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Revista Científica Ciencias Ingenieriles (2024)
Vol. 4, Núm. 2, pp. 58 – 65
https://doi.org/10.54943/ricci.v4i2.513
ISSN: 2961-2357(En línea)
ISSN: 2961-2446(Impreso)
ARTÍCULO ORIGINAL
Evaluación del impacto ambiental al emplear CO2 generado por
fuentes fijas en sustitución del H2SO4 para neutralizar aguas
residuales textiles
Evaluation of the environmental impact of using CO2 generated by fixed sources to replace H2SO4 to neutralize
textile wastewater
• Mercedes, Arbona 1 • Isabel, Cabrera 2 • José, Fabelo 3 • Elena, Rosa 4 • Zuidery, Macias 5
1 Universidad Central Marta Abreu de las Villas, Santa Clara, Cuba
Correo electrónico: marbona@uclv.cu
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1096-7648
2 Universidad Central Marta Abreu de las Villas, Santa Clara, Cuba.
Correo electrónico: icabrera@uclv.edu.cu
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5307-1502
3 Universidad Central Marta Abreu de las Villas, Santa Clara, Cuba
Correo electrónico: fabelo@uclv.edu.cu
ORCID: http://orcid.org/0000-0002-2144-6701
4 Universidad Central Marta Abreu de las Villas, Santa Clara, Cuba.
Correo electrónico: erosa@uclv.edu.cu
ORCID: https://orcid.org/0000E-0002-5371-0976
5 Oficina Nacional de Administración Tributaria, Santa Clara, Cuba.
Correo electrónico: zuidery@nauta.cu
ORCID: http://orcid.org/0009-0003-9167-4325
Recibido: 19 Julio del 2024 / Revisado: 26 Julio del 2024 / Aprobado: 28 julio del 2024 / Publicado: 28 de agosto del 2024
RESUMEN
El clima a nivel mundial está cambiando debido a las emisiones de gases de efecto invernadero. El CO2 proveniente
de las fuentes fijas en los procesos vinculados a la textilera “Desembarco del Granma” impacta negativamente sobre
la industria y su comunidad aledaña. Para mitigar el impacto de este gas se propone su uso en la neutralización de
aguas residuales. El objetivo de este trabajo es evaluar el impacto ambiental que provoca el empleo del CO2
generado por las fuentes fijas en la sustitución del ácido sulfúrico para neutralizar aguas residuales textiles. Se
empleó el software Sima Pro 9.0.0.49. La unidad funcional fue el tratamiento de 60 m3/h de agua residual. Los
límites del sistema fueron los que enmarcan las dos fuentes fijas de emisiones de gases (generador de vapor y
calentador de aceite) y la primera sección de la planta de tratamiento de residuales líquidos que comprende hasta la
neutralización. Para cuantificar las cantidades de CO2 y ácido sulfúrico se usaron balances de masa. La huella del
carbono es 5113,96 kg de CO2 equivalente para el proceso actual y 1112,82 kg de CO2 equivalente cuando el CO2
se usa para sustituir el H2SO4 en el proceso de neutralización, lo que representa una disminución del 78,24 %. Se
demuestra la factibilidad ambiental de la sustitución del ácido sulfúrico por el CO2 ya que habrá una disminución
de 69,1 puntos para el proceso total en cuanto a las categorías de daño y de 4001,14 kg de CO2 equivalente.
Palabras claves: Cambio climático; dióxido de carbono; neutralización.
