Xavier Elias - Valorización energética de residuos en el marco de los programas LIFE

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Valorización energética de residuos en el marco de los programas LIFE (Proyecto Life RESALTTECH y Proyecto Life ELVISSUSTECH)

Por Xavier Elias

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  • 1. VII Jornadas Técnicas de Medio Ambiente EUROSURFAS El proyecto LIFEValorización energética de residuos en el marco de los programas LIFE RESALTTECH (Proyecto Life RESALTTECH y http://www.resalttech.com Proyecto Life ELVISSUSTECH). Por Xavier Elias Director de la Bolsa de Subproductos de Cataluña Barcelona, 17 de noviembre de 2011 LOS RESIDUOS DE PAPELERA RESIDUOS INDUSTRIALESEstos residuos tienen unas particularidades que se APTOS PARA LA INCINERACIÓN.pueden resumir en:• Tienen un elevado PCI, si bien la humedad es Los apropiados para la incineración son aquellosimportante. que, en principio, son muy heterogéneos.• Como hay que tratarlos junto a los fangos de laEDAR de la papelera, las posibilidades de conversiónenergética son limitadas. Residuos diversos de alto PCI Residuo papelero sólido Residuos plásticos y mezclados 1
  • 2. PROCESOS DE VALORIZACIÓN POSIBILIDAD DE CERRAR EL ENERGÉTICA DE RESIDUOS CICLO DEL AGUA EN LALos procesos de conversión se dividen en dosgrandes grupos: INDUSTRIA PAPELERA A partir de unas pruebas industriales que se llevaron• Sistemas de conversión térmica, también llamados a cabo en UIPSA se demostró que, a partir de untermoquímicos. sistema de membranas, se podía reusar toda el agua• Sistemas de conversión bioquímicos. de proceso. Calor El problema sobreviene cuando hay que gestionar las salmueras. Caldera/ Vapor COMBUSTIÓN Turbina de vapor Electricidad DE LAS POSIBILIDADES DE LA VALORIZACIÓN ENERGÉTICA Y DE CERRAR GASIFICACIÓN Gasificador Motor-Turbina Gas de síntesis EL CICLO DEL AGUA, SURGE EL PROYECTO Electricidad Gas de media Vapor LIFE+ potencia Gas de síntesis PIRÓLISIS Alquitranes Aceites Carbón FERMENTACIÓN Etanol CO2 DIGESTIÓN CH4/CO2 ANAEROBIA Digestor Gas de síntesis Gas de media potencia RECHAZOS DE LOS PROCESOS EL RECHAZO DE LA ÓSMOSIS DE TRATAMIENTO DE AGUAS Las papeleras generan una gran cantidad de RESIDUALES INDUSTRIALES residuos energéticamente valorizables que son la POR MEMBRANAS fuente de calor para la evaporación. En la fase de condensación se recupera el agua.En los procesos de reciclado de aguas residualesindustriales es cada vez mas frecuente el uso de Proceso Residuosmembranas, en los que se genera un residuo salino Residuos industrial valorizablesmuy difícil de tratar. Agua de red Proceso industrial Agua de proceso Agua Valorización tratada energética Agua tratada Tratamiento por membranas Evaporación Condensación Salmuera Rechazo salino seco 2
  • 3. AVANCES EN EL PROYECTO DOSIFICACIÓN AL SECADOR RESALTTECH: DOSIFICACIÓN La mezcla de residuos de papelera y fangos esLa foto muestra el alimentador de residuos de alimentada a un secador rotatorio.papelera que son una mezcla de plásticos y de La energía precisa para el secado procede de lapapeles (pulpa de papel). recuperación al final de la cámara deEn el conjunto siguiente, en dos tolvas, se postcombustión.almacenan los residuos triturados y los fangosde la EDAR. REACTOR Y CÁMARA DE DEPURACIÓN DE AGUAS POSTCOMBUSTIÓN Las aguas de proceso pasan, sucesivamente,Un vis sin fin alimenta al horno rotatorio. Los por un filtro, unas membranas de ultrafiltración ygases de combustión atraviesan la cámara de finalmente unas de ósmosis inversa.postcombustión donde permanecen el tiempo Finalmente el rechazo, la salmuera, es enviadapreceptivo de 2 segundos. al evaporador. Membranas de ultrafiltración Membranas de ósmosis 3
