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UNIVERSIDAD CRISTÓBAL COLÓN MGU+MA MAESTRÍA EN GESTIÓN URBANA y MEDIO AMBIENTE
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO
Energías Renovables
Dr. Roberto Iñaki Ponce de la Cruz Herrera
31 de Octubre 2014 Veracruz, Veracruz.
“Fracionamento Puente Moreno” Problemáticas y Soluciones
Tecnologias Aplicables. PARA:
“El Aprovechamiento Energético de los Resíduos Urbanos”
Arq. Alex Levet Nofrietta
Contenido: *Introducción *¿De Dónde viene el Petróleo? *¿Por qué cambiar a Energías Renovables? *El potencial del Nuevo Recurso *Ubicación del Proyecto *Antecedentes *La Problemática Energética de los Residuos Urbanos *El Recurso “La basura” Cantidad y Características *El Problema en números *Nuestra Mala Manera de Tratar los Desechos y Desperdicios. ¿Es esta es la única Forma de tratar la basura en México? *Energía de desechos *Manejo Integral de los Residuos Sólidos *La jerarquía de los residuos sólidos *Manejo integral de residuos sólidos para Recuperar Energía *Reducción en los Gastos Energéticos *Aspectos a considerar sobre el buen manejo de los Residuos Producción de energía mediante procesos térmicos *Incineración *Gasificación *Conversión con Plasma *Producción de energía con biogás de la basura Ejemplos a Seguir: *Vitoria, la mejor ciudad de España en gestión de residuos * Los Avances en tratamiento de Residuos (Planta Integral de Valorización de Residuos (Barcelona *¿Podría algo así implementarse en las Ciudades mexicanas con mayor índice de Generación de Residuos? * Otro Ejemplo el de Madrid: Un planteamiento integrado * Los programas de energía de desechos tienen éxito en Escandinavia. *El Proyecto para puente Moreno *Lo que hay que tomar en cuenta *Conclusiones * Referencias Bibliográficas
Introducción:
Más de la mitad de la población mundial vive en ciudades. En un planeta con
enormes extensiones de espacio y en el que los avances tecnológicos han
suprimido las distancias, 3.300 millones de personas han elegido concentrarse en
estas densas aglomeraciones urbanas de altos edificios, marañas de calles y
atiborrados autobuses. Las ciudades ejercen mayor atracción que nunca. Y no
obstante, a menudo se las acusa de ser lugares poco ecológicos y saludables, caros
y asolados por la delincuencia. Debemos romper los mitos que rodean a las
ciudades demostrando cómo estas son en realidad los lugares más «verdes», sanos
y ricos (en términos culturales y económicos) en los que podríamos vivir. (1)
Por primera vez en el mundo más gente vive en las ciudades que en las áreas
rurales. Y más allá de que haya iniciativas que ya están en funcionamiento para
mejorar la vida en ellas y reducir contaminantes, está latente otro peligro al cual los
sus habitantes no han puesto la atención o el interés necesario, es verdad que
existen los riesgos climáticos que enfrentan la mayoría de las ciudades del mundo.
Pero estos han sido en gran parte provocados por sus actores las malas
costumbres, la ignorancia y el desinterés de la gran mayoría afectara a la totalidad
de la población de los países, estados, ciudades y localidades.
Es por esta razón que es necesario ponernos como Objetivo la Gestión de riesgos
de desastres. Pero debemos tener bien entendido de que no solo las inundaciones,
terremotos, etc. Son los únicos desastres que podemos esperar para las áreas
metropolitanas, estas están amenazadas por otros peligros provocados por sus
habitantes que serán los detonantes de una gran catástrofe en un futuro no muy
lejano, la cultura del consumismo genera una toxicidad que no es buena para el
planeta ni sus pobladores cada vez estos actores de las ciudades consumen más
recursos, energía, generando más y más residuos y desechos.
Son todas aquellas cosas y empaques de productos que ya no queremos ver ni
tener cerca de nosotros y es por esto que necesitamos alternativas Tecnologías que
se implementen en la problemática actual del mal manejo de los Residuos Urbanos
o en pocos años estaremos pagando el precio de nuestra desidia, desinterés e
ignorancia.
Sabemos que hoy en día las acciones de los gobiernos locales solo se enfocan a
modificar las condiciones materiales de los espacios públicos degradados por sus
propios actores, y en muchos casos ni siquiera eso, no se favorece a la organización
de una vida comunitaria sostenible entre ellos, las comunidades y el medio
ambiente.
(1)Edward Glaeser, “El triunfo de las Ciudades”
También pudimos ser testigos de cómo el espacio construido favorece o deteriora
el desarrollo social y cambia para bien o mal el comportamiento de las personas.
Factores externos como el clima, la topografía, la biodiversidad, influirán también
en los comportamientos de los individuos, será notorio que a pesar de compartir
estos mismos factores, el comportamiento de los pobladores será sumamente
variado, encontramos costumbres que dan al ámbito como a sus pobladores una
cultura urbana que define su manera de ver y lograr mejorar el espacio, logrando
con ello un medio ambiente urbano agradable o desagradable según sea el caso.
Los problemas Urbanos y la exclusión Social, el calentamiento Global, las
afectaciones a la Ecología, son temas que están de moda y en la boca de muchos,
tanto estudiosos como la gente que los experimenta día con día y nuestra pregunta
sería si en realidad se trata de una moda o de un problema real al cual los
gobiernos locales han adoptado su bandera para una vez más lograr a través de
este, que los diferentes actores de estos volteen a verlos. Claro valiéndose
nuevamente de algo real, para prometer lo irreal. Nos hemos Preguntado si las
raíces tan profundas de estas diferencias tan reales tienen una relación intima e
igualmente profundas con el crecimiento de las ciudades.
Pero ahora yo reformularía la Pregunta: ¿Estas diferencias tan reales están
teniendo que ver con el crecimiento de la pobreza humana, el calentamiento
Global, los comportamientos de las personas dentro de las ciudades, barrios,
colonias, enclaves, etc.? Y que al mismo tiempo suscitan conflictos y
contradicciones que en la práctica social se les denomina: Problemas Urbanos. La
relación entre el habitad y los modos específicos de comportamiento es el principal
tema de la Ecología Urbana. Bien por ellos gracias a exhaustivos estudios tenemos
los cimientos y bases que nos llevan a ver como las relaciones cotidianas están
llenas de asociaciones derivadas de una cierta experiencia con nuestro habitad y
según las cuales tal barrio corresponde a un modo de vida popular, ver como las
mismas problemáticas de los diferentes actores que participan dentro de una
comunidad se van repitiendo como una constante cada vez mayor y se van
haciendo cada vez peores costumbres que permiten hoy asociar el porqué de
ciertos comportamientos y actitudes a un que afectan directamente en un contexto
ecológico, arquitectónico, social y material a determinado lugar.
¿Podemos cambiar todo esto?
Debemos comenzar a tomar las riendas de un problema que está apunto de
rebasarnos, La basura esta por todos lados, en todas formas y de todo tipo, no
existe cultura ya no digo Ecológica, sino de tratamiento de Residuos, es necesario
empezar a poner las bases de unos cimientos sólidos para las nuevas
generaciones, Voltear a ver las nuevas Tecnologías, difundir que existen más y
mejores formas de tratar con los residuos que generamos y ayudar al planeta para
la Energía consumida y generada sea de forma sustentable.
¿De Dónde Viene el Petróleo? ¡Del Sol!
Los combustibles fósiles -petróleo, gas natural y carbón- son exactamente eso,
fósiles. El carbón fue formado por restos de árboles cubiertos por tierra, luego
enterrados cada vez a mayor profundidad y presión y sometidos a temperaturas
muy altas. Todo esto fue dejando sólo el carbono de la materia orgánica que,
mezclado con algunos otros elementos, forma el carbón que quemamos hoy en día.
El gas natural y el petróleo se cree que fueron generados por fósiles de algas,
bacterias, plantas y organismos marinos primitivos comprimidos por la presión y el
calor del subsuelo terrestre. Todos ellos compartían una característica importante:
se alimentaban a través de la fotosíntesis, almacenando energía del sol que era
transformada en compuestos orgánicos.
Es decir que la energía que contienen los combustibles fósiles es en realidad
energía solar almacenada y concentrada durante millones de años. Nuestra carrera
por aprovechar mejor la densidad energética no es otra cosa que una carrera por
aprovechar mejor la energía del sol.
Porque Cambiar a Energías Renovables
Es un desafío imaginar el nuevo paradigma que conlleva la energía renovable, pero
es justamente lo que debemos hacer.
Primero, tenemos que pensar que, para el caso de las energías renovables, aquello
que limita la generación de energía no es el combustible, sino la tecnología para
aprovecharlo, la ubicación geográfica (que engloba clima, altura, etc.), y la
capacidad política (y económica) de adaptarse y sostener una nueva realidad
energética.
¿Cuánta radiación solar hay disponible? ¿Cuánta energía eólica? ¿Cuánta
geotérmica? La respuesta es muchísima. Como vimos, el planeta absorbe en una
hora de sol la misma cantidad de energía que la humanidad consume en un año.
Partiendo de esa base, dar datos duros de potencial energético solar, eólico y
geotérmico es redundante. Demos eso por hecho y vayamos a los otros desafíos.
Igualmente, ¿Cuanta basura se genera día a día?