ABSTRACT
The global climate is changing due to greenhouse gas emissions. The CO2 from fixed sources in the processes linked
to the “Desembarco del Granma” textile factory negatively impacts the industry and its surrounding community. To
mitigate the impact of this gas, its use in the neutralization of wastewater is proposed. The objective of this work is
to evaluate the environmental impact caused by the use of CO2 generated by fixed sources in the replacement of
sulfuric acid to neutralize textile wastewater. Sima Pro 9.0.0.49 software was implemented. The functional unit was
the treatment of 60 m3/h of wastewater. The limits of the system were those that frame the two fixed sources of gas
emissions (steam generator and oil heater) and the first section of the waste liquid treatment plant that includes
59 | P á g i n a
neutralization. To quantify the amounts of CO2 and sulfuric acid, mass balances were used. The carbon footprint is
5,113.96 kg CO2 equivalent for the current process and 1,112.82 kg CO2 equivalent when CO2 is used to replace
H2SO4 in the neutralization process, representing a 78,24 % decrease. The environmental feasibility of replacing
sulfuric acid with CO2 is demonstrated since there will be a decrease of 69,1 points for the total process in terms of
damage categories and 4001,14 kg of CO2 equivalent.
Keywords: Climate change; carbon dioxide; neutralization.
1. INTRODUCCIÓN
Los principales mecanismos de contaminación
atmosférica son los procesos industriales que
implican la combustión, tanto en industrias
como en automóviles y calefacciones
residenciales, que generan dióxido y monóxido
de carbono, óxidos de nitrógeno y azufre, entre
otros contaminantes. La contaminación
atmosférica puede tener carácter local, cuando
los efectos ligados al foco se sufren en las
inmediaciones del mismo, o planetario, cuando
por las características del contaminante, se ve
afectado el equilibrio del planeta y zonas
alejadas a las que contienen los focos emisores.
Los gases de escape generados en los procesos de
combustión se denominan gases de combustión.
Su composición depende del tipo de combustible
y de las condiciones de combustión. Muchos de
los componentes de los gases de combustión son
contaminantes del aire.
El mundo industrializado ha conseguido que la
concentración de los gases de efecto invernadero
haya aumentado desde el siglo pasado, (López,
2013). Un mecanismo clave para mitigar dicho
impacto es reducir considerablemente las
emisiones de CO2 a la atmósfera, (Liu, 2021). El
cambio climático global genera un gran interés
en las tecnologías relevantes para la captura de
CO2. Este gas es incoloro e insípido y se genera
en todos los procesos de combustión y durante la
respiración. Debido a su propiedad de filtrar el
calor radiante, es una contribución importante al
efecto invernadero. En Cuba existe un Plan del
Estado para el enfrentamiento al cambio
climático, conocido como Tarea Vida.
En la textilera “Desembarco del Granma” existe
una planta de tratamiento de residuales líquidos
que consta de etapas físicas, químicas y
biológicas. En la etapa química se neutralizan las
aguas alcalinas provenientes de los procesos
tecnológicos principales. En estos momentos se
emplea como agente neutralizante el ácido
sulfúrico, pero el mismo es corrosivo y puede
producir graves quemaduras en los ojos, la piel e
irritar las mucosas. En contacto con productos
orgánicos los deshidrata y carboniza, llegando en
ocasiones a incinerarlos. Es considerado un
agente tóxico para la vida acuática. En el suelo
puede disolver algunos minerales, deteriorando
las características de este, (Uibu y col., 2014).
Teniendo en cuenta las características del H2SO4
se valora su sustitución por CO2 para neutralizar
las aguas residuales alcalinas de la textilera. Al
emplear el CO2, emitido por los procesos de
combustión del generador de vapor y el
calentador de aceite (fuentes fijas) de la textilera
“Desembarco del Granma”, en la neutralización
de las aguas residuales se mejorará la calidad de
las mismas y a su vez estas aguas tratadas podrán
retornar a los procesos tecnológicos principales,
dando muestras de la economía circular en la
industria considerada en esta investigación.
