación). § Obtención: separación electrolítica del metal con ánodos insolubles (Zn, Cu). § Refinación: separación electrolítica del metal con ánodos solubles (Cu, Pb) 2. Piro-­‐metalúrgico o térmico: Involucra la transformación y separación de componentes a partir de un tratamiento térmico del residuo en medio reductor (combustión con coque) y separación de los metales volátiles. Las etapas de un proceso pirometalúrgico son: §
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Calcinación: desulfuración parcial o completa (calcinación total) del material de alimentación. Calcinación sinterizante: quemado del azufre con entrada de aire (transformación de los sulfuros en óxidos metálicos y gas SO2) con aglomeración simultánea del producto calcinado para la carga en hornos de cuba. Rotación del horno: enriquecimiento de óxido metálico mediante volatilización controlada (Zn). Fusión: separación de ganga (escorias), obtención de sulfuros metálicos de alto valor por combustión parcial del contenido de azufre o reducción de óxidos metálicos (PbO, ZnO) bajo combustión de coque con aportación de aire. Soplado: transformación de sulfuro metálico en metal en el convertidor. Refinación pirometalúrgica: eliminación, en las mezclas metálicas fundidas, del oxígeno, azufre, impurezas y metales acompañantes, por precipitación intermetálica, laboreo de escorias y/o volatilización. Empobrecimiento de escorias: procesamiento térmico de las escorias para obtener componentes metálicos. En este último existen experiencias del sector siderúrgico en las que se implementan dichos procesos como alternativa de co-­‐procesamiento, que ha sido explorado en Colombia. Regulación El programa de postconsumo está regulado por la resolución 1297 de 2010 del Ministerio de Ambiente, la cual debe ser tenida en cuenta por los solucionadores a la hora de presentar las propuestas. ESPECIFICACIONES DE LA PROPUESTA La solución que se busca con este desafío debe permitir el aprovechamiento y/o valorización (no está incluido transporte y acopio) de la mayor parte, o de la totalidad de los componentes de las pilas usadas. Características y/o atributos obligatorios La alternativa presentada debe tener en cuenta las siguientes características: J Alternativas de solución que aprovechen el 60% de los materiales extraídos de las pilas. J Demostrar el mínimo impacto ambiental en el proceso de aprovechamiento con respecto a alternativas tradicionales. J Contar con todos los permisos y licencias exigidos por la norma ambiental vigente, o demostrar que se cuenta con la capacidad para gestionarlos en un tiempo máximo de seis meses. J Garantizar la capacidad financiera y económica para implementar y mantener la solución. Características y atributos deseables La alternativa presentada debe tener en cuenta las siguientes características, que aunque no son obligatorias, son importantes y suman puntos a la hora de la selección final. K K K K K K K K Alternativa de solución que no requiera el proceso de segregación o clasificación. Es decir, que la solución sea integral para todas los tipos de pilas. Alternativa de solución auto sostenible para volúmenes desde 300 toneladas/año. Alternativa de activación en la cadena de valor para incrementar las cifras de recolección de pilas usadas 1. Presentar los certificaciones o acreditaciones por terceros que validen su experiencia ( puede ser nacional o internacional). Alternativa de solución que aprovechen el 95% de los materiales extraídos de las pilas. Alternativa de solución que genere y demuestre un mínimo de impacto negativo ambiental. Demostrar la aplicación de protocolos estandarizados en HSQ a lo largo de toda la operación. Preferiblemente una solución local. Características y atributos NO negociables La alternativa presentada debe tener en cuenta que las siguientes características no deben hacer parte de la solución presentada. 1
Apoyar en la gestión necesaria para que se pueda recuperar un mayor volumen de residuos de pilas. L L L L L Alternativa de disposición en celdas de seguridad de las pilas usadas. 2 Alternativas de solución sin pruebas comprobables de los resultados. Alternativas que incluyan niños en alguna parte del proceso. Que la operación de segregación sea realizada por personal NO capacitado y entrenado bajo los protocolos estandarizados en HSQ. Empresas reportadas o alguno de sus miembros en la lista Clinton. FASES CONTEMPLADAS PARA EL DESARROLLO DEL PROYECTO A partir de la identificación del solucionador o los solucionadores, se describen las fases a desarrollar: 1. Análisis de factibilidad de proponentes. 2. Evaluación y selección final de proponente. 3. Negociación entre empresas solucionadoras/programa de posconsumo y solucionador elegido sobre modelo de negocio, aprobación de presupuesto para pilotos, plan de trabajo. 4. Aprobación por parte de área jurídica de modelo de negociación planteado. 5. Aprobación de presupuestos para implementación de la solución. 6. Legalización de contrato. 7. Ejecución de contrato. Se estima iniciar la ejecución a principios de 2016. POSIBLES SECTORES EMPRESARIALES QUE PUEDEN DAR SOLUCIÓN AL PROBLEMA •
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Compañías interesadas en químicos en zinc y manganeso. Acerías y cementeras. Empresas de reciclaje en el exterior. Procesos de digestión ácida o química. Empresas de fundición, metalmecánica, químicos, gestión de residuos, gestión de residuos peligrosos. 2
Aunque se contempla que algunos subproductos, después de aplicada la alternativa de solución podrián ser dispuestos en celdas de seguridad, se espera que estos correspondan al menor porcentaje posible. CRITERIOS DE SELECCIÓN •
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Experiencia y capacidad del proponente para el manejo de este tipo de residuos. Nivel de avances de las licencias, cumplimiento de normas futuras. Efectividad de la solución según el volumen y nivel de aprovechamiento de pilas a gestionar. Calidad de la propuesta (que sea clara y coherente) . Viabilidad económica para la implementación de la solución. ¿CÓMO CONTESTAR AL RETO? 1. Se debe presentar una propuesta en el FORMULARIO DE REGISTRO DE PROPUESTA que contenga una breve descripción NO-­‐CONFIDENCIAL de la tecnología propuesta, que incluya el abordaje técnico con evidencias. 2. Describir el estado actual de desarrollo de la propuesta presentada. 3. Especificar el estado de la propiedad intelectual. 4. Demostrar la experiencia y capacidad de respuesta de la empresa en el eventual caso de ser seleccionada (incluir información que se considere relevante). PAUTAS DE CONFIDENCIALIDAD La solución propuesta es propiedad del solucionador que envía la información; al ser información NO-­‐CONFIDENCIAL, se entiende que no se está vulnerando propiedad intelectual de terceros, y se reitera que para esta fase del proceso no es requerido ni deseable que los proponentes compartan información confidencial de sus desarrollos.