APROVECHAMIENTO DEL BIOGS ENVERTEDEROS CONTROLADOSFrancisco Garca HerruzoAPROVECHAMIENTO DEL BIOGS ENVERTEDEROS CONTROLADOSMarco e!a so"re #er$e%eros& Si$uaci'n en a (E)*+Generaci'n %e "io!,s en #er$e%erosCa-$aci'n%e "io!,s -ro%uci%o en #er$e%eros Ca-$aci'n%e "io!,s -ro%uci%o en #er$e%erosVaorizaci'n %e "io!,s. Pro%ucci'n %e ener!a e/c$ricaDirec$i#a 01112302CE.Nor4a$i#a euro-ea so"re #er$e%eros Decisi'n *5532332CE.Cri$erios 6 -roce%i4ien$os %e a%4isi'n %e resi%uos en os #er$e%erosRea Decre$o 07802*5506 RD 03572*551Re!ua a ei4inaci'n %e resi%uos en #er$e%erosRe!ua a a-er$ura9 e:-o$aci'n 6 cierre %e #er$e%erosMARCO LEGAL DEL VERTIDO DE RESID(OSRe!ua a a-er$ura9 e:-o$aci'n 6 cierre %e #er$e%erosSe es$a"ecen os cri$erios %e a%4isi'n %e resi%uosAne:o I ;-un$o 7a4ien$o %e os !ases see#ar, a ca"o %e ?or4a $a =ue se re%uzca a 4ni4o e %a@o o%e$erioro %e 4e%io a4"ien$e 6 e ries!o -ara a sau% >u4ana&5060708090100Porcentaje (%)GESTION DE LOS RESID(OS (RBANOS ;(E)*+< EN *505& Fuen$e Euros$a$010203040BulgariaRumanaLituaniaLetoniaMaltaGreciaEslovaquiaChipreEstoniaPoloniaHungraRep, ChecaPortugalEspaaEsloveniaIrlandaItaliaReino UnidoFinlandiaFranciaLuxemburgoDinamarcaSueciaBlgicaAustriaHolandaAlemaniaUE-27PasesPorcentaje (%)IncineracinCompost+ReciclajeVertederoVERTEDERO CONTROLADO O RELLENO SANITARIO ANAEROBIOVer$i%o %e RS( con$roa%o: Sistema habitual de eliminacin (58%)Fuente emisora de contaminantes atmosfricos (CH4, CO2y trazas de COV)Fuente de contaminacin de aguas subterrneas (lixiviados)Prdida significativa de material reciclable y/o valorizable (80%)I4-ac$o a4"ien$a 6 ries!os %e "io!,s Incendio y explosin: Mezclado con aire en proporciones del 7-15%Situacin de riesgo en puntos distantes de vertedero (migracin)Toxicidad: Asfixia por metano y CO2(espacios cerrados) Malos olores Daos en la vegetacin: desarrollo superficial de races, asfixia. Efecto invernadero: 21 veces superior al CO2E:$racci'n 6 #aorizaci'n %e "io!,s -or co4"us$i'n Combustible renovable (sustitucin de combustibles fsiles)Componente ResiduosagrcolasLodos depuradoraVertederoMetano50-80% 50-80 % 40-70%Dixido de carbono30-50% 20-50 % 35-55 %AguaSaturado Saturado SaturadoHidrgeno0-2% 0-5 % 0-1%Sulfuro de hidrgeno100-700 ppm 0-1 % 5-100 ppmCARACTERASTICASB PROD(CCICN DE BIOGSCOMPONENTES DEL BIOGS EN FUNCIN DEL SUSTRATO UTILIZADOSulfuro de hidrgeno100-700 ppm 0-1 % 5-100 ppmNitrgeno0-1% 0-3% 0-20%Oxgeno0-1 % 0-1% 0-5%Otros (COVs, NH3)Trazas Trazas TrazasTipo de residuo Tipo de residuo Tipo de residuo Tipo de residuo Slidos voltiles (%) Slidos voltiles (%) Slidos voltiles (%) Slidos voltiles (%) Produccin biogs (m Produccin biogs (m Produccin biogs (m Produccin biogs (m3 33 3/t) /t) /t) /t)Purines de cerdo 3-5% 10-20Fangos residuales 3-4 % 15-25FORSU separada en origen 20-30% 150-240PRODUCCIN DEL BIOGS EN FUNCIN DEL SUSTRATO UTILIZADOPROCESO DE FORMACICN DEL BIOGSCompuestos orgnicos complejos(Carbohidratos, lpidos, protenas)HidrlisisAcidognesisAcetatoAcidos grasos voltilesAcetognesisCompuestos orgnicos simples(Azcares, aminocidos , pptidos, cidos grasos)NH3, H2CO2H2+ CO2CH4+ CO2Metanognesis35D+5DRelacin de nutrientes C/N:20/1-30/1 N/P: 1/5-1/7Temperatura: Psicroflica(40CpH: 6,5-7,5Inhibidores:NH3, metales pesados,.Fase inicia I: Aerbica. Fase inmediata al vertido. Formacin creciente de CO2. Predominael N2y disminuye el O2. Temperaturas:35-40C.Fase %e $ransici'n II: Aerbica con desarrollo de condiciones anaerbicas. Actanlos organismos facultativos con produccin de cidos orgnicos. Reduccinsignificativa del pH (liberacin de metales y generacin de CO2). Se produce latransicin a condiciones anaerbicas, reducindose los sulfatos a H2S y nitratos a N2.Fase ,ci%a III: Anaerbica. Se produce la formacin de cidos de fermentacin y sealcanza la mayor concentracin de CO2.Fase 4e$ano!/nica IV: Registra la mayor produccin de metano (40-60%).Se estimaque tiene una duracin de 2 aos.FASES DEL PROCESO DE GENERACICN DE BIOGSFase %e 4a%uraci'n V: La materia orgnica apenas es biodegradable. Claradisminucin en la produccin de gases en el vertedero. Duracin entre 10 y 30 aos.Duraci'n.Fases I y II: Semanas - 2 o ms aosFases III y IV: 4-7 aosFase V: Dcadas o ms de un sigloCon%icionan$es: Caractersticas del residuo, condiciones climticas (temperatura),operaciones de relleno (compactacin y tamao de las celdas) y edad del rellenoCarac$ers$icas %e "io!,s #aria"es en e $ie4-oFASES DEL PROCESO DE GENERACICN DE BIOGSI = Fase inicial (O2) (CO2)II =Fase de Transicin (CO2))III = Fase cida ((CO2max)IV = Fase metanognica (CH4)V =Fase de maduracin (CH4)Produccin terica de biogsProduccin real de biogsClausura del vertederoPROD(CCICN DE BIOGS EN VERTEDEROS CONTROLADOSEtapa de funcionamientoEtapa de clausuraPo$encia %e "io!,s !enera%o1 t de RSU 80-130 Nm3. (200 Nm3max). Tasa de recuperacin: 40-70%Etapa de funcionamiento del vertedero: Mayor cantidad de biogsEtapa de clausura: Descenso progresivo durante muchos aosCaHbOcNd+ (4a-b-2c+3d)/4 H2O (4a+b-2c-3d)/8 CH4+ (4a-b+2c+3d)/8 CO2+ d NH31 t de C biodegradable 1868 Nm3de biogsEs$e=uio4e$ra %e "io!,s -o$encia. Antigedad del vertedero: Produccin ptima: 3-5 aos Cantidad de residuos depositada y composicin Profundidad: 12-30 m Superficie:15-55 has Temperatura promedio anual: 15-35C Precipitacin anual: 200-1000 mmPARMETROS ASOCIADOS A LA GENERACICN DE BIOGSFac$ores i4i$an$es en a ca-$ura %e "io!,s !enera%oPROD(CCICN DE BIOGS EN VERTEDEROS CONTROLADOS Prdidas de biogs a la atmsfera a travs de la superficie o de la migracinlateral Prdidas de pre-clausura (descomposicin de material orgnico en condicionesaerbicas) Descomposicin anaerbica incompleta de la capa prxima a la superficie porintrusin de aire debido a la extraccin del biogs Otras prdidas: Lavado de carbono orgnico a travs de los lixiviados...Fac$ores i4i$an$es en a ca-$ura %e "io!,s !enera%oMedidas directas y continuas en el sistema de captacin del vertedero(mnimo 1 semana)CONTROL DEL BIOGS. ESE(EMA BSICO DE F(NCIONAMIENTO1.- Pozos de captacin 5.- Motogeneradores2.- Colector principal 6.- Subestacin y lnea elctrica3.- Central de aspiracin (soplantes) 7.- Balsa de lixiviados4.