Hoy en día, las variables principales del precio de la energía son los costos de
extraer el combustible, procesarlo, transportarlo, distribuirlo y, finalmente, utilizarlo
para generar energía. A medida que el recurso se vuelve más escaso por cuestiones
técnicas (pocas reservas) o políticas de los países productores, estos costos
aumentan. Por el contrario, la innovación impacta bajando los costos. Este ciclo se
puede apreciar perfectamente en la historia del carbón y, sobre todo, del petróleo.
Cuando, en cambio, el recurso es abundante, el ciclo cambia completamente, ya
que precio está basado sólo en la tecnología necesaria para convertir la energía
recibida y luego distribuir la generada. Como cada innovación baja los costos, el
límite de la curva de precio en función del tiempo tiende a cero. En síntesis, a medida
que avanza la tecnología de las energías renovables, la energía será cada vez más
barata. Y esto tendrá interesantes consecuencias.
El Potencial del Nuevo Recurso
El almacenamiento de la energía es una cuestión fundamental. Lo que se busca es
acumular algún tipo de energía que tenga el potencial de ser usada cuando, donde
y como sea necesaria. Por suerte, el Primer Principio de la Termodinámica nos da
la posibilidad de obtener un tipo de energía a partir de otro tipo de energía. Sin
embargo, esto no es gratis. Existe un Segundo Principio de la Termodinámica que
explica que esta transformación es un proceso irreversible y en el camino parte de
la energía original se pierde.
Como dijimos antes, los combustibles fósiles almacenan energía del sol y nosotros
la transformamos en energía cinética para mover un motor. Ese proceso tiene una
eficiencia de aproximadamente 25-30%. El resto de la energía que tenía disponible
la nafta se pierde en forma de calor (energía no aprovechable).
Este ejemplo se repite (con distintas eficiencias) cuando analizamos el porcentaje
de radiación que puede convertir en electricidad una celda fotovoltaica, o la cantidad
de calor que puede absorber un sistema solar térmico. Pero, si no tenemos la
preocupación de que el combustible se acabe, entonces no nos quita el sueño
cuánto de él podemos transformar en la energía que queremos (aunque obviamente
esto influye fuertemente en el costo), sino cómo hacemos para tener esa energía
cuando la necesitamos.
El aspecto del almacenamiento está estrechamente relacionado con el del traslado
de la energía. La realidad es que no tenemos mucha alternativa si el lugar de
generación no es el mismo que el lugar de consumo.
Esto se simplifica si se puede aprovechar el recurso renovable de cada lugar para
generar la energía in situ, lo que se conoce como generación distribuida. Y como
lograr reunir todos los requisitos para obtener una alternativa diferente de
Generación de Energía con un recurso que sea renovable, producido en sitio, fácil
de obtener y barato. Pues Volteemos la mirada hacia nuestros basureros, son de
generación rápida, un recurso que cada día hay más y que con la tecnología
adecuada podrá no solo ayudarnos a generar energía, sino a resolver un problema
de contaminación y generación de gases para nuestro planeta. Requiere recursos
económicos pero también material humano de alta calidad.
Ubicación del Proyecto:
Ubicado en el
Municipio de
Medellín de
Bravo
Veracruz, a
un costado
de la
carretera
Veracruz –
Medellín a
0.10 mts.
s/nm, forma
parte de los
Nuevos
Fraccionamientos de la Zona, es el más Grande de ellos y cuenta con la capacidad de
albergar a 13,084 familias de las diferentes clases Sociales debido a los diferentes tipos de
vivienda y sus precios.
Antecedentes:
El Fraccionamiento Puente Moreno tiene sus orígenes en el año de 1998. Cuando un Empresario visionario compro por el precio de 5 millones de pesos varias hectáreas de potrero y manglares aparentemente sin valor y junto con un grupo de profesionistas de la construcción elaboro la urbanización de los predios y comenzó la construcción y venta de casas, enfocándose principalmente a la clase media trabajadora y gente que tenía acceso a créditos de tipo INFONAVIT, logrando en unos
pocos años al éxito que lo catapulto para poder ser considerado en el 2007 el mejor Fraccionamiento de Vivienda Económica de La Republica Mexicana.
http://www.infonavit.org.mx/infonavit_ampliado/oferentes/vivienda_economica/avisos_mejores_conjuntos.pdf
La Problemática Actual: Con los Residuos
La forma en la que crecen las ciudades de los diferentes continentes es en gran
medida parecida, existen factores comunes como: Crecimiento demográfico,
problemas ambientales, uso desmedido de recursos, desintegración, falta de
espacios verdes, basura y mal manejo de los Residuos Urbanos. Que nos llevan
detenernos solo para fijarnos con mayor interés y responsabilidad de la forma en
que utilizamos los recursos, interactuamos con la naturaleza y gastamos energía.
Nadie sabe a dónde van a parar, después de usarlo si ya no sirve, si no es de
nuestro agrado, si se echa a perder, lo mejor será tirarlo, lo que quiero es que no
agreda mis sentido: Mi vista, mi olfato, mi tacto, ya no me es útil, no quiero oír hablar
de él, deshacerme de algo creado por mí, generado por mí, que se ha convertido
en un problema y es necesario pasarle la bronca a otro.
El Recurso.
Características de la basura.
En cualquier caso resulta fundamental conocer la cantidad y calidad de la basura
que se genera en una ciudad, donde se proponga emplearse como recurso
energético. En nuestro país como en la mayoría de los países del mundo, la basura
ha cambiado en función del tiempo en ambos sentidos, es decir tanto en calidad
como en cantidad. En 1950 en el Distrito Federal se generaban diariamente per
cápita 370 gramos de basura con un 5% de material no biodegradable, y en 1992
se registró una generación de 1,000 gramos por habitante con un contenido de
40,5% de material no biodegradable.
De acuerdo con la Secretaría de Desarrollo Social (SEDESOL), en la última década,
la composición de la basura a nivel nacional ha sido prácticamente constante, con
un contenido de materia orgánica del 52% para 1992, y del 52.4 para el 2001.
La producción de basura también depende de la región de México que se esté
considerando. Sí se divide al país en las regiones Centro, D.F., Norte, Sur y Frontera
Norte, para el año 2001 se tuvo una generación por habitante de 0.841, 1.383,
0.884, 0.665 y 0.836 kg/día-hab. Respectivamente. Observando que en el D.F.
existe una mayor producción de basura por habitante con relación a las otras
regiones.
Un factor importante de la basura como insumo energético es el referente a su poder
calorífico, ya que de este depende la cantidad de energía que se pueda generar,
así como de su contenido de humedad. El poder calorífico de la basura típico oscila
entre 4.2 hasta 21.2 MJ/kg dependiendo del contenido de humedad que contenga.
Cantidad de basura.
La producción de basura nacional en 1991 fue de 21 millones de toneladas, y en el
año 2001 de 31.9 millones de toneladas anuales, lo cual da un crecimiento de 52%
en el período y una tasa anual de crecimiento promedio de 4.27 %.
Desde el punto de vista energético el manejo y disposición final de la basura es muy
importante, ya que de ello depende la viabilidad de su empleo como fuente de
energía.
En nuestro país la basura ha sido depositada tradicionalmente en tiraderos a cielo
abierto, y en los últimos años en rellenos sanitarios o tiraderos controlados. En 1995
de los 30.5 millones de basura generados, se depositaron en rellenos sanitarios el
28%, y en el año 2001 de los 31.5 millones de toneladas generadas se depositaron
el 59%20. Por lo que la tendencia en nuestro
país en el corto y mediano plazos en el
manejo de la basura seguirá siendo su
disposición en rellenos sanitarios, por ser la
manera inmediata más económica de
disponerla.
No existen en México en la actualidad plantas
de tratamiento térmico como la incineración o
gasificación de la basura.
El Problema en números
Nuestra Mala Manera de Tratar los Desechos y Desperdicios.
¿Es esta es la única Forma de tratar la basura en México?
Los residuos no utilizables constituyen un
inconveniente para muchas sociedades,
principalmente para las grandes urbes, y
en general, para todos los habitantes del
planeta. Esto se genera gracias a
problemas como la sobrepoblación,
costumbres modernas y, sobre todo, el
consumismo, los cuales han incrementado
la cantidad de basura que se genera.
Fig arriba Tiraderos a Cielo Abierto, Forma de Manejo de Residuos en México. (Fuente: Notimex 2012)
El problema superior es el escaso nivel de tratamiento de residuos urbanos, los
cuales, anteriormente, estaban compuestos en su mayoría de materias orgánicas y
materiales de origen natural, lo cual hacía más viable su recolección y traslado a
vertederos apartados de los ejes poblacionales, donde se depositaban para su
degradación por organismos vivos y los elementos ambientales. Sin embargo,
el desarrollo económico, la industrialización y el consumismo ocasionaron la
aparición en la basura de otros residuos de enorme potencial contaminante, tales
como pilas, aceites minerales, lámparas fluorescentes, medicinas caducadas, entre
otros.
Es por esto que, existen novedades en la
problemática medioambiental, ya que esto origina
la contaminación de suelos y de las aguas
superficiales. Por tanto, diversas posibilidades
surgen para resolver el problema, no sólo en
México sino en toda Latinoamérica, con la
finalidad de evitar que se expanda. Pero ponerlas
en práctica se encuentra, esencialmente, en
manos de los gobiernos, las industrias, las
personas o de la sociedad en su conjunto.
