valorización energética de residuos urbanos en...

"Nuevas orientaciones y recursospara la Bioenergía enMéxico”

Valorización Energética de

Residuos Urbanos en México

Alvaro Zurita, GIZ

Morelia

19 de octubre de 2016

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Implementado por

Agenda

1. La GIZ

2. Gestión de residuos sólidos urbanos

3. Tecnologías para el aprovechamiento energético de RSU

4. Experiencias de Biogás (RSU) en México

5. El Programa EnRes

28/10/2016

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Implementado por

La GIZ

28/10/2016

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Implementado por

> 35 años de experiencia en cooperación internacional

empresa del Gobierno Alemán

servicios de cooperación internacional para el desarrollo

sostenible

sin fines de lucro

en 130 países

> 17,000 empleados

2,000 millones de EUR anuales

Seite 5

Implementado por

Fomento de la economía

y el empleoGobernabilidad y

democracia

Economía agropecuaria,

pesca

y alimentación

Salud, educación,

seguridad social

Medio ambiente e

infraestructura

Ámbitos de Competencia

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Implementado por

Gestión de Residuos

Sólidos Urbanos

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Implementado porImplementado por

XXX28.10.2016

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Implementado por

Residuos Sólidos Urbanos:

• Jerarquía de manejo

• Directiva de la Unión Europea

2009/98/EC

• Implementada en la legislación

alemana por el Ministerio de Medio

Ambiente a través de la Ley de

Economía Circular (KrWG -

Kreislaufwirtschaftsgesetz)

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Implementado por

Otros Orgánico

Digestión anaerobia

CompostaCo-procesamiento

/ Incineración

+ Papel Empaques+ + +

Reciclaje

Fuente: Fricke (2015)

Vidrio

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Implementado por

28.10.2016

SENER 2016

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Implementado por

Ejemplo: Alemania

• 1970 comienza clausura de tiraderos no controlados

• Reemplazo por rellenos sanitarios con diseño ingenieril

• Constantes fallas en sistemas de control de

lixiviados (No existe tecnología con fiabilidad a largo

plazo)

• Colección y control del biogás no es eficiente (tasas de

recuperación máximas de 50%)

• Costos excesivos de operación

• Operación de rellenos sanitarios insostenible

ambiental y económicamente

• Clausura de último relleno sanitario en 2005

28/10/2016

Rellenos sanitarios, una solución provisoria

Fuente: Schnurer, 2015; Wiemer, 2015

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Implementado por

Gestión integral de residuos reduce las emisiones

Fuente: R.Craizer (2015)

Seite 13

Implementado por

Hidro12,8%

Geotérmica 0,0%Fotovoltaica

21,8%

Eólica34,9%

Biomasa/ResiduosAgropecuarios[PORCENTAJE]

[NOMBRE DE CATEGORÍA]*[PORCENTAJE]

biogas de PTARs0,9%

biogás de relleno sanitario

0,3%

Incineración[PORCENTAJE]

Residuos Urbanos5,6%

160.6 TWh

Fuente: BMWi (2015) y DBFZ (2010); *Estimación propia

Contribución de los residuos urbanos a la electricidad de fuentes

renovables en Alemania en 2014 (TWh)

8.9TWh

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Implementado por

Tecnologías para el

aprovechamiento

energético de RSU

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Implementado por

Tecnologías para el aprovechamiento energético

de RSU

Digestión anaerobia: Biogás

Procesos Térmicos

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Implementado por

28/10/2016

Co-Procesamiento

Incineración

Otras tecnologías térmicas: Gasificación, Pirolisis

Tecnologías térmicas de aprovechamiento energético de RSU

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Implementado por

28/10/2016

Co-Procesamiento

Incineración



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Implementado por

Recepción

de los residuos de

planta

Parrilla Caldera Purificación de

los gases

Fuente/Imágenes::

Presentación Luis Felipe Colturato

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Implementado por

28/10/2016

Incineración:

• Reducción de residuos en peso y volumen (95%)

• Tecnología probada e fiable (Alemania, 68 plantas)

• ¿Se mitigan emisiones? - sólo parcialmente !