Dentro de las necesidades de ajuste del pH, es
posible encontrarse con aguas con pH muy
elevados. Por ejemplo, aguas residuales con
valores entre 9 y 13, debido a un alto contenido
en iones (OH-). El CO2 reúne los requisitos
necesarios para justificar su empleo en la
neutralización de las aguas residuales. En La
neutralización con CO2 es una forma sostenible
de reducir el pH del agua, ya que no solamente
evita la formación de sales residuales como
cloruros o sulfatos, sino que contribuye a que el
CO2 quede fijado en el agua en forma de
bicarbonatos, evitando así su emisión a la
atmósfera, (Pallé, 2018, Schulz y col., 2006). En
la mayoría de los casos, los causantes de estos
niveles son los hidróxidos de sodio y de calcio.
Cuando esto sucede, al usar CO2 en lugar de
otros ácidos minerales, este reacciona
directamente con el hidróxido correspondiente
formando primero carbonatos y a continuación
bicarbonatos, logrando reducciones de pH,
(Pichler y col., 2020).
La huella de carbono se puede definir como el
conjunto de emisiones de gases de efecto
invernadero producidas, directa o
indirectamente, por personas, organizaciones,
productos, eventos o regiones geográficas, en
términos de CO2 equivalentes. Es una
herramienta muy útil de gestión para conocer las
conductas o acciones que están contribuyendo a
aumentar las emisiones, cómo se pueden mejorar
los recursos y hacer un uso más eficiente de ellos.
La huella de carbono surge como una medida de
cuantificar y generar un indicador del impacto
que una actividad o proceso tiene sobre el cambio
climático, más allá de los grandes emisores,
(Salas y Condorhuaman, 2009, Shahabadi y col.,
2010). La huella de carbono es un indicador
ambiental que refleja la cantidad de gases de
efecto invernadero (GEI), expresada como CO2
equivalente, que es emitida directa o
indirectamente como consecuencia de una
actividad determinada. Aunque es habitual
60 | P á g i n a
enfocarse en el CO2, no debe olvidarse que
existen otros gases que también provocan el
efecto invernadero, como son el CH4 o el N2O.
Para tener en cuenta la contribución de cada gas,
existe un parámetro denominado Potencial de
Calentamiento Global o GWP, (del inglés,
Global Warming Potential) que compara el poder
de calentamiento de una masa de ese gas de
efecto invernadero con el poder de calentamiento
de la misma masa de CO2, para así poder
expresar el efecto conjunto de estos gases en la
misma base de medida, denominada CO2
equivalente (CO2 e), (Espíndola y Valderrama,
2012, Sosa y Bolufé, 2019).
El objetivo de este trabajo es evaluar el impacto
ambiental que provoca el empleo del CO2
generado por las fuentes fijas en la sustitución del
ácido sulfúrico para neutralizar aguas residuales
textiles.
2. MATERIALES Y MÉTODOS
Para evaluar el impacto de determinados
productos en el medio ambiente, el instrumento
elegido puede ser el Análisis del Ciclo de Vida
(ACV). Esta metodología estandarizada y con
fundamentación científica constituye cada vez
más la base de los procesos de desarrollo,
relacionados con el comportamiento
medioambiental. Los ACV también desempeñan
un papel importante en el contexto normativo.
Para esta investigación se usó la metodología del
ACV.
2.1. Definición del objetivo, alcance del
estudio y análisis de inventarios
La unidad funcional fue el tratamiento de 60
m3/h de agua residual. Los límites del
sistema son los que enmarcan las dos fuentes
fijas de emisiones de gases (generador de
vapor y calentador de aceite) y la primera
sección de la planta de tratamiento de
residuales líquidos que comprende hasta la
neutralización. El escenario 1 se refiere a la
situación actual donde todos los gases
emitidos por las fuentes fijas son expulsados
a la atmósfera y el agua residual se
neutraliza con ácido sulfúrico y el escenario
2 considera que el dióxido de carbono es
separado de las emisiones gaseosas y se
emplea en la neutralización del agua
residual en sustitución del ácido sulfúrico.
