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Tratamiento de emisiones, aguas y efluentes en centrales termosolares

termosolares1Tratamiento de aguas y efluentes

La centrales termosolares consumen una elevada cantidad de agua, normalmente proveniente de ríos y pozos, destinada a la generación de vapor.

Este vapor es generado en unas turbinas, que necesitan agua ultrapura para obtener vapor de calidad. Por este motivo el agua que llega a la central ha de ser tratada en una Planta de Tratamiento de Aguas (PTA) antes de poder ser utilizada.

Estas plantas de tratamiento acostumbran a contar con un primer tratamiento mediante osmosis inversa y una segunda fase o post tratamiento con resinas o CEDI.

Una vez se ha obtenido el agua ultrapura, esta se envía en su mayor parte a la turbina de generación de vapor, reservando una pequeña cantidad para la limpieza de los paneles solares.

Por otra parte, también obtenemos un efluente que contiene todos los rechazos de la PTA (tierra y arena, bacterias y distintos tipos de sales), y que ha de ser tratado para poder ser vertido en lo que se conoce como Planta de Tratamiento de Efluentes (PTE).

En una PTE encontramos diferentes tecnologías a través de las cuales se trata el efluente hasta cristalizar las sales. Los principales procesos a los que se somete el efluente son el pretratamiento químico, las membranas, la evaporación al vacío y la cristalización.

Podéis encontrar más información sobre estos procesos en este post que publicamos hace unas semanas.

Tratamiento de emisiones

El calor captado por los colectores solares de una central termosolar es conducido hasta el bloque de potencia utilizando un fluido caloportador orgánico. Este fluido contiene moléculas derivadas del benceno, y sufre degradaciones que pueden tener un fuerte impacto en términos de seguridad, ya que algunos de los subproductos de esta degradación son potencialmente peligrosos.

Los mecanismos de degradación del fluido térmico son la contaminación, con restos de residuos de tuberías y con agua proveniente del ciclo agua-vapor, la oxidación, por reacción del aceite con el oxígeno ambiental, y el cracking, que se produce en los tubos absorbedores y en la caldera auxiliar al elevarse puntualmente la temperatura del fluido térmico.

Los productos obtenidos tras esta degradación son tres:

1. Sólidos, principalmente ácidos carboxílicos, carbón y carbonillas. Productos altamente inflamables y que también provocan corrosión debido a sus características ácidas.

2. Hidrocarburos de cadena corta provenientes de la ruptura de las moléculas de bifenilo y óxido de difenilo. Estos hidrocarburos de cadena corta tienen puntos de ebullición bajos. Modifican la viscosidad y el punto de inflamación.

3. Hidrocarburos de cadena larga, provenientes de la unión de muchos restos de cadena corta. Estos hidrocarburos modifican la viscosidad y las propiedades térmicas.

Para eliminarlos, las centrales solares están equipadas con tres tecnologías: el filtro principal, el sistema ullage y el sistema reclamation.

Llegados a este punto cabe destacar que los vapores emitidos en el sistema ullage contienen benceno, que ha de ser eliminado ya que es cancerigeno y sus límites de emisión son muy estrictos.

La tecnología adecuada para reducir estas emisiones de benceno son los filtros de carbón activo, que contienen material inerte que retienen los compuestos orgánicos volátiles y expulsan el aire depurado.

Valorización energética del biogás en vertederos urbanos de RSU

pou_biogasUn vertedero de RSU genera dos tipos de residuos: los lixiviados, que son efluentes que contienen la materia que arrastra la lluvia al filtrarse entre los residuos sólidos, y el biogás, que es resultado de las reacciones químicas que se producen entre los distintos residuos sólidos enterrados en el vertedero.

Todos los vertederos de RSU se ven obligados por ley a tratar ambos residuos y en este post vamos a ver como el biogás puede ser valorizado y reutilizado como fuente de energía para el tratamiento de los lixiviados, sin incurrir en los grandes costes que supone la transformación del biogás en energía o combustible para otros usos.