Iniciativas como canalizar de forma apropiada los
residuos finales o reintegrarlos al ciclo productivo, son factibles para reducir la
cantidad de basura. Solamente queda empezar a dar el ejemplo para incentivar a
los demás. ¿Y en otras latitudes que se está haciendo en la forma de manejo de
Residuos?
Fig. arriba; Mientras tanto algunas de las principales ciudades Mexicanas muestran las siguientes cifras diarias por habitante:
Guanajuato - 1.698 Kg, D.F. – 1.617 Kg. Veracruz– 1.259 Kg.( Fuente INEGI 2010)
Energía de desechos
Existe un abanico de opciones tecnológicas para tratar y reducir la cantidad de
desechos sólidos antes de verterlos. La incineración –el principal método térmico–
es una opción. Los desechos se incineran, convirtiendo los materiales combustibles
en gases, tras lo cual queda un residuo sólido de cerámica y materiales metálicos.
Otras formas de tratamiento térmico de alta tecnología son los hornos de plasma y
de desorción térmica para destruir los desechos peligrosos, y métodos que
convierten los desechos sólidos en líquidos parecidos a la gasolina o en
aglomerados cerámicos o materia granulosa.
La desventaja de los métodos térmicos es lo elevado de su costo, y los problemas
ambientales derivados de la contaminación atmosférica y de la gestión de los
residuos.
De hecho, la incineración de desechos es un tema controvertido, y muchos
ecologistas son acérrimos enemigos de este método. La mayoría de los desechos
son orgánicos, por lo que al final de su vida útil ya no se les añade valor si se los
recicla; lo que sí tienen es un contenido de energía utilizable para calefacción y
energía si se los quema en centrales de recuperación de energía de desechos. Una
tonelada de desechos urbanos contiene una cantidad de energía recuperable
equivalente a la de 2,5 toneladas de vapor o 30 toneladas de agua a 180ºC, o 500
kW/h de electricidad producidos por un generador. Los residuos finales tras la
incineración de los desechos pueden eliminarse en vertederos.
Manejo Integral de los Residuos Sólidos
Definición de manejo integral
El manejo integral y sustentable de los residuos sólidos combina flujos de residuos,
métodos de recolección y procesamiento, de lo cual derivan beneficios ambientales,
optimización económica y aceptación social en un sistema de manejo práctico para
cualquier región. Esto se puede lograr combinando opciones de manejo que
incluyen esfuerzos de reusó y reciclaje, tratamientos que involucran compostaje,
biogasificación, incineración con recuperación de energía, así como la disposición
final en rellenos sanitarios (figura 1). El punto clave no es cuántas opciones de
tratamiento se utilicen, o si se aplican todas al mismo tiempo, sino que sean parte
de una estrategia que responda a las necesidades y contextos locales o regionales,
así como a los principios básicos de las políticas ambientales en la materia.
En la actualidad, en Europa, el 24% de los desechos domésticos se procesan para
recuperación de energía, y ha de señalarse que Europa produce 200 millones de
toneladas de desechos urbanos por año. La recuperación de energía de fuentes
renovables reduce el consumo de recursos, dado que se queman menos
combustibles fósiles. Europa ahorra alrededor de 5,5 millones de toneladas de
carbón por año y la capacidad estimada de energía de desechos es de 33 millones
de toneladas por año, con lo que se podrían ahorrar 11 millones de toneladas de
carbón.
Figura 1. Manejo integral y sustentable de los residuos sólidos
Recuperación y
Producción de
Energía
Así, por ejemplo, un sistema en una municipalidad que incorpore reciclado,
incineración con recuperación de energía y relleno sanitario puede ser muy diferente
al sistema prevaleciente en otra municipalidad que incluya reciclado, composta y
relleno sanitario. Lo cual no tiene importancia, en tanto se alcance el objetivo
principal del manejo integral de residuos sólidos, que es encontrar los medios
económicos y ambientales más apropiados para desviar una cantidad óptima de
residuos del relleno sanitario.
El modelo descrito en la figura 1 hace hincapié en la interrelación de las partes del
sistema y no intenta predecir cuál es el mejor sistema.
La jerarquía de los residuos sólidos
El manejo integral de los residuos sólidos le da una nueva dimensión al enfoque
comúnmente conocido como la jerarquía del manejo de residuos sólidos referido en
el cuadro 1, el cual prioriza las opciones de manejo de residuos en un orden de
preferencia que parte de la prevención de la generación, del reusó, reciclaje o
compostaje, de la incineración con recuperación de energía, de la incineración sin
recuperación de energía, y del confinamiento en rellenos sanitarios como última
opción. Este enfoque ha influido significativamente en las decisiones y estrategias
de manejo de residuos a nivel local, nacional e internacional durante los últimos 25
años.
Cuadro 1. Jerarquía de los elementos de los sistemas de gestión integral de residuos
sólidos.
1.-Reducción de origen (reducción en la fuente).
2.-Reutilización (retornabilidad/rellenamiento).
3.-Compostaje y Biodegradación.
4.-Reciclaje.
5.-Incineración con recuperación de energía.
6.-Relleno sanitario.
Modificado de: Careaga J. A., Manejo y Reciclaje de los Residuos de Envases y Embalajes.
Sedesol. Instituto Nacional de Ecología. Serie Monografías No. 4.1993.
Sin embargo, la interpretación del enfoque citado debe ser flexible y ajustarse a las
realidades locales, así como tomar en consideración diversos elementos como los
que se citan a continuación:
No siempre el reciclado de residuos es la mejor opción desde la perspectiva
ambiental y económica, como lo muestra la aplicación del análisis de ciclo de vida
comparativo, en el que se pone en perspectiva esta opción respecto de la
generación de los materiales primarios correspondientes.
La selección de las combinaciones de formas de manejo de los residuos y de las
prioridades que deben asignárseles, requiere hacerse con base en diagnósticos que
permitan conocer las situaciones que privan en cada localidad respecto del tipo y
volúmenes de residuos que se generan, la infraestructura disponible o accesible
para su manejo, los mercados de los materiales secundarios, entre otros.
La factibilidad económica de las distintas modalidades de manejo de los residuos
sólidos.
Por lo anterior, la jerarquía debe ser vista más como un menú de posibles opciones
de tratamiento de residuos, que como un esquema rígido.
Manejo integral de residuos sólidos para Recuperar Energía
En el contexto del desarrollo
sustentable, el objetivo
fundamental de cualquier
estrategia de manejo de
residuos sólidos debe ser la
maximización del
aprovechamiento de los
recursos y la prevención o
reducción de los impactos
adversos al ambiente, que
pudieran derivar de dicho
manejo.
Es claro que es difícil
minimizar costos e impactos
ambientales simultáneamente. Por lo tanto, siempre habrá que hacer juicios de valor
para reducir los impactos ambientales globales del sistema de manejo de residuos,
tanto como sea posible, a un costo aceptable; encontrar este punto de balance
siempre generará debates. Por tal razón, se podrán tomar mejores decisiones en la
medida que se cuente con datos para estimar los costos y determinar los impactos
ambientales, lo cual puede generar nuevas ideas en el marco de los procesos de
mejora continua. Saber si el proyecto e implementación de las nuevas tecnologías
resulta rentable para la generación de Energía. Por ejemplo en el proceso de
incineración de los desechos estos se vierten en quemadores especiales. El
intercambio térmico de los gases de combustión a temperatura elevada produce
agua caliente o vapor, los cuales se usan para calefacción en comunidades locales,
o para accionar turbinas y generar electricidad.
Desde mediados de la década de 1980, la tecnología de punta ha permitido reducir
notoriamente las emisiones gaseosas de los quemadores de desechos domésticos.
Gracias a las técnicas avanzadas de depuración de los gases de chimenea, hoy en
día se pueden depurar del humo de los incineradores la mayoría de los gases no
deseados, de modo que las emisiones de gas ácido son muy bajas, tanto en
términos absolutos como en comparación con otras formas de generación de
energía.
Las emisiones de dioxina también quedan reducidas a niveles insignificantes.
Un sistema adecuado de manejo de residuos, no solo puede ser económica y
ambientalmente sustentable sino debe ser integral, orientado a la recuperación de
energía, y capaz de manejar todos los tipos de residuos sólidos. La alternativa de
centrarse en materiales específicos, ya sea porque son fácilmente reciclables, o
porque son más efectivos al momento de ser incinerados es una estrategia que
debe ser considerada para el aprovechamiento de múltiples materiales presentes
en los residuos.
Tampoco se descarta la posibilidad de que, si se pone demasiado énfasis en
materiales específicos, esto pueda llevar a dejar fuera productos que sean
reciclables, a costa de disminuir los esfuerzos de obtención de los residuos en la
fuente.
Por lo anterior, se considera que el sistema integral debe ser capaz de manejar
residuos de múltiples orígenes como pudieran ser domésticos, comerciales,
industriales, de la construcción y agrícolas. Cabe señalar que, enfocarse en el
origen de un material (por ej. residuo doméstico o comercial), pudiera ser menos
productivo que enfocarse en la naturaleza del material, sin importar su fuente.
Reducción en los Gastos Energéticos
Las iniciativas para prevenir la generación de residuos son una contribución muy
importante a la estrategia de manejo integral de residuos sólidos, esto se debe a
que reducen la cantidad de materiales
desechados que requieren tratamiento.
Más aún, el concepto de reducción
ayuda a elevar la conciencia del
público en el manejo de los residuos
sólidos, aunque dicha reducción debe
ser evaluada cuidadosamente para
asegurar que tenga bases científicas,
ya que decisiones arbitrarias basadas
en información sin fundamento pueden
resultar en la disminución de una parte
del flujo de residuos a costa de un
mayor uso de recursos.