- AntorchaPOFOS DE CAPTACICN DEL BIOGSD: 300-500 mmProfundidad:15-25 mPEAD negro DN 300 DN 180 L. principalesELEMENTOSPozos, lnea principal y secundariasSeparadores de condensados Central de aspiracin (soplantes): Presin aspiracin: -100 mbarPresin de impulsin:+150 mbarEstacin de regulacin y acondicionamientoConjunto de generacin elctricaAntorcha: 1000-3000 Nm3/h. T>1000 CProfundidad:15-25 mBarrena helicoidal DN 180 L. principales DN 90 conexinVlvulas manualesPOFOS DE CAPTACICN DEL BIOGS Elementos de captacin y conduccin OTRAS CONSIDERACIONES DE LA CAPTACINDesgasificacin pasiva venteo de los pozos a la atmsfera Garantizar la ausencia de emisiones difusas y disminucin de impactos Peligro de realizacin simultnea de tareas de vertido y explotacin de biogsPozo de captacin con desgasificacin pasiva Elementos de captacin y conduccin antes de la entrada en funcionamiento Implementacin de elementos a medida que avance la explotacin del vertedero Primeras fases, clausura y postclausura:No deben plantearse sistemas devalorizacin, slo combustin en antorchaCONTROL DEL BIOGS. DISPOSICICN DE POFOS DE EGTRACCICNRadio de influencia de los pozos: 25-30 mProfundidad: 15-25 m Margen superficial: No desgasifica Margen profundo: Presencia de lixiviados o suelo natural. Depresin de la soplanteCONTROL DEL BIOGS. DISPOSICICN DE POFOS DE EGTRACCICNCaptacin de biogs. Centro Ambiental Los Ruices (Mlaga)CONTROL DEL BIOGS. DISPOSICICN DE POFOS DE EGTRACCICNCaptacin de biogs. Centro Ambiental de Valsequillo (Antequera)APROVECHAMIENTO ENERGHTICO DEL BIOGS Direc$i#a *5502++2CE: El biogs es una fuente de energa renovable para la generacin de electricidad Direc$i#a *5532352CE: El biogs es un biocarburante para su uso en el transporteGeneracin de energa elctricaVALORIZACIN ENERGTICA DEL BIOGSGeneracin de energa elctrica En motogeneradores (opcin mayoritaria) En turbinas de biogs (microturbinas)Depuracin y utilizacin directa como combustible Combustible en calderas de biogs Inyeccin a la red de gas natural (biometano) Combustible en hornos industriales Combustible para automocin Combustible en pilas de combustible (CH4H2)EE(IVALENCIA ENERGHTICA DEL BIOGS RESPECTO DE OTRAS F(ENTES DE ENERGAA& Fuen$e. CIEMAT0,7L de fuelleo1 m3de biogs(70%CH4+30%CO2)1,2 L de alcoholcombustible 0,8 L de gasolina1,5 kg de madera 0,7L de fuelleo (70%CH4+30%CO2)6.000 kcal0,7 m3de gas natural6,8 kWh1,5 kg de madera0,3 kg de carbnPRETRATAMIENTOS DEL BIOGSSustancia EfectosH2S CorrosinToxicidadAguaFormacin de condensadosFormacin de soluciones cidasCO2Reduccin del poder calorficoNH3Formacin de xidos de nitrgenoSUSTANCIAS CONTAMINANTES EN EL BIOGS Y SUS EFECTOSAnalizador porttil de biogsNH3Formacin de xidos de nitrgenoPartculas ObturacionesSiloxanos Detonacin y abrasin del motor de combustinAprovechamiento del biogs en funcin de su grado de depuracinBio!,s CombustinProduccin de electricidadIntegracin en la red de gas naturalCombustible para vehculosCombustible para pilas de combustible +de biogsVALORES LMITE DEL BIOGS RECOMENDADOS EN MOTORESParmetro Valor lmite ObservacionesPCI (kcal/Nm3) 4.075-5.500 Disminuir CO2Humedad 15C Calefaccin del biogsOxgeno