En las figuras 1 y 2 se representan los
diagramas de límites del sistema para los
escenarios 1 y 2. Para realizar los
inventarios se tuvieron en cuenta los
balances de masa y energía a partir de los
consumos históricos de la textilera y la
información aportada por especialistas de la
entidad, así como las mediciones
experimentales de los gases emitidos por las
fuentes fijas, (Arbona, 2020). Dichas
mediciones experimentales se realizaron
con el equipo GASBOARD-3800P, que es
un analizador portátil de gases de
combustión. El instrumento puede usarse en
variedad de lugares donde existan
chimeneas de generadores de vapor,
calentadores de aceite y otras fuentes
estacionarias de contaminación.
Figura 1
Diagrama de límites del sistema para el escenario1 (actual)
Generador de
vapor
Calentador de
aceite
Combustible
Aire
Agua
Gases de
Combustión
Vapor de
Agua
Aceite frío
Combustible
Aceite
caliente
Gases de
combustión
FUENTES FIJAS DE EMISIONES DE
GASES
PLANTA DE TRATAMIENTO DE
RESIDUALES
Etapa de
Neutralización
Agua residual
neutralizada
Agua residual
ATMÓSFERA
Ácido Sulfúrico
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Generador de
vapor
Calentador de
aceite
Combustible
Aire
Agua
Gases de
Combustión
Vapor de
Agua
Aceite frío
Combustible
Aceite
caliente
Gases de
combustión
FUENTES FIJAS DE EMISIONES DE
GASES
PLANTA DE TRATAMIENTO DE
RESIDUALES
Etapa de
Neutralización
Agua residual
neutralizada
Agua residual
ATMÓSFERA
Ácido Sulfúrico
Figura 2
Diagrama de límites del sistema para el escenario 2 (propuesto)
Generador de
vapor
Calentador de
aceite
Combustible
Aire
Agua
Gases de
Combustión
Vapor de
Agua
Aceite frío
Combustible
Aceite
caliente
Gases de
combustión
FUENTES FIJAS DE EMISIONES DE GASES
SECCIÓN DE
RECUPERACIÓN DE CO₂
Planta de Captura de CO
Agua Energía Solvente
Residuos
sólidos
CO
Agua residual
del lavado de
gases
PLANTA DE TRATAMIENTO DE
RESIDUALES
Etapa de Neutralización
Agua residual
neutralizada
Agua
residual
62 | P á g i n a
2.2. Método usado para la evaluación del
impacto Ambiental
Se empleó el software Sima Pro 9.0.0.49
para evaluar el impacto ambiental que
provoca la sustitución del ácido sulfúrico
por el dióxido de carbono en el proceso de
neutralización de las aguas residuales de la
textilera que se evidencia a través de la
reacción:   
, teniendo en cuenta que el agua
residual contiene NaOH debido a los
procesos de blanqueo y mercerizado. Como
metodología utilizada se consideró la
referida por el Grupo Intergubernamental de
Expertos sobre el Cambio Climático.
3. RESULTADOS Y DISCUCIÓN
En la tabla 1 se muestra el inventario necesario para el cálculo de la huella del carbono a través del Sima Pr
Tabla 1
Inventario utilizado para la evaluación del impacto ambiental del empleo del CO2 para la neutralización de las
aguas residuales de la textilera “Desembarco del Granma”
Escenario 1
Escenario 2
Entradas
Entradas
1 680
masa de combustible (kg/h)
1 680
270
aire (m3/h)
270
23 000
agua de alimentación a la caldera
(kg/h)
23 000
1,11
CO2 (kg/h)
3 630,64
60
agua residual (m3/h)
60
Salidas
Salidas
20 700
vapor (kg/h)
20 700
94,12
C (kg/h)
94,12
2 256,73
O2 (kg/h)
2 256,73
16 902,87
N2 (kg/h)
16 902,87
4 483,28
CO2 (kg/h)
852,64
En la figura 3 se realiza una comparación del
impacto de ambos escenarios en el calentamiento
global. La huella del carbono es 5 113,96 kg de
CO2 equivalente para el proceso actual donde el
CO2 generado en las fuentes fijas es expulsado a
la atmósfera y 1 112,82 kg de CO2 equivalente
cuando el CO2 se usa para sustituir el ácido
sulfúrico en el proceso de neutralización, lo que
representa una disminución del 78,24 %.