¿Es rentable la valorización energética del biogás?

El biogás tiene principalmente dos salidas a la hora de ser transformado en energía:

1. Para generación de energía eléctrica y térmica. Este proceso se puede llevar a cabo mediante motogeneradores, o con turbinas de biogás.

2. Utilización directa como combustible, tras ser depurado, siendo válido como:

  • Combustible en calderas de biogás.
  • Inyección a la red de gas natural.
  • Combustible para automoción.

El problema con el que se encuentran la mayoría de los vertederos de RSU es que la instalación de la maquinaria necesaria para la transformación del biogás en energía o combustible supone un coste excesivamente elevado y, sobretodo, poco rentable. Esto es debido a que la cantidad de biogás que se genera en la mayoría de vertederos no es suficiente como para obtener un volumen de energía o combustible realmente significativo del que beneficiarse, de forma que compense la inversión llevada a cabo en maquinaria.

Por otra parte, es también frecuente que, aún produciendo una gran cantidad de energía eléctrica, los vertederos no tengan en sus cercanías torres de electricidad a las que conectar la energía generada.

Una posible solución ante esta situación es no transformar el biogás y quemarlo con antorchas para no emitirlo a la atmósfera, pero no es la opción más óptima ya que al final estamos desperdiciando una fuente de energía.

Otra solución mucho más inteligente para aquellos vertederos que no generan un gran volumen de biogás es aprovecharlo como fuente de energía para alimentar los procesos del propio vertedero.

El Biogás como fuente de energía para la depuración de los lixiviados

El tratamiento de lixiviados en un vertedero de RSU puede llevarse a cabo mediante diversas tecnologías pero a día de hoy laevaporación al vacío, combinada o no con ósmosis inversa previa o posterior, se ha revelado como uno de los métodos más eficientes para la minimización del lixiviado y la obtención de un agua depurada y adecuada para vertido.

Como es lógico el evaporador al vacío va a necesitar de energía para su funcionamiento y esta puede venir del biogás del propio vertedero. Mediante un sistema simple y económico como es una caldera con quemador de biogás se puede obtener energía suficiente para garantizar el correcto funcionamiento del evaporador.

De esta forma se obtiene un triple beneficio:

1. Se reaprovecha una fuente de energía.

2. La energía necesaria para el funcionamiento del evaporador al vacío destinado a tratar los lixiviados se obtiene a coste cero.

3. Se obtiene una formula mucho más rentable para aprovechar el biogás en aquellos vertederos que no generen la suficiente cantidad de biogás como para justificar la gran inversión que supone la transformación del mismo en energía eléctrica, energía térmica o combustible.

Tratamiento de aguas y tratamiento de efluentes con vertido cero en el sector de energía

DropsLa mayoría de empresas del sector de generación de energía, tanto convencionales como renovables, han de producir y utilizar grandes cantidades de vapor, lo que conlleva un elevadísimo consumo de agua.

Por ello, las Plantas de Tratamiento de Aguas y las Plantas de Tratamiento de Efluentes (en diferentes combinaciones) son muy comunes en las empresas de generación de energía.

Las Plantas de Tratamiento de Agua tienen la función de transformar el agua recogida para la producción de vapor (raw water) en agua pura y de gran calidad (agua de aportación) que será incorporada a los procesos de producción (principalmente las calderas destinadas a producir vapor). Estas plantas de tratamiento pueden contar con diversas tecnologías, que se combinan según la calidad del agua recogida, entre las que destacan:

La osmosis inversa y las resinas generan unos efluentes al destilar el agua, que en la mayoría de casos obligarán a contar además con una Planta de Tratamiento de Efluentes. Estas plantas también pueden ser utilizadas para tratar los efluentes generados en las torres de refrigeración, que se acostumbran a instalar para enfriar el vapor residual proveniente de las calderas para su reutilización. También pueden existir otros efluentes provenientes de derrames y otros rechazos de aguas que se dan de forma accidental.