Los avances tecnológicos continuos también ayudan a acelerar la transición al uso
de materiales reciclados. Los hornos de arco eléctrico transforman chatarra en
acero de alta calidad utilizando mucha menos energía que los altos hornos
corrientes. Como todo lo que los hornos de arco eléctrico necesitan para funcionar
es electricidad y chatarra, y como pueden construirse en tamaño pequeño, pasarán
a ser una alternativa atractiva respecto de las acerías tradicionales.
Un argumento de peso en favor del reciclado es que invierte el concepto de la
sociedad de lo “desechable”. Sin embargo, el reciclado no es siempre la mejor
opción disponible para la ordenación de los desechos. En ciertos casos, ni siquiera
es la opción más ecológica, dado que algunos procesos de reciclado son
contaminantes. Ciertos estudios realizados sugieren que, en el caso del papel, la
incineración con recuperación de energía puede ser más racional desde el punto de
vista ecológico.
El argumento de que siempre se consume menos energía reciclando un objeto que
produciéndolo de nuevo con materias primas es correcto, si bien con ciertos
reparos. La producción de aluminio con bauxita consume ingentes cantidades de
energía, mientras que la producción con chatarra solamente consume el 5% de
dicha energía. El reciclado de plásticos es similar en este punto aunque algunas
compañías de plásticos argumentan que consume más energía de la que ahorra y
el reciclado de acero consume la mitad de la energía que se quema en producir
acero virgen. Sin embargo, el reciclado del papel consume cerca del 75% de la
energía utilizada en hacer papel virgen; en el caso del vidrio, el reciclado consume
casi la misma cantidad de energía que se quema haciendo vidrio nuevo.
Esta visión puede cambiar si se toma en cuenta toda la energía que se consume al
producir, utilizar, desechar y reciclar los materiales. Por ejemplo, el transporte de
vidrio consume mucho más combustible que el del plástico, con lo que una botella
de plástico no reciclado podría ser más “verde” que una botella de vidrio reciclado.
En los países en donde ya existe una conciencia ambiental los fabricantes tienen
incentivos económicos y ambientales para darle al consumidor productos de la
manera más eficiente posible. La reducción debe hacerse caso por caso tomando
en cuenta el ciclo de vida del producto en cuestión. De esta manera, se previene
que los problemas sólo cambien de lugar, ya que una mejora aparente en una parte
del ciclo de vida puede simplemente llevar a otros problemas posteriores.
Por ejemplo, la reducción en empaques de alimentos puede resultar en una mayor
cantidad de comida desperdiciada ó en que se requiera una mayor cantidad de
empaque para su transportación. El concepto "más a cambio de menos" ha sido
adoptado por la industria dando lugar a productos concentrados, empaques más
ligeros y rellenables, reducción de empaques de transportación y otras
innovaciones. Como parte de los esquemas de minimización de residuos sólidos,
se han introducido cambios en los procesos de producción, en donde muchas
compañías han adoptado esquemas internos de reciclado ó de recuperación de
energía.
La industria también ayuda a reducir los residuos extendiendo la vida de sus
productos, de manera tal que se posterga el punto en el que los productos se
convierten en residuos. Esto se lleva a cabo, por ejemplo, haciendo productos
fáciles de reparar o de mejorar.
Un manejo integral de residuos sólidos exitoso, requiere que los miembros de la
sociedad que contribuyen a integrar el flujo de residuos asuman sus
responsabilidades. Productores de materias primas, fabricantes, distribuidores,
comerciantes, consumidores y autoridades deben responsabilizarse por los
residuos que generan. Una manera efectiva de promover la minimización de
residuos experimentada en otros países, ha sido cobrar al generador de éstos
conforme a la cantidad producida; ésta es una aplicación del principio "el que
contamina paga" y forma parte de una estrategia de responsabilidad compartida.
La minimización o reducción en la fuente, en realidad precede al manejo efectivo de
los residuos y no es parte de él, ya que afectará el volumen generado y, hasta cierto
punto, la naturaleza de los residuos, pero aun así habrá residuos que serán
generados y requerirán de sistemas de manejo integral. Por lo tanto, además de la
minimización o reducción en la fuente, es necesario un sistema efectivo para
manejar estos residuos.
Aspectos a considerar sobre el buen manejo de los Residuos
Aunque el reciclaje es muy favorecido por la
sociedad, en ciertos casos puede tener algunos
aspectos negativos. Como parte de una estrategia
de manejo integral de residuos sólidos el reciclaje de
materiales puede ayudar a conservar recursos, evitar
que materiales valorizables contenidos en los
residuos vayan a disposición final y hacer participar
al público en general en el tema. Sin embargo, en
muchos casos se han creado expectativas irreales acerca de la contribución que el
reciclaje puede hacer en un sistema de manejo integral de residuos. El reciclaje es
un proceso complejo que en sí consume recursos durante el transporte, selección,
limpieza y reprocesado de los materiales reciclables. Además, en este proceso
también se producen residuos.
Por lo antes expuesto, el reciclaje debe ser considerado como parte de una
estrategia integral para manejar los residuos, no como un fin en sí mismo, y
promoverse únicamente cuando ofrece beneficios ambientales globales. Un manejo
sustentable de residuos que proporcione mejoras ambientales reales de una
manera económica y socialmente aceptable, sólo puede ser alcanzado a través de
metas que sean parte de objetivos ambientales más amplios, tales como: reducción
de gases invernadero, disminución de tasas de residuos que llegan a rellenos
sanitarios y maximización del aprovechamiento de los recursos. Y la recuperación
de Energía a través de los mismos.
Estamos en plena Revolución en lo que a desechos urbanos se refiere y las
ciudades deberán afrontar con imaginación el problema y reciclar como nunca
antes, buscando hallar valor en los desechos más inesperados y que son
considerados un problema y poder utilizarlos como productores de subproductos
energéticos que nos ayuden a cerrar el círculo de la sustentabilidad dentro de las
ciudades.
Tradicional e idealmente la basura municipal se ha visto como una oportunidad para
reciclar materiales tales como el vidrio, el aluminio, el papel y el cartón, así como la
de producir composta a partir de la parte orgánica de la basura, que es útil para
mantener la fertilidad del suelo o mejorar su capacidad de retención de humedad,
intercambio catiónico y porosidad en los jardines públicos municipales.
En la última centuria la basura ha sido considerada como un recurso energético, ya
que por un lado cuando es depositada en rellenos sanitarios o basureros, ésta
produce biogás con un contenido de 50% de metano, y por el otro puede someterse
a procesos termoquímicos de incineración o gasificación, dando lugar a la
generación de energía, ya sea vía generación de vapor en el caso de la incineración,
o una mezcla de gases compuesta por CO, H2 y CH4 en el caso de la gasificación,
que también puede ser empleado para generar vapor, emplearse como combustible
en motores de combustión interna o en celdas de combustible en el futuro cercano.
Producción de energía mediante procesos térmicos.
Existen tres procesos térmicos para el tratamiento de la basura, estos son la
incineración, la gasificación y la conversión con plasma.
Incineración.
La incineración es un proceso que en presencia de aire en exceso, transforma la
basura a cenizas y gases de combustión a temperaturas del orden de los 800 a los
1,000°C. La basura puede producir entre 250 y 750 kWhe/ton, dependiendo del
poder calorífico de la misma y del pretratamiento a que sea sometida. La generación
del límite inferior corresponde cuando la basura es incinerada sin tratamiento previo
y en plantas de las denominadas como “Mass Burn”, en tanto que el rendimiento
superior puede obtenerse si la basura es secada y clasificada, e incluso peletizada
e incinerada en sistemas de “lecho fluidizado”.
Existen en el mundo alrededor de 760 plantas de incineración de basura en
operación. La incineración de la basura se ha visto frenada en Estados Unidos por
restricciones ambientales en los últimos años, donde existe una capacidad de
incineración de 29 millones de toneladas anuales, por lo que desde 1995 hasta el
año 2003 no se habían construido plantas nuevas. En Estados Unidos de los 369
millones anuales de toneladas de basura que generan, 8 % es incinerada, 7%
convertida a composta, 20% es reciclada y 65% es depositada en rellenos
sanitarios.
En Europa25 en el año 2002 existían 340 plantas con una capacidad de incineración
de basura de 50 millones de toneladas anuales, de las cuales 28 plantas fueron
comisionadas con una capacidad total de 4.1 millones de toneladas anuales en
1999. Los países que se destacan por incinerar su basura son:
Dinamarca (55%), Suecia (55%), Suiza (45%), Holanda (48%), Francia (35%) y
Alemania (42%). *Los valores entre paréntesis indican el porciento de basura que incinera cada país de la que
produce.
En China13 se generan diariamente 410 mil toneladas de basura, de las cuales el
2% (10,000 ton/día) son incineradas, el 70% es enviada a rellenos sanitarios, 20%
son convertidas a composta y el 10% restante tiene otros tratamientos no definidos.
En China se considera a los tratamientos térmicos como la tecnología del futuro
para procesar su basura, dado que es una fuente de energía importante.
En los últimos años se han destinado en Estados Unidos mil millones de dólares
para mejorar los procesos de incineración y reducir al máximo las emisiones de
contaminantes de las plantas de incineración, a tal grado que se ha demostrado que
los nuevos desarrollos emiten menos contaminantes que una planta convencional
de energía.