Figura 3
Comparación de la cantidad de CO2 equivalente antes y después de la sustitución del ácido sulfúrico
0.
20.
40.
60.
80.
100.
Potencial de calentamiento global (Grupo
intergubernamental de expertos sobre el cambio
climático). Horizonte año 100
%
Agua residual tratada
neutralizada con dióxido de
carbono
Agua residual tratada
neutralizada con ácido
sulfúrico
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En la figura 4 se relacionan los puntos y las
categorías de daño. El punto representa la
centésima parte de la carga ambiental anual de
un ciudadano europeo. Si se comparan las tres
categorías de daños, la salud humana resulta la
más beneficiada (cuando se pongan en práctica
los resultados de esta investigación) ya que se
logra una mejora ambiental que repercute en una
disminución de 62,8 puntos de la afectación a
esta categoría. También los daños al ecosistema
se mitigarán en 6,27 puntos. Sin embargo, el
impacto sobre los recursos solo disminuye en
0,005 puntos pues en ambos escenarios ocurren
procesos de combustión donde el combustible
empleado es fuel.
Figura 4
Comparación en categorías de daños del proceso de neutralización de aguas residuales antes y después de la
sustitución del ácido sulfúrico por CO2 (Método: ReCiPe Endpoint)
En la figura 5 se representa la contribución total
que ejerce el cambio de ácido sulfúrico por
dióxido de carbono en el proceso de
neutralización. Se observa una disminución de
69,12 Pt, lo cual demuestra la factibilidad
ambiental de la sustitución del ácido. En la
investigación se corroboró que existe una mayor
repercusión beneficiosa en las categorías de
impacto: cambio climático y salud humana,
además en ecosistema terrestre, motivado por la
reducción de la presencia de CO2 en el entorno
de la industria analizada, así como la
disminución de la concentración del gas en la
atmósfera terrestre.
Los daños a la salud humana, debidos al cambio
climático, el aumento en el riesgo de
enfermedades (desnutrición, malaria y diarrea) y
el aumento del riesgo de inundaciones provocará
daños adicionales a la salud humana en Años de
Vida Ajustados por Discapacidad (AVAD). No
todas las regiones del mundo son afectados en
igual medida por todos estos efectos. Para el
ecosistema la influencia del aumento de la
temperatura global en los ríos trae aparejado la
desaparición de especies como los peces y otros
animales acuáticos.
0.
20.
40.
60.
80.
100.
120.
Salud humana Ecosistema Recursos
Pt
Categoría de daño
Agua residual tratada
neutralizada con dióxido de
carbono
Agua residual tratada
neutralizada con ácido
sulfúrico
64 | P á g i n a
Figura 5
Comparación en puntuación única del proceso de neutralización de aguas residuales antes y después de la
sustitución del ácido sulfúrico por CO2 (Método: ReCiPe Endpoint)
4. CONCLUSIÓN
Se demostró la factibilidad ambiental de la
sustitución del ácido sulfúrico por el CO2. La
huella del carbono resultó de 5 113,96 kg para el
proceso actual y 1 112,82 kg de CO2 equivalente
para el propuesto lo que significa que la emisión
total de gases de efecto invernadero es menor en
78,24 % en el proceso propuesto. Hubo una
disminución de 69,1 puntos para el proceso total
en cuanto a las categorías de daño, resultando la
salud humana la más beneficiada ya que se logró
una mejora ambiental que repercute en una
disminución de 62,8 puntos de la afectación a
esta categoría.
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20.
40.
60.
80.
100.
120.
140.
Agua residual tratada neutralizada
con dióxido de carbono
Agua residual tratada neutralizada
con ácido sulfúrico
Pt
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