Todos estos efluentes son enviados normalmente a una balsa para su posterior gestión en la Planta de Tratamiento de Efluentes. Tras el tratamiento de los efluentes hay con dos opciones:

1. Verter el efluente obtenido, que no es la mejor opción, salvo en los casos en que el agua obtenida al final no tenga suficiente calidad como para ser reutilizada en los procesos de producción.

2. No verter el efluente obtenido y reaprovechar el agua, incorporándola de nuevo en los procesos de producción.

La decisión depende únicamente de la empresa pero, sea cual sea la opción escogida, los efluentes se habrán de tratar con el objetivo de obtener un efluente válido para vertido cero, o Zero Liquid Discharge.

En los procesos de vertido cero el efluente puede sufrir diferentes etapas, dependiendo de la calidad del efluente a tratar, entre las que encontramos:

  • Pretratamiento químico para eliminar elementos que puedan generar incrustaciones en las tecnologías a utilizar posteriormente.
  • Membranas para llevar a cabo la primera concentración. Como el concentrado de sales es todavía muy líquido ha de ser enviado a un evaporador al vacío.
  • Evaporación al vacío para llevar a cabo una segunda concentración. Aquí obtenemos un efluente de sales mucho más concentrado pero que todavía es acuoso, por lo que ha de ser enviado a un cristalizador.
  • Cristalización para tratar el concentrado de sales obtenido tras la evaporación. El concentrado obtenido tras la cristalización ya puede ser enviado al gestor de residuos, aunque es posible que todavía se le pueda aplicar un proceso de secado.

Gestión de efluentes líquidos en la industria láctea

lacteosLa producción de productos lácteos genera importantes cantidades de residuos contaminantes, cuyo impacto ambiental se produce a través del vertido de efluentes líquidos que contienen un alto nivel de carga orgánica.

Estos efluentes provienen principalmente del lavado de la maquinaría utilizada en los distintos procesos de producción. Al efectuar el lavado, estas aguas arrastran restos de producto que puede contener un elevado nivel de aminoácidos y proteínas de alto peso molecular.

Dentro de la industria láctea, los principales contaminantes son los productores de derivados lácteos como el queso y la mantequilla. En ambos casos nos encontramos con las mencionadas aguas de producción y lavado, y también podemos encontrarnos con lodos o compuestos salinos de desecho. La combinación de todos estos materiales acostumbra a presentar unos altos índices de conductividad y un contenido de DBO elevado.

De entre las diferentes tecnologías disponibles destaca la evaporación al vacío, ya que esta técnica permite la recuperación y reutilización de una importante cantidad de las aguas de lavado. Además, se reduce de forma drástica la producción de residuo, consiguiendo con ello una importante disminución del coste de la gestión de los residuos.

Si a esto le unimos el bajo consumo de energía eléctrica de los evaporadores al vacío por bomba de calor, que son los utilizados habitualmente en esta industria, nos encontramos ante una inversión de alto rendimiento y rápida amortización.

Otras de las ventajas que presenta la instalación de un evaporador al vacío para el tratamiento de residuos lácteos son:

• Se elimina la problemática del incremento de conductividad o sales disueltas.

• No requiere la adición de reactivos químicos.

• Las plantas de tratamiento acostumbran a ocupar un espacio reducido.

• Bajo mantenimiento y elevado grado de automatización.

• Evita la descomposición o rotura de moléculas sensibles al calor provocando que no pasen a la fase volátil (destilado).

• Libre de corrosión debido a la gran calidad de los materiales empleados y a la baja temperatura de funcionamiento durante la destilación.

• Reducción drástica de la producción de residuo.

• No produce malos olores ni emisiones tóxicas a la atmósfera.

La evaporación al vacío resulta ser una solución muy eficiente con residuos líquidos que conllevan una mayor dificultad en la depuración y la disminución del volumen de residuo a eliminar, como es el caso que nos ocupa.