El proceso de combustión con recuperación de energía conocido como Basura a
Energía (WTE) por sus siglas en inglés, es una de las alternativas existentes para
el manejo de la basura, ya que reduce la cantidad de materiales enviados a los
rellenos sanitarios, prevén la contaminación de agua y aire, permiten mejorar los
programas de reciclamiento, requieren menos espacio y disminuyen la dependencia
de los combustibles fósiles para la generación de energía.
Las plantas de “Mass Burn” son las plantas tradicionales donde el control de las
emisiones es rudimentaria o no existen. De 1910 a 1968 existieron
aproximadamente 17,000 incineradores de basura doméstica operando en Nueva
York, en el mismo período se construyeron 32 incineradores municipales que
quemaron en ese lapso un total aproximado de 73 millones de toneladas de basura
municipal en esa ciudad.
Estas plantas no requieren pre-procesamiento de la basura, lo que da como
resultado que los procesos de transferencia de masa y velocidades de reacción
sean relativamente lentos. Por lo que se requieren cámaras de combustión muy
grandes y la intensidad de la combustión es lenta. Las temperaturas existentes en
la cámara de combustión son del orden de los 900°C y las cenizas no alcanzan el
punto de fusión o semifusión. Esta tecnología ha sido mejorada en los últimos años
pero ha sido sustituida por los nuevos desarrollos en la materia que incluyen
sistemas de lecho fluidizado.
Los incineradores de Lecho Fluidizado son usados ampliamente en Japón, estos
sistemas requieren reducciones de la basura a tamaños menores a 5 cm, así como
la separación de materiales inertes como vidrios y metales, antes de ser incinerada
en estos sistemas. Son alimentados por la parte superior de los lechos fluidizados
formados por arena. Bajo estas condiciones la combustión es más eficiente, y las
temperaturas son más altas permitiendo una mayor recuperación de energía,
menores cantidades de materiales no oxidados y menos exceso de aire que las
plantas tradicionales.
Los combustores de lecho fluidizado operan a temperaturas en el rango de 830-
910°C y pueden requerir combustible adicional y quemar materiales con contenido
de humedad muy altos. Debido a la homogeneidad de las temperaturas existentes
en el sistema, la inscrustación y los problemas de corrosión son sensiblemente
menores. Por otro lado, la operación a temperaturas bajas en estos incineradores
da lugar a la intensa formación de óxidos de nitrógeno (NOx) no deseables, por lo
que se requiere la adición con la alimentación de cal para el control de los SOx.
Estos sistemas tienen la desventaja de dar lugar a la aglomeración del lecho, si
existen sales presentes en la alimentación y pueden proveer de insuficiente tiempo
de residencia para las partículas finas. La desventaja del poder calorífico fluctuante
de la basura alimentada se compensa por la mayor cantidad de calor inercial
existente en el lecho fluidizado.
El término de “Combustible Derivado de la Basura” abreviado RDF por sus siglas
en inglés, se refiere a la basura que es procesada para incrementar su poder
calorífico y quemarse tanto en plantas WTE como en plantas termoeléctricas
convencionales. El procesamiento consiste en la separación de los materiales
inertes, reducción de tamaño, y densificación (peletización). Esto permite la
separación de materiales reciclables y peligrosos. El material con mayor densidad
es más fácilmente transportado, almacenado, y quemado. El RDF puede ser
producido a pequeña escala y transportado y usado en grandes plantas WTE, donde
las eficiencias de escala permiten un mejor y efectivo control de emisiones.
Los mayores problemas enfrentados por esta tecnología son sus mayores costos
de inversión y operación.
Un ejemplo de esta tecnología es la planta SEMASS construida en dos etapas, la
primera en 1989 y la segunda en 1994, en Rochester Massachussets. Las tres
unidades de que consta procesan 910,000 toneladas anuales de basura y producen
arriba de 720 kWh de electricidad por tonelada de basura, de la cual 100 kWh/ton
se usa para operar la planta y el resto es vendido. Esta planta convierte el 76.7%
de la basura a energía, 4.5% la recupera en forma de metales ferrosos y no ferrosos,
y dispone el 7.7% como cenizas volátiles en un relleno sanitario cercano. La ceniza
del fondo representa el 10% una vez que se recuperan los metales.
Esta planta cumple con las normas ambientales en cuanto a la emisión de
partículas, Dióxidos de azufre, nitrógeno, ácido clorhídrico, monóxido de carbono,
cadmio, plomo, mercurio, dioxinas y furanos.
Gasificación.
El segundo proceso empleado para el tratamiento de la basura es la Gasificación,
el cual consiste en convertir un sólido a gas mediante pirólisis con nula o poca
presencia de aire u oxígeno a temperaturas comprendidas entre 500°C y 1000°C17.
La Gasificación no es un tema nuevo, ya que fue ampliamente usada durante la
Segunda Guerra Mundial con aproximadamente un millón de gasificadores usados
para operar carros, tractores, botes, trenes y generar electricidad16.
La Gasificación es el proceso mediante el cual la biomasa en general y la basura en
particular son convertidas en gases combustibles como monóxido de carbono,
metano e hidrógeno. Los cuales idealmente contienen toda la energía original
presente en la basura. En la práctica las eficiencias de conversión fluctúan entre
60% y 90%. La Gasificación es alcanzada por la degradación térmica de la materia
orgánica en la ausencia o cantidad adecuada de aire para soportar la combustión
completa.
Existen más de 100 plantas de gasificación alrededor del mundo en operación y
construcción actualmente. Algunas plantas han estado en operación comercial por
más de cinco años. La gasificación tiene varias ventajas sobre la incineración
convencional. Se lleva a cabo en ambientes con bajo contenido de oxígeno, lo que
limita a la formación de dioxinas y grandes cantidades de óxidos de azufre y
nitrógeno. Requiere solo una fracción del oxígeno estequiométrico necesaria para
la combustión. Como resultado de estos requerimientos, el volumen de los gases
producidos es menor, por lo que se requieren equipos de tratamiento más pequeños
y menos costosos. Desde el punto de vista termodinámico, la presión parcial de los
contaminantes es mayor en los gases producidos, lo que favorece una mayor
absorción y captura de los mismos en el equipo de limpieza. La gasificación genera
un combustible gaseoso de bajo poder calorífico que puede integrarse con turbinas
de ciclo combinado, máquinas de combustión interna, potencialmente con celdas
de combustible para convertir la energía a electricidad con una eficiencia mayor al
doble de la alcanzada con calderas o generadores de vapor.
Existen dos ejemplos comerciales de esta tecnología, estas son las plantas
diseñadas por la empresa TPS Terminska y la de la empresa Battelle-Columbus
Laborartories.
La primera es una planta que quema parcialmente con aire atmosférico 200 ton/día
de basura clasificada en forma de RDF, desde 1993 en Italia. Opera con un
incinerador de lecho fluidizado, seguido por un lecho fluidizado circulante que
contiene dolomita para catalizar y romper las moléculas de alquitrán que se forman
durante el proceso. El gas generado es enviado para ser usado como combustible
a un generador de vapor.
El segundo también es un gasificador atmosférico que es calentado de manera
indirecta que evita la presencia de nitrógeno en el gas generado, el cual posee un
poder calorífico medio. La planta de Battelle fue licenciada a la empresa Future
Energy Resources Company y está en etapa de comercialización con una
capacidad de 200 ton/día.
El desarrollo de los gasificadotes actuales se inicia con la crisis petrolera de los
70´s. En 1979 existían 81 proyectos de gasificadores y fabricantes, la caída de los
precios del petróleo hizo que se abandonaran muchos de estos proyectos, sin
embargo la concientización del fin de la era del petróleo barato, y más recientemente
el Calentamiento Global, hizo resurgir el interés en la gasificación de la biomasa, y
entre esta de la basura municipal.
El interés en la gasificación resurge en las empresas petroleras como la Texaco,
Shell, entre otras, quienes en 1970 sumaban una capacidad de 4 mil MWt (340
millones de MJ) y que en 2004 alcanzaron los 42 mil MWt (4 mil millones de MJ).
Los países con mayor capacidad instalada están en Europa con más de 15 mil MWt
(1,290 millones de MJ), le siguen Asia con 10 mil MWt (860 millones de MJ)
Norteamérica con 6.5 mil MW (560 millones de MJ), África y Medio Oriente con 10
mil MWt (860 millones de MJ) y Centro y Sudamérica con 500 MW (40 millones de
MJ). Las tecnologías de gasificación más desarrolladas son las del tipo de Lecho
Fluidizado en un 95%, y de lecho fijo en menor proporción (2.5%), y el resto otros
tipos (2.5%).
En general los gasificadores producen una mezcla de gases cuyos
componentesprincipales son el CO, CH4, e H2, con poder calorífico comprendido
entre 6 y 12 MJ/m3. Este gas puede ser alimentado a un motor de combustión
interna, a calderas y recientemente se está considerando para su empleo en celdas
de combustible.
La inversión requerida para la generación de energía plantas de gasificación oscila
entre 2.2 y a 2.3 millones de dólares por MWt instalado11 (25.4 a 26.6 dólares por
MJ).
Conversión con Plasma.
El plasma es esencialmente el cuarto
estado de la materia. En términos
sencillos el plasma es un medio de gas
ionizado con número igual de cargas
positivas y negativas, las cuales
pueden conducir la electricidad.