• 1 ton residuos => (en Alemania) reducción de 170 kg CO2eq

• Valorización energética

• Disminución de áreas para rellenos

• Valorización material de cenizas y

escorias

• Sistema de abatimiento de gases

• Elevados costos de inversión

y operación

• Ingresos por valorización material

y energética no cubren ni 10%

del costo del manejo de residuos

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Implementado por

28/10/2016

Co-Procesamiento

Incineración



Seite 21

Implementado por

28/10/2016

Co-Procesamiento

Incineración



Seite 22

Implementado por

Co-procesamiento

• 1 ton de cemento -> 100 kg de combustible fósil y

entre 0.5 y 0.9 ton de CO2

• residuos sólidos sustituyen combustibles fósiles

• en procesos industriales (producción de cemento,

fierro, plantas de generación eléctrica)

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Implementado por

28/10/2016

Co-Procesamiento

Incineración



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Implementado por

28/10/2016

Co-Procesamiento

Incineración



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Implementado porImplementado por

Otras tecnologías térmicas (gasificación, pirólisis, etc.)

10/28/2016

• Durante loas últimas décadas se han desarrollado las "tecnologías alternativas"

• Hipótesis: Gasificación, pirolisis, plasma pirolisis como técnica-y económicamente

opción a incineración, y menos contaminante

• Actualmente no hay planta de RSU mezclados (de dimensiones considerables)

en operación en Europa, África, América Latina (problemas técnicos y sobre todo

económicos)

• Sólo algunas plantas (principalmente Japón) y en USA están para ciertos flujos

específicos de residuos

• En países en vías de desarrollo no

existen condiciones para implementar

estas tecnologías

• Los altos costos de inversión y

operación no justifican el experimento

Fuente: Wiemer (2015)

Planta de

Gasificación

Karlsruhe

-cerrada-

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Implementado por

Tecnologías para la obtención de biogás

Biodigestores

Rellenos sanitarios

Plantas de tratamiento de aguas residuales

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Implementado por

Plantas de biogás en Alemania

139 159 186 274 370 450617

8501.050

1.300

1.6001.750

2.050

2.680

3.5003.711

3.891

4.984

5.905

7.175

7.515

7.8507.9448.005

650

1.100

1.2711.377

1.893

2.291

3.097

3.352

3.543

3.859

4.054

0

500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

4.500

0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

8.000

9.000

Ins

talle

d e

lec

tric

ca

pa

cit

y

Nu

mb

er

of

bio

ga

s p

lan

ts

Years

Number of biogas plants in Germany

Installed electric capacity in Megawatt [MW]

© Fachverband Biogas e.V. / German Biogas Association

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Implementado por

Mercado de Biogás en Alemania

• Alemania- mayor productor de biogás en Europa

• Principal instrumento: Ley de Fuentes de Energía

Renovable (EEG, Erneuerbare-Energien-Gesetz, 2012)

• tarifa fija preferencial

• electricidad producida por digestión anaerobia de residuos

orgánicos urbanos recibe mayor subsidio que otro tipo de

sustratos

• 2015: 7,944 plantas de biogás, 3,586 MW

• 85 plantas de biogás utilizan como insumo residuos

urbanos exclusivamente

• Biometano- sustituye al gas natural en automóviles

28

Fuente: BMUB, 2012; Fachverband Biogas, 2015

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Implementado por

EstiércolCultivos

energéticos

Residuos

urbanos

Residuos

industriales y

comerciales

Purines y estiércol

vacuno y porcino,

Guano de ave

Zacate, grama

maíz, ensilado

patatas, mostaza

Hojas o puntas de

la remolacha, pajas,

raíces de achicoria,

residuos de

cosecha

Fracción orgánica de

los residuos urbanos,

residuos de jardines

y parques, lodos de

PTARS,...

Residuos de Catering

, Desechos

comestibles,

alimentos vencidos,

grasas, sangre,

residuos de la

producción de leche,

residuos vegetales,

residuos de cervezas,

etc

Productos

secundarios

agrícolas

Planta de

biogás

Biogás

Fertilizante

agricultura

Digestato

Calor,

electricidad,

combustible

Fuente: Findeisen (2015)

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Implementado por

Fuente: Modificado de Stadtwerke Plauen (2014)

30

Seite 31

Implementado por

Fuente: Findeisen (2015)

Digestion húmeda

Reactor de mezcla

completa

Digestión continua seca

Reactor de tipo flujo pistón

Digestión extra seca

Sistema de garaje

< 15 % dm 15 – 30 % dm > 30 % dm

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Implementado por

Digestión húmeda:

Seite 33

Implementado por

Digestión húmeda:

Fuente/Imágenes::


Seite 34

Implementado por

Fuente: Rehau.com (2014)

Capacidad: 32,000 t/a

Residuos: orgánicos, material de poda, etc.