  • 4. EVAPORADOR DE SALMUERAS FASE DE EJECUCIÓN DELA la salida de la cámara de postcombustión losgases, a alta temperatura, se usan como medio PROYECTO RESALTTECHenergético para la evaporación de las salmueras. El proyecto ha pasado por una fase previa de análisis• El sistema funciona como un flash-drier. de las materias primas y, a partir de estos resultados,• La sal seca es recogida en un ciclón. una discusión sobre el dimensionado de las principales instalaciones: • Línea energética. • Línea de aguas industriales En este período, desde setiembre 2011, se están llevando a cabo pruebas de la instalación piloto. Las pruebas en caliente se realizaran en noviembre. ASPECTOS ENERGÉTICOS DERIVADOS DE LA DIRECTIVA 78/2008. RENDIMIENTOS ENERGÉTICOS 100 UNIDADES DE ENERGÍA INCINERACIÓN Energía tèrmica Pérdidas Importancia de la valorización Pérdidas 15% Energética en la Directiva 98/2008. Calor/frío Electricidad Vapor/Aire caliente 15% + 65% = 80% 85% 20% E = 0,906 E = 0,501 Ew Energia aportada pel residu Ef Energia externa (electricitat) Ei Energia importada Ep Energia producida útil amb coefi. Rendiment E (Ep-(Ef+Ei))/0,97x(Ew+Ef) 4
  • 5. PROCESO DE GASIFICACIÓN POSIBILIDADES DE MEJORAR LA EFICIENCIA ENERGÉTICA.El rendimiento energético es muy interesante ya La Directiva diferencia un proceso térmicoque, además de la electricidad, el motor emiteunos efluentes gaseosos que pueden (asimilable a la disposición final) de lavalorizarse. valorización energética. Para ello impone un rendimiento mínimo. 100 UNIDADES DE ENERGÍA GASIFICACIÓN BALANCE ENERGÉTICO kWh Residuos kg/h 2.071 9.799 kWh Gas de síntesis Pérdidas diversas 25% INCINERACIÓN MOTOR DE Electricidad: Producción de Producción de vapor COGENERACIÓN 35% x 75% = 26,3% Vapor kg/h vapor (destino 4.680 (destino eléctrico) térmico) Calor útil: Pérdidas:58% x 75% x30% = 30,4% 7% x 75% = 5,3% 3.868 872 Evaporador Electricidad 1.568 3.490 E = 1,056 Pérdidas Pérdidas Criterio cumplimiento Directiva 2008/98/CE Valor eficiencia minimo 0,65 Valor resultante 0,66 LA GASIFICACIÓN DE LA FRACCIÓN RESTO DE LOS RSU. La mezcla de plásticos, papeles y madera procedente de la clasificación de los RSU, en Edmonton (Canadá) se gasifican. El sistema requiere una buena preparación de los RSU y, sobre todo, una importante limpieza de los gases (ver esquema adjunto). Antorcha de seguridad Otras posibilidades de valorización. Residuo lignocelulósico Acondicionador del Síntesis del Síntesis del gas de síntesis metanol etanol CICLÓN Recuperación Catalizadores Del CO2 consumibles Agentes de GASIFICADOR fluidificación 5
  • 6. OTRAS ALTERNATIVAS PARA LOS RESIDUOS DE PAPELERAEl proceso desarrollado por ENERKEM, consisteen:• Clasificación y trituración (recuperación demateriales reciclables) y secado.• Gasificación de la fracción resto.• Tratamiento del gas de síntesis.• Síntesis del etanol. La valorización material de losEl producto final, el etanol, se usa para las VFU.gasolinas oxigenadas. El proyecto Life ELVISSUSTECH. http://www.leitat.org/elvisustech/ LA PROBLEMÁTICA DEL LOS RESIDUOS DEL AUTOMOVIL RECICLADO DE VEHICULOS La figura esquematiza los principales residuos sólidos del automóvil fuera de uso.El residuo de automóvil es un problema ambientalpor diversos motivos: PLASTICOS Mucha variedad• Se trata de un residuo voluminoso y pesado. de tipos.• Es un residuo abundante con un potencialcontaminante muy alto y un fuerte impacto VIDRIOmedioambiental. Problemas de reciclaje según modelo.• Es un residuo complejo ya que se compone, a suvez, de un conjunto de residuos líquidos, gaseosos y NEUMÁTICOSsólidos. No esta claro el Modelo de reciclaje.• La logística de recogida es cara y complicada(trámites administrativos y dispersión geográfica). BATERIAS Solo se valoriza El Pb y el PP. ACERO/METALES No hay problemas de reciclaje. CATALIZADORES Se recuperan: Pt, Rd y Pa. DIVERSOS Líquidos, “Fluff” o ASR. 6
  • 7. LOS RESIDUOS A PARTIR DEL LA DIRECTIVA 200/53/CE VFU RELATIVA A LOS VFUDesde el punto de vista ambiental es preciso La