El plasma se puede generar por
descargas de corriente con alto voltaje
entre dos electrodos, los resultados
son la producción de luz y calor. A
diferencia de los metales que están
limitados por sus temperaturas de
fusión, el gas no tiene limitaciones de
temperatura que alcanzan de los 3,000
a los 8,500°C, suficientes para
suministrar la energía de activación necesaria para promover los cambios físicos y
químicos de la materia, los cuales no pueden ocurrir cuando se calienta con la baja
temperatura de combustión convencional.
El plasma proporciona la energía para transformar la parte orgánica de la basura a
gas de síntesis, el cual puede ser quemado en turbinas o para generar vapor, o
convertido a metanol, etanol o gasolinas de más de 90 octanos.
Por más de 50 años el uso del plasma se ha limitado a pequeñas aplicaciones en
procesos químicos, debido al pobre desempeño de los electrodos de los sistemas
de plasma en el tiempo.
A diferencia de los incineradores, los generadores de plasma pueden operar con
poco o nada de oxígeno, lo que permite que ocurra una completa disociación
molecular y que los elementos básicos puedan ser reformados en compuestos más
estables, eliminando virtualmente la formación de dioxinas, furanos, NOx, SOx y
otros gases tóxicos.
El tratamiento de la basura con plasma no produce cenizas pesadas ni ligeras, ni
sólidos, gases de combustión, y por lo tanto no requiere chimeneas, ni rellenos
sanitarios, ni contaminación, y si el doble de la energía eléctrica que requiere la
planta para su operación.
Las primeras aplicaciones de la tecnología del plasma se hicieron con sistemas de
Corriente Continua los cuales tienen muchas limitaciones prácticas, por lo que se
desarrollaron los sistemas o antorchas de Corriente Alterna.
Un generador de plasma de 560
kg/h de desechos de tenería con
15% de humedad requiere de
300-400 A a 1,100 V y produce
1,320 m3N de gas de síntesis
que su vez puede generar 415
kW eléctricos y 1,000 kW
(86,400 MJ) de vapor a una
presión de 8 bars.
Este proceso ha probado ser
robusto y confiable para
convertir la basura con la
recuperación eficiente de
energía y materiales. El proceso se ofrece en módulos que van de las 10 a las 50
mil toneladas anuales de basura. Existe un gran mercado para el tratamiento local
de residuos industriales y residuos peligrosos, como por ejemplo la basura
electrónica debido a su contenido de metales preciosos como el Cu, Au y Pt.
Producción de energía con biogás de la basura.
El biogás de relleno sanitario es una mezcla de gases, compuesta por metano en
una proporción del 55% y bióxido de carbono con un 35%, el resto es nitrógeno,
hidrógeno y otros
gases en cantidades
traza. El biogás tiene
un poder calorífico
medio de
aproximadamente
4,500 kcal/m3, se
puede emplear en
motores de
combustión interna,
turbinas de gas, y
celdas de
combustible.
Existen en el mundo alrededor de 1,152 plantas que suman una capacidad de
generación eléctrica de 3,929 MW y generan en promedio 3.1 m3/ton/año de biogás
de relleno sanitario. De estas 1,152 plantas, 734 están en Europa y 354 en 9
Estados Unidos, 15 en Canadá, 19 en Asia, 18 en Australia, 8 en Sudamérica y 4
en África. Las plantas en Europa en promedio tienen una capacidad instalada de
1.73 MW por planta, en tanto que en Estados Unidos es de 6.7, lo cual indica que
las plantas de Estados Unidos son muy grandes comparadas con las de Europa.
En México existe una planta de 7.4 MW instalada en el relleno sanitario del Salinas
Victoria en la zona conurbada de Monterrey, está instalada en una celda que
contiene 7 millones de toneladas de basura municipal. La energía generada es
enviada por la red eléctrica de CFE hasta la zona metropolitana de Monterrey para
ser usada en alumbrado público, bombeo de agua y el transporte colectivo de la
ciudad8.
Esta planta representa la primera experiencia en el ámbito nacional, sobre el
aprovechamiento del biogás emitido por la basura dispuesta en rellenos sanitarios,
para la generación de energía eléctrica. Los objetivos específicos de este proyecto
son los de demostrar esta tecnología, y reproducir el proyecto en otras ciudades de
México y Latinoamérica.
El proyecto está enmarcado dentro de las políticas mundiales sobre el control de
emisiones para la reducción de los gases de efecto invernadero (GEI), y su impacto
en el cambio climático global.
Estos proyectos requieren de la participación del sector privado para su ejecución
por las siguientes razones: la falta de recursos de los municipios y organismos
operadores para invertir directamente en el proyecto; la disponibilidad de tecnología
para el diseño, construcción y operación de los proyectos; la continuidad del
proyecto en el largo plazo; la complejidad de la normatividad nacional y de los
mecanismos de financiamiento y el enfoque de negocio distinto al de un relleno
sanitario. La participación privada proporciona estos elementos y dan mayor
seguridad para tener proyectos exitosos.
La Planta está ubicada en el km 10.5 de la carretera a Colombia en el municipio de
Salinas Victoria, N.L., dentro de los terrenos del relleno sanitario de
SIMEPRODESO. Esta planta fue diseñada con tecnología de punta en forma
modular para facilitar su instalación, operación, mantenimiento y flexibilidad para
futuros incrementos de capacidad.
La planta comprende dos sistemas principales, el primero es una red de captación
de biogás sobre un área clausurada de 44 ha en la que se depositaron residuos
sólidos municipales no peligrosos de 1991 a 1999, y que se ha estimado proveerá
de biogás para operar la planta al menos 20 años. Este sistema consta de: 160
pozos, 15.8 km de tubería de polietileno de media densidad de 63 mmm y 315 mm
de diámetro, 3 bombas de extracción con capacidad de 3,000 m3/h cada una, filtros
y tanques separadores de condensados y sistema de control de flujos, y 2
quemadores de excedentes de biogás de 1,250 m3/h. El segundo sistema
corresponde a la central de producción de energía eléctrica compuesta por 7
motogeneradores de 1.06 MW cada uno y 7 transformadores de 1,250 kVA.
El biogás generado por el sitio es recuperado por los 160 pozos construidos en el
relleno sanitario, los cuales están interconectados con 15.8 km de tubería de
polietileno de media densidad para conducir el biogás hasta la central mediante
succión con las bombas de extracción del sistema. Pasando previamente por filtros
y condensadores de humedad que impiden el paso de agua y partículas a las
bombas, al quemador de excedentes y a los motogeneradores, donde el biogás con
un contenido del 55% de metano, es convertido por los motogeneradores a
electricidad. Esta a su vez es acondicionada por los transformadores elevando su
voltaje a 34.5 KV para ser suministrados a alimentadores de distribución de CFE,
que a su vez entrega la energía a los usuarios de la misma para alumbrado público,
bombeo y tratamiento de agua, transporte y edificios públicos.
La operación de la planta es seguida automáticamente en el panel del cuarto de
control de la central, donde se está midiendo y registrando en tiempo real y de
manera continua la cantidad de energía generada diariamente, el consumo de
metano del biogás y las reducciones de emisiones de CO2, así como las horas de
operación y la energía generada por cada uno de los siete motogeneradores de la
central. Inicialmente se instalaron 6 de los 7 motogeneradores debido a
contratiempos ocurridos
con el transporte de los
equipos, ya que uno de
ellos se dañó con la
volcadura que sufrió el
camión en que era
transportado. En la
actualidad se encuentran
en operación los siete
motogeneradores.
El proyecto tiene el
propósito de constituir una
demostración de la
efectividad tecnológica,
económica, institucional y
social del
aprovechamiento del
biogás, para ser
reproducido en otras
ciudades de México y Latinoamérica.
La generación de biogás en el futuro y la rentabilidad del proyecto requieren
periodos de 15 o 20 años, que rebasan los periodos de las administraciones
municipales y estatales. Por lo que una alternativa viable es el carácter autónomo
de los organismos operadores como es el caso del Sistema Metropolitano de
Procesamiento de Residuos Sólidos de Monterrey (SIMEPRODESO) que pueden
trascender a estos periodos administrativos. De tal manera que el Banco Mundial
impulsó la realización del proyecto, teniendo como elemento fundamental la
participación de SIMEPRODESO.
Entre los beneficios ambientales derivados del proyecto de Salinas Victoria se
puede citar la contribución a la disminución del calentamiento global de nuestro
planeta por evitar la emisión de 68 m3/min de biogás, que equivalen a dejar de
consumir el equivalente a 1 millón de toneladas métricas de carbón, o a retirar
90,000 automóviles de circulación, aunado a que se refuerza una correcta
disposición de la basura, evitando riesgos de migración del biogás, incendios,
explosiones y malos olores.
Los beneficios energéticos radican en la generación de 52 millones de kWh anuales
de energía eléctrica que equivalen a la requerida por 30,000 casas de interés social,
y que es capaz de abastecer al 80% del alumbrado público de Monterrey
beneficiando a una población de 50,000 mil familias promedio.
La inexistencia de centrales de biogás en el país antes de la Planta de Salinas
Victoria, ha dado lugar a una serie de situaciones en la realidad que deben
mejorarse sustancialmente, para cumplir con las estrategias impulsoras del
proyecto, como son los de tener una producción de energía eléctrica en la
modalidad de cogeneración. La utilización de las líneas de transmisión de CFE; la
venta de energía excedente a CFE a tarifa comercial; la mitigación del efecto
invernadero; la generación de energía a precio competitivo que dé como resultado
una inversión rentable; así como tener una generación de electricidad para apoyar
el crecimiento acelerado en la demanda nacional; y lograr que el biogás sea
considerado como una fuente alterna de energía renovable.