Capacidad eléctrica inst.: 1.2 MW

Composta: 15,000 t/a

Digestión húmeda: Reactor de mezcla completa - Rehau

Fuente/Imágenes::


Seite 35

Implementado por

Digestión seca:

Fuente/Imágenes::


Seite 36

Implementado por

Digestión seca:

Fuente/Imágenes::


Seite 37

Implementado por


Sustrato: residuos orgánicos, poda

Fertilizantre: 14,000 t/a para agricultura

Composta:12,000 t/a

Biogas: 5,4000,000 m³/a

Biometano injectado a la red:

28,000,000 kWh/a

equivalente al consumo anual

energético de 3,700 hogares o

demanda de CNG para 3,000

automóviles (15,000 km/a)

Digestión seca: Reactor tipo flujo de pistón - Augsburg

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Implementado por


Sustrato: residuos organicos

Potencia electrica: 190 kW

Digestión extra seca:

Sistema de Garage

München

Fuente/Imágenes::


Seite 39

Implementado por


Fuente/Imágenes::


Seite 40

Implementado por


Fuente/Imágenes::


Seite 41

Implementado por

Criterio / Tecnología Húmeda Seca Extra-Seca

Complejidad de los equipos• Pretratamiento• Deshidratación

- --

++

+++

Mantenimiento / Disponibilidad de laplanta

0 0 +

Sedimentación / acumulación + - ++

Productividad de metano + + -

Pérdidas de metano + + -

Costos de Inversión - 0 +

Costos de operación - 0 +

Fuente: Center for Research, Education and Demonstration on Waste Management

(CREED) & Technische Universität Braunschweig

y Luis Felipe Colturato

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Implementado por

Berlín, un caso ejemplar

Seite 43

Implementado por

Berlín, un caso ejemplar …

Seite 44

Implementado por

Planta Tratamiento Mecánico -Biológico (TMB)

Sistema de clasificación

(pre-tratamiento)

Sistema Metanización(Biodigestor )

Post-Tratamento

(compostaje)

Independientemente de la tecnología de la metanización utilizado

Se refiere a la asociación de procesos para la gestión integrada de "seco" y "mojado"

Fuente/Imágenes::


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Implementado por

Biogás de rellenos sanitarios

Prohibición para depositar residuos tratamiento previo

entra en vigor en 2005

480 GWh - 2014

Seite 46

Implementado por

Biogás de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales (PTARs)

Fuente: Veolia (2015), OMAFRA (2015)

46

Autonomía energética total en las Plantas de

Braunschweig y Gera de Veolia - Codigestión de

RSU

1440 GWh en 2014

Seite 47

Implementado por

Experiencias

en México

28.10.2016

Seite 48

Implementado por

Experiencias en México

Rellenos sanitarios

PTARS

Biodigestores de RSU

Biodigestores agropecuarios

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Implementado por

Tecnologías para el aprovechamiento

energéticos de residuos urbanos

28/10/2016

Apro

vecham

iento

energ

ético


Extracción de biogás en rellenos sanitarios

8 plantas operando

Biodigestores2 plantas en desarrollo

Planta de Tratamiento de Aguas Residuales

6 plantas operando

Procesos térmicos

Co-procesamiento 1 caso - CEMEX

Incineración

No convencionales (Gasificacion, pirólisis)

México

144 GWh

11.95 GWh

Seite 50

Implementado por

Rellenos sanitarios (Capacidad instalada)

Seite 51

Implementado por

Ejemplo: Ener-G en Aguascalientes

• Relleno sanitario de San Nicolás

• Obtuvo financiamiento a través del MDL

• Electricidad: Modalidad autoabastecimiento

ante la Comisión Reguladora de Energía

• Produjo 12.33 GWh en 2014

• Alimenta al Ayuntamiento, edificios

gubernamentales, y 11 privados

• Nissan: Primer planta automotriz en utilizar

energía renovable a partir de biogás

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Implementado por

Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales

Seite 53

Implementado por

Planta Ecosys III

• León, Guanajuato

• Ecosys III – Compañía privada que

opera la PTAR

• Empresa concesionada por SAPAL

(Sistema de Agua Potable y

Alcantarillado de León)

