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Valorización de residuos

valorización de residuosEn 2010, la producción media de residuos sólidos urbanos en los países europeos se situaba en torno a los 502 kg por habitante, de acuerdo con los datos publicados por Eurostat. La gestión de los residuos es sin duda uno de los principales retos con los que se encuentran las sociedades más adelantadas, dado su progresivo incremento en la producción y su impacto ambiental, económico y social.

La mayor parte de estos residuos continúan actualmente teniendo como destino final el vertedero, aunque sea ésta la opción menos sostenible a nivel ambiental. No obstante, la tendencia es a ir reduciendo esta práctica en favor de alternativas más interesantes, tanto des del punto ambiental, como económico. La Directiva marco de residuos, de 2008, introduce una jerarquía de gestión de los residuos, en la que las opciones indicadas de mayor a menor prioridad son: prevención, reutilización, reciclado, valorización material y energética y, finalmente, eliminación de los residuos. Razonablemente, la primera opción se basa en reducir la generación de residuos, ya sea desincentivando la comercialización de artículos de un sólo uso, limitando el uso de plásticos, potenciando la devolución de los envases de vidrio, etc. En segundo lugar, la mejor opción es la reutilización, que se podrá llevar a cabo en función del producto concreto (envases, cartuchos de tóner, bolsas de la compra, ropa, etc.). En ocasiones, no se puede reutilizar el producto tal cual, pero sí que se puede reciclar para que sea apto para otro uso distinto; es el caso del papel o del vidrio. Si todas estas alternativas no son factibles, antes del depósito de los residuos en un vertedero, la única vía sostenible de sacar algún provecho económico, es la valorización de los residuos. La valorización puede ser material o energética. La valorización material consiste en la utilización del residuo como materia prima de otro proceso. Es el caso de las escorias de altos hornos, los escombros procedentes de la demolición de edificios, etc. que se utilizan en la producción de cemento, al contener los minerales presentes en las materias primas tradicionales. La valorización energética es otra vía de sacar partido de los residuos, utilizándolos para la obtención de energía renovable a la vez que se soluciona un problema ambiental.

Existen diferentes tecnologías de valorización energética, los cuales se pueden clasificar en procesos biológicos y procesos térmicos. Los primeros podrán ser aplicados cuando el residuo posea una importante fracción biodegradable. En cambio, los procesos térmicos serán viables cuando el poder calorífico del residuo, que se mide mediante el poder calorífico inferior (PCI), sea medio o alto. Los procesos de valorización energética más utilizados son los siguientes:

1. Vertido y aprovechamiento del gas de vertedero

Con la normativa vigente no es aconsejable considerar esta alternativa como una opción viable, puesto que cada vez la cantidad de residuo biodegradable depositado en vertedero es menor. No obstante, es conveniente aprovechar la energía del gas de vertedero, a pesar de los inconvenientes técnicos (poder calorífico variable, presencia de numerosos contaminantes en el gas, condiciones agresivas para los motores de cogeneración o las microturbinas, etc.).

2. Biometanización

Mediante un proceso de digestión anaerobia la fracción biodegradable del residuo es transformada en biogás y lodos digeridos. El biogás es una mezcla de dióxido de carbono, metano y otros gases minoritarios (H2S, etc.), el cual, después de un proceso de lavado, puede ser utilizado para producir energía eléctrica mediante un proceso de cogeneración. La energía calorífica residual del proceso puede ser recuperada y, en parte, utilizada para concentrar las aguas residuales que se generan, mediante un proceso de evaporación-concentración al vacío. El resultado será un agua de alta calidad y un residuo muy concentrado.

3. Pirolisis

Se trata de un proceso térmico consistente en la transformación de la materia orgánica en otros compuestos más fáciles de tratar, el cual se lleva a cabo a elevada temperatura (entre 500 y 900 ºC) y en ausencia de aire. Se obtiene un gas con un elevado PCI (mezcla de hidrógeno, monóxido de carbono, metano, etano, etileno, etc.), aunque parte de la energía que se obtiene del gas se debe invertir en el propio proceso de pirolisis, el cual es endotérmico. Además del gas, también se produce un sólido carbono, coque, el cual se elimina mediante un proceso de incineración anexo al proceso principal de pirolisi.

4. Gasificación

Consiste en un proceso térmico en el que se lleva a cabo una combustión parcial de la materia en defecto de oxígeno. Se produce un gas combustible, el gas de síntesis, el cual su composición varía (mezcla de hidrógeno, monóxido de carbono, agua e hidrocarburos ligeros) en función del residuo y de las condiciones de operación. El gas de síntesis debe ser limpiado para poder ser aprovechado posteriormente. También se generan unos sólidos, alquitranes y cenizas, que deben ser incinerados. El gas de síntesis puede ser utilizado para la producción de energía eléctrica mediante motores de combustión o microturbinas, puede ser transformado en un combustible líquido que se puede emplear como sustituto del gasoil, puede ser inyectado en la red de gas natural si se separa previamente el CO2 y los restos de oxígeno, y también puede utilizarse el hidrógeno que contiene en una pila de combustible para la generación de electricidad. Se trata de una opción muy interesante, eficiente y en la que se continúa investigando.

5. Combustión con exceso de oxígeno (Incineración)

Proceso térmico rápido en el que se produce una combustión completa y se acaba oxidando la materia a dióxido de carbono y agua. Para que la materia reaccione con el oxígeno produciendo energía debe contener carbono, hidrógeno o azufre. Se trata de la tecnología mayormente empleada para la valorización energética.