Los costos de generación de cualquier sistema de energía renovable, solamente
son competitivos con los precios de la tarifa de alumbrado público. Los sistemas de
alumbrado público se conectan en mediana o baja tensión, lo cual implica costos de
porteo elevados. El tamaño y capacidad de la central de biogás requiere que la
conexión con la red de CFE sea en alimentadores de distribución. La operación de
los interruptores de los alimentadores de distribución por fallas de corta duración
conocidos como “recierres” provoca la salida de los motogeneradores dando lugar
a eventos de respaldo.
La Comisión Reguladora de Energía hasta septiembre del 2001 no consideraba al
biogás como fuente de energía renovable intermitente, por lo que la central de
Salinas Victoria recibe el trato de centrales convencionales de gran capacidad del
orden de los 250 a los 1,000 MW y conduce a que la mitad de la energía generada
en la central de biogás, esto es la producida en el día se debe vender a CFE al 90%
del costo total de corto plazo, lo cual reduce sensiblemente el precio medio de venta
de la central de biogás. CFE obliga a contratar los servicios personales de la planta
con el Sindicato Único de Trabajadores de la Industria Eléctrica de la República
Mexicana (SUTERM) con costos más elevados. Los contratos con CFE de
interconexión, transmisión y respaldo para servicios industriales se aplican como
elemento de facturación la potencia (kW), lo cual no sucede en la tarifa de
alumbrado público que solo considera cargos por kWh8.
La inversión requerida para la generación de energía con biogás oscila entre 750
mil y 1.3 millones de dólares por MW instalado. En el caso de la generación con
biogás los costos de inversión pueden reducirse en un 35% si el proyecto es
financiado dentro del marco de los bonos de carbono.
Ejemplos a Seguir:
Vitoria, la mejor ciudad de España en gestión de residuos
El teniente de alcalde, Miguel Garnica, recogió el pasado viernes en Madrid en representación del Ayuntamiento de Vitoria-Gasteiz un diploma a la mejor ciudad en gestión de residuos y agua. La capital alavesa ha resultado la ciudad mejor
valorada en estas dos categorías, dentro del estudio 25 Ciudades Españolas Sostenibles. Un informe elaborado por Análisis e Investigación, con el patrocinio de Siemens, y verificado por KPMG. El estudio, presentado el viernes en Madrid, ha analizado los principales parámetros medioambientales que forman parte de la gestión urbana. En este sentido, se ha estudiado la situación de las ciudades en siete categorías diferentes (emisiones CO2, energía eléctrica, sector residencial, movilidad, residuos, agua y aire), cuya clasificación ha ayudado a crear un ranking global.
En este ranking global de 25 ciudades españolas sostenibles, Vitoria-Gasteiz ocupa el segundo lugar, y es la ciudad mejor valorada en gestión de residuos y en uso del agua. Según este informe, la capital alavesa ha desarrollado una serie de iniciativas que la sitúan como referencia en España en gestión de residuos y uso del agua. Ostenta el quinto puesto en la categoría de emisiones de CO2 y se sitúa en el top 10 en cuanto a calidad del aire, movilidad y sostenibilidad de la edificación residencial. "No en vano Vitoria-Gasteiz ostenta el título de Capital Verde Europea otorgado por la Unión Europea", especifica tal estudio.
El volumen total de residuos generados per cápita en Vitoria es de375 Kg., lo que la convierte en la tercera ciudad que menos basura genera, con una diferencia de 25,7% por debajo de la media. Además, es la ciudad española líder en reciclaje.
Vitoria-Gasteiz es también la mejor ciudad en la categoría de Agua. El consumo de agua per cápita es de 41,3 m3 (tercera mejor ciudad), lo que la convierte en la segunda más eficiente en lo que se refiere a la red de suministro.
El informe 25 Ciudades Españolas Sostenible, confirma la idea de que el desarrollo sostenible y la mejora de las infraestructuras urbanas, ocupan una posición predominante en las agendas locales.
http://iresiduo.com/noticias/estudios-y-proyectos/12/09/24/vitoria-la-mejor-ciudad-de-espana-en-gestion-de-residuos-18364
Los Avances en tratamiento de Residuos (Planta Integral de
Valorización de Residuos (Barcelona)
La Planta Integral de Valorización de Residuos (PIVR) de Sant Adrià de Besòs es
una instalación de tratamiento integral de los residuos municipales del área
Metropolitana de Barcelona (AMB), en la cual conviven dos instalaciones con dos
procesos de tratamiento diferenciados y complementarios. (Fuente: PIVR 2010.)
¿Cómo funciona?
¿Podría algo así implementarse en las Ciudades mexicanas con
mayor índice de Generación de Residuos?
Tratamiento Mecánico – Biológico (PTMB): Instalación y puesta en marcha desde
2006 donde se valoriza materialmente y energéticamente la fracción resto
procedente del contenedor gris.
Valorización Energética (PVE), instalación puesta en marcha en 1975, que valoriza
energéticamente el rechazo de la planta del tratamiento mecánico y otras plantas
metropolitanas, procedentes de la recogida municipal.
Datos de diseño de la PIVR Capacidad de tratamiento t/año: 192.000 de
Tratamiento mecánico y biológico y 350.000 t de recuperación energética
Superficie: 2,3 (ha) (Fuente PIVR 2010.)
Tipo de tratamiento: Tratamiento mecánico biológico de la fracción resto de los
residuos municipales y valorización del rechazo del proceso anterior. Productos
recuperados: Papel, cartón, vidrio, PET, PEAD, metales férricos, metal no férrico,
plástico film, briks y materia orgánica. Producción biogás: 108 millones de Nm3/año
(nominal) Producción electricidad: 177.149 MWh/año (nominal)
Otro Ejemplo el de Madrid: Un planteamiento integrado
La planta de gestión de desechos de Madrid (España) es uno de los proyectos de
recuperación de recursos
más ambiciosos de Europa.
Trabaja con arreglo a un
planteamiento integrado
para procesar desechos
sólidos mediante un
complejo sistema de
reciclado, recuperación de
energía y transformación
en abono orgánico.
Las instalaciones de reciclado y de obtención de abono orgánico entraron en
funcionamiento a principios de 1993. Previamente se vertía entre el 55% y el 60%
del material procesado, pero el proyecto apunta a reducir esta cantidad al 5% o 10%
(con un 5% de recuperación de materiales; el resto se utilizará para obtener abono
orgánico o se quemará en una nueva planta de incineración).
La opción de reciclado trabaja vinculada con la opción de obtener energía de los
desechos, es decir que los desechos se envían a la instalación de recuperación de
energía si esto produce mayores ingresos. El acero y el vidrio no están incluidos en
esta opción. En la unidad de recuperación de energía, un quemador por lecho
fluidizado de triple flujo procesará un máximo de 600 toneladas de desechos por
día. Esta unidad, fabricada bajo licencia de una compañía japonesa, está equipada
para controlar las emisiones, con un proceso de depuración de vidrio en tres fases:
ciclónico, por depuradores semi secos y por cámara de filtros de bolsa.
Los programas de energía de desechos tienen éxito en
Escandinavia.
Los proyectos para extraer energía de los desechos están ya muy establecidos en
Dinamarca, Noruega y Suecia.
En Dinamarca, la planta de incineración de Amagerforbraending procesa 320.000
toneladas de desechos domésticos por
año –una tercera parte del total de la
zona– y extrae suficiente energía para
abastecer 1,5 millón de gigajoules en
calefacción para este distrito. Todas
las fases de la generación se controlan
con ordenadores supermodernos que
también atienden técnicas de
tratamiento y filtración de los gases de combustión, destinadas a mantener las
emisiones dentro de los valores que dictan las normas.
La planta de Grinda cerca de Oslo (Noruega) procesa 50.000 toneladas de
desechos domésticos por año, y utiliza un nuevo proceso para convertir alrededor
del 55% de estos desechos en briquetas de combustible, las cuales se utilizan en
una planta papelera local como una fuente alternativa de energía para sus procesos
de producción. Del resto de los desechos, el 35% se procesa para abono orgánico,
y el 10% restante –por lo general metales, piedra y vidrio– se elimina en vertederos.
La planta de combustión en lecho fluidizado de Lidköping, en las cercanías de
Gotemburgo (Suecia) trata 30.000 toneladas de desechos urbanos y comerciales
por año, y abastece de agua caliente para calefacción de bajo precio a un hospital
y a alrededor de 18.000 de los 25.000 habitantes de dicha comunidad.
Casi la mitad de los desechos domésticos de Suecia se incineran para recuperar la
energía; en total, la incineración provee 4.400 millones de kW/h de energía
anualmente, lo suficiente para satisfacer las necesidades de 250.000 hogares.
El Proyecto para Puente Moreno:
Poder implementar las Nuevas Tecnologías de Generación de Energía a través de
los desechos urbanos, hacer del problema de la basura un beneficio para la
comunidad, la localidad, la sociedad y el Medio ambiente. Logrando reducir la
contaminación por basura e implementar los conceptos tecnológicos que puedan
hacer un fraccionamiento más resiliente y sustentable.
El proyecto se pretende comenzar de lo micro a lo macro, ir implementando más
tecnologías en pro y favor del medio ambiente que cambien la forma de pensar y
actuar de la comunidad. Se comenzara con la Recolección, separación y reciclado
de materiales, así como la implementación de un horno de incineración para
residuos. Se pretende abarcar las áreas de producción de Energía Eléctrica,
Generación de Biogás, Biodiesel, Biocarbon, así como la utilización de Celdas
fotovoltaicas para las áreas de oficinas y refrigeración de los lugares donde se vaya
a climatizar.
Cabe recalcar que el proyecto pretende recolectar la basura del fraccionamiento,
buscando ser ejemplo para otros fraccionamientos. Que sea visto como un proyecto
necesario para los desarrolladores Urbanos para lograr mantener sanos sus
desarrollos y en buen estado, poder brindarles el suministro de energía a buen costo
y atacar un problema que está devorando nuestras comunidades como es la basura.
El proyecto tendrá la capacidad de ir creciendo y adecuándose a las necesidades
de la comunidad.
Comenzará recolectando, Reciclando e Incinerando Basura para producir Energía
Eléctrica.
Después se implementaran los Biodigestores y tanques de almacenamiento para
producir Biogás de la biomasa.
Para finalmente automatizarla y lograr una mayor eficiencia y sostenibilidad, ya que
toda la maquinaria se pretende que utilice energía solar y producir Energías
renovables de varios tipos como: Biogás, Biodiesel, Biocarbon, etc.
Lo que hay que tomar en cuenta:
Conclusiones:
La basura es un recurso que debe ser y está siendo visto fuera y dentro de nuestro
país, como una fuente de materiales y de energía, que pueden obtenerse por
reciclamiento, producción de biogás en rellenos sanitarios o tratamientos térmicos
como la incineración y la gasificación.
La composición, contenido de humedad, poder calorífico, cantidad, manejo y
disposición final de la basura son factores muy importantes, que determinan la
viabilidad de la producción de energía a partir de la basura. En nuestro país la
basura contiene la mitad de materia orgánica y coincidentemente, también la mitad
de la basura municipal generada es depositada en rellenos sanitarios y sitios
controlados. Su poder calorífico está dentro de los estándares internacionales, sin
embargo se deberá ampliar esta información para validar esta afirmación.
La generación de energía a partir de la basura es posible a través del
aprovechamiento del biogás que generan los rellenos sanitarios o los procesos
térmicos como la incineración y la gasificación. En el primer caso existe a nivel
mundial una capacidad de 4 mil MW instalados que avalan esta tecnología, de los
cuales en México existe ya la primera planta de 7.4 MW en Monterrey. Existe un
gran potencial de aprovechamiento en nuestro país de estos proyectos por lo que
se deberán superar las barreras encontradas en Monterrey.
En el segundo caso la incineración ha demostrado su viabilidad en cientos de
plantas en el mundo en países como Japón, de Europa y Norteamérica. Se espera
que en los próximos años se duplique su capacidad en Europa, principalmente con
tecnologías con sistemas de lecho fluidizado, y paulatinamente con gasificadores
que se prevé a mediano plazo, sea la tecnología que sustituya a la incineración.
De los sistemas actuales, se puede esperar un rendimiento de energía eléctrica a
partir de la basura confinada en rellenos sanitarios, de 100 a 200 kWh por onelada
de basura. En tanto que mediante incineración, este rendimiento es mayor y oscila
entre 250 y 750 kWh.
En lo que se refiere a impacto ambiental, la recuperación del biogás para la
producción de energía es en sí una medida para controlar el impacto ambiental de
estas emisiones contaminantes que contribuyen de manera importante a los gases
de efecto invernadero. En tanto que el impacto ambiental de los procesos de
incineración, ha sido motivo para que en Estados Unidos se impida desde mediados
de la década de los noventas y hasta hace dos años la instalación de plantas nuevas
de incineración, por lo que se han mejorado los procesos para reducir o eliminar el
impacto ambiental de esta tecnología y se afirma que se ha llegado a controlar estas
emisiones a un nivel inferior que el de las plantas convencionales de generación de
energía.
La inversión requerida para la generación de energía con biogás oscila entre 750
mil y 1.3 millones de dólares por MW instalado, en tanto que para las plantas de
incineración y gasificación oscila entre 2.2 y 4.5 millones de dólares por MW
instalado. En el caso de la generación con biogás los costos de inversión pueden
reducirse en u 35% si el proyecto es financiado dentro del marco de los bonos de
carbono, en tanto que la para la incineración y gasificación los proyectos no son
rentables si se considera exclusivamente la generación de energía, por lo que se
debe cobrar una tarifa por tonelada de basura incinerada, a fin de amortizar la
inversión de estas plantas en un tiempo razonable.
Un escenario deseable y posible para nuestro país, es que para el año 2030 se
alcance una gestión de la basura similar a la que tiene Suecia en la actualidad, en
el que la basura es incinerada en un 47.5%, 42.5% se recicla y el 10% restante se
dispone en rellenos sanitarios. Lo cual daría lugar a desarrollar una capacidad de
incineración y gasificación de 26.4 millones de toneladas anuales, 23.7 millones de
toneladas recicladas anualmente, y 5.6 millones de toneladas de basura dispuesta
en rellenos sanitarios, partiendo de dos consideraciones que son: una producción
promedio de basura diaria de 1.2 kg por habitante y una población estimada por la
Comisión Nacional de Población de 127.2 millones de habitantes para ese año de
2030.
Las reflexiones son muchas y muy positivas en lo personal bastante alentadoras,
la problemática del mal manejo de los residuos es algo real y que sigue ocurriendo
al lado mismo de la puerta donde vivimos, trabajamos, dormimos, nos recreamos
etc. No estamos muy lejos de pisar los residuos de alguien más, aquel que por
ignorancia, desidia, malos hábitos y costumbres son llevados del ámbito Urbano al
medio Natural.
Y preguntarnos:
¿A donde llevan toda esta basura?
Al relleno Sanitario me responderían. O sea a un lugar Natural, al aire libre, en donde
ir a tirar, contaminar y dejar por el olvido los residuos que fueron generados por qué
no decirlo por mi también.
Hacer ciudad, hacer una pizca de ciudad, implicaría entonces encontrar esas
voces sordas que nos gritan: "...rescata mi alma, arquitecto, del olvido de los
urbanistas...“ Anónimo.
Y la otra pregunta obligada ¿Y qué culpa tiene la naturaleza, el medio ambiente,
el planeta de los desperdicios que yo genere?
¿Estoy realmente consiente de el daño que estoy provocando?
Y cuando ocupamos la palabra daño es cuando se mueven algunas células en
nuestro cerebro, es cuando las fibras de los que aun no tenemos cauterizado el
corazón se vuelven sensibles a las situaciones como estas, puedo provocar algo
bueno o malo según la decisión que tome con aquellos residuos que yo estoy
generando. ¡El conocimiento existe! Y está al alcance de muy pocos, y no es que
se encuentre escondido, simplemente con tristeza podemos afirmar que al 80% de
la gente no le interesa, no es tema que salga en sus conversaciones telefónicas, en
su Whatsap, que se vea mucho a la hora de las telenovelas, es solo tema de pararse
el cuello de algunos políticos, platica de los salones de cátedra, de Gente preparada,
comprometida y con empatía por su colonia, su ciudad, su país, su continente y su
planeta, aquellos que han logrado salir de ese cascaron de la ignorancia y han
aprendido a ver su mundo como un ser que nos da cobijo, alimento, recreación,
como algo que nos puede hacer inmensamente felices o si seguimos haciendo mal
uso de su dones, increíblemente desdichados.
¿Que he aprendido con todo esto?
A ver todo desde un punto de vista más elevado, a poder participar activamente en
lo que al cuidado de nuestro hogar se refiere, y llamo hogar a nuestro hermoso
Planeta tierra, pues ahora entiendo mas como es que este inmenso Ser, que vive,
crece, se desarrolla, sufre, sangra, se enferma, se recupera, y así poder hacer mi
parte para poder convivir simbióticamente con él. Que existes otras, mejores y mas
sustentables Energías que pueden hacernos la vida, el tiempo y un futuro mucho
mejor.
El conocimiento es progresivo, así como las problemáticas, debemos redoblar
esfuerzos en lo que al buen manejo de los residuos se refiere y difundir las ideas,
los logros y poder lograr una sinergia de bienestar desde nuestros lugares de
desarrollo hasta donde la energía vital nos sea permitida. Y una cosa si he visto la
ignorancia hacia las causas y severas consecuencias que las acciones de muchos
están provocando es algo que debe parar para poder permitir al medio ambiente
esa recuperación que nos de beneficios mutuos.
Gracias por tan hermosa experiencia, es parte del comienzo de algo, conocer las
nuevas tecnologías y el impacto favorable que tienen para nuestro hermoso planeta
es derecho y deber de todos, buscaremos fomentar, orientar y generar esa cinética
que cada día agregue mayor conocimiento de lo que se puede hacer para heredar
un Mundo mejor a nuestras generaciones.
Fuentes de
Consulta
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mejorar-la-calidad-de-vida-de-4-millones-de-recicladores-en-Am233rica-Latina-y-el-Caribe.aspx
http://reusaryreciclarparacuidarelambiente.wikispaces.com/Re%C3%BAso+y+reciclaje+de+materiales
http://www.infonavit.org.mx/infonavit_ampliado/oferentes/vivienda_economica/avisos_mejores_conjuntos.pdf