• En 2011 implementó un sistema de

biodigestión de lodos con

cogeneración

• Generó 1.36 GWh en 2014

• Cubre el 75% de su requerimiento

energético

Seite 54

Implementado por

Biodigestores de RSU

• Estado de México – Atlacomulco (2015)

• Otros (Aguascalientes, …)

Seite 55

Implementado por

28/10/2016

El Programa EnRes

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Implementado por

Objetivo El aprovechamiento energético ha sido introducido como

opción para la gestión de residuos en México

Contrapartes

principales

Comitente Ministerio Federal Alemán de Cooperación

Económica y Desarrollo (BMZ)

Duración 2014 - 2018

El Programa EnRes

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Implementado por

Coherencia en

políticas públicasResiduos

Cambio ClimáticoEnergía

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Implementado por

Fracción orgánica RSU

Fracción inorgánica RSU

Mezclas

Lodos PTAR

Digestión anaeróbica (biodigestores, rellenos, lodos)

Co-procesamiento(horno cementero)

Incineración +procesos térmicos

alternativos (pirólisis, plasma,...)

Electricidad

Calor / frio

Combustible alterno

(Sustitución de

combustible fósil)

Input

RESIDUOS URBANOS

Output

ENERGIA

SEMARNAT SENER

Cambio Climático

Reducción de GEI

Gestión sustentable de

residuos

Producción de energías

limpias y/o renovables

Coordinación y colaboración interdisciplinaria

(intra-/ interinstitucional)

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Implementado por

4 líneas de trabajo

4. Sensibilización y multiplicación (proyectos demostrativos)

3. Desarrollo de capacidades

2. Financiamiento e Instrumentos económicos

1. Marco regulatorio y normativo

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Implementado por

Tecnologías para el aprovechamiento energéticos

de residuos urbanos

Apro

vecham

iento

energ

ético


Extracción de biogás en rellenos sanitarios

Biodigestores

Planta de Tratamiento de Aguas Residuales

Procesos térmicos

Incineración

Co-procesamiento

No convencionales (Gasificacion, pirólisis)

Seite 61

Implementado por

Programa EnRes:

• Facilitar intercambio entre actores (política pública no se hace entre 4

paredes y/o con lobby de sectores interesados)

• Generar espacio para transferencia de conocimiento

• Elevar nivel de discusión (actualmente emocional y dogmática) con

argumentos técnicos, estratégicos, políticos, de desarrollo, ambientales,

sociales y económicos

• Romper falsos mitos

• Quebrar tabúes, transparentar costos

• Evidenciar problemas de “soluciones mágicas”

• Retroalimentar Programa EnRes

Hipótesis:

Valorización energética sólo es posible si se cuenta con una gestión

integral de residuos (sustentable en lo económico, social y ambiental)

Seite 62

Implementado por

Algunas actividades destacadas:

• Análisis necesidades de armonización del Marco Jurídico para

la Valorización Energética de RU en México y propuesta de

hoja de ruta

• Anteproyecto de Norma: Especificaciones técnicas y de calidad

del biometano para ser usado como biocombustible en México

• Análisis de instrumentos de política pública para estimular la

valorización energética de residuos urbanos en México

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Implementado por

Matriz de Capacitación y Hoja de Ruta

A. Sector Público (Gobierno Federal, Gobiernos Estatales,

Municipios)

B. Sector Financiero (Bancos e Institutos financieros

C. Sector ONGs

D. Sector Empresarial (operadoras plantas)

E. Otros actores de la sociedad civil

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Implementado por

Seite 65

Implementado por

Seite 66

Implementado por

Desarrollo de guías técnicas: Biogás de lodos

Seite 67

Implementado por

Viaje de Delegación Alemania

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Implementado por

Seite 69

Implementado por

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Implementado por

28.10.2016

www.foroenres2015.mx

Seite 71

Implementado por

28/10/2016

¡GRACIAS POR SU ATENCIÓN!

Contacto: Alvaro Zurita, [email protected]

https://www.giz.de/en/worldwide/33989.html

mailto:[email protected]



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