Así pues, los sistemas de valorización energética de residuos son una opción sostenible para la gestión de los residuos, además de que permiten ahorrar energía y posibilitan reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Cada vez hay mayor número de tecnologías disponibles que hacen que una gran variedad de residuos de todo tipo puedan ser sometidos a un proceso de valorización energética.

 

Maderas residuales para generar energía mediante gasificación

maderas residualesLa energía no es un bien en sí misma, sino un bien intermedio destinado a satisfacer otras necesidades en la producción de bienes y servicios, por lo que es imprescindible para el desarrollo de diferentes tipos de procesos e industrias que satisfacen necesidades vitales para la sociedad. Al ser un bien escaso, los países dependientes de la energía fósil ponen, cada vez, más interés en las energías renovables. La biomasa constituye una valiosa materia para la producción de energía y productos químicos. Y los procesos de tratamiento térmico son tecnologías que dan valor a la biomasa desde el punto de vista energético.

La cogeneración es el procedimiento de generación de energía en el que se genera simultáneamente electricidad y calor. Se trata de un sistema sumamente eficiente, porqué el calor es producido durante el proceso de generación de electricidad, lo que supone un aprovechamiento del calor residual. Los módulos de cogeneración de baja potencia (MCBP), basados en la gasificación de biomasa son una alternativa para suplir necesidades energéticas en instalaciones alejadas de la red eléctrica.

La gasificación como proceso térmico es un medio de obtención de energía a partir de biomasa. La biomasa es toda aquella materia orgánica de origen vegetal y animal, y se puede clasificar según su origen en distintos grupos:

  • Biomasa natural: es aquella que se produce en los ecosistemas, sin la intervención del hombre, por lo que no es posible la producción intensiva de este recurso.
  • Biomasa residual: es generada por la actuación humana en procesos agrícolas, ganaderos, basuras y aguas residuales.
  • Cultivos energéticos o biomasa producida: se trata de cultivos producidos con el objetivo de obtener biomasa. Son producidos en gran cantidad, lo que permite minimizar los cuidados al cultivo.
  • Excedentes agrícolas: excedentes agrícolas no utilizados para la alimentación humana.

La gasificación es el proceso de conservación térmica de la materia orgánica a elevada temperatura para producir principalmente gases combustibles, y en menor medida vapor de agua y compuestos condensables, es decir, alquitranes. En el proceso se emplean distintas sustancias gasificantes (aire, aire enriquecido, aire + vapor de agua, aire+ hidrogeno, aire + CO2) según si se pretende obtener energía o productos químicos. Durante este proceso la materia se oxida principalmente para garantizar la energía necesaria para el desarrollo del proceso, es decir, que genera su propia energía para el desarrollo del mismo.

Los equipos utilizados para este proceso son conocidos como gasificadores. Se trata de reactores que tienen la función de convertir la biomasa en gas combustible, portador, tanto de energía química como térmica.

La gasificación es la tecnología de mayor eficiencia y menor impacto ambiental cuando se trata de producir electricidad a bajo coste a partir de materiales sólidos. Este método tiene ventajas sobre otros procesos de tratamiento térmico como la combustión y la pirolisis, ya que permite: una mayor flexibilidad en la composición de combustibles, distintas aplicaciones finales y, como ya hemos comentado, es el proceso de menor impacto ambiental.

VALORIZACIÓN ENERGÉTICA DE RESIDUOS

residuosEl incremento de residuos generados por el hombre se está convirtiendo en un grave problema para la sociedad. Gran parte de esta cantidad de residuos son reciclados o destinados a su depósito en un vertedero controlado. Pero existe una alternativa a estos dos procesos que cada año aumenta su presencia e implantación. Se trata de la valorización con recuperación energética de estos residuos.

Mediante este proceso los vertidos se someten a ciertos tratamientos de residuos, de forma que se reduce su volumen y se generan, por un lado, unas pequeñas cantidades de residuos y, a su vez, energía proveniente de los materiales contenidos. Esta energía obtenida es equiparable en muchas ocasiones y dependiendo del residuo a los combustibles convencionales.

Existen numerosas tecnologías para la valorización energética de los residuos: incineración, gasificación, pirólisis, secado térmico, digestión anaerobia, compostaje. Aunque el doble objetivo final es el mismo en todos los casos: encontrar una forma más eficiente de gestionar los residuos y obtener una nueva fuente de abastecimiento energético, que contribuya a reducir la dependencia que España tiene en este terreno.

A día de hoy los residuos ya contribuyen al mix energético español, y lo hacen respetando la jerarquía de residuos que rige en España y en toda la Unión Europea: prevenir, reutilizar, reciclar, y finalmente y como mejor opción que el vertedero, tanto medioambiental como energética, la valorización energética.

En España, en la actualidad, la utilización de residuos con fines energéticos se hace usando diversas vías, entre las que podemos destacar la incineración RSU, el uso en sectores industriales, la biomasa forestal y agrícola destinada a la generación de electricidad, deyecciones ganaderas y residuos agroindustriales para la generación de biogás, o biomasa destinada a biocarburantes.

A continuación os dejamos con una ponencia que tuvo lugar en la pasada edición de CONAMA a cargo de Miguel Rodrigo Gonzalo del departamento de biomasa y residuos del IDAE, en la que se trata el estado actual de esta tecnología y su creciente importancia para los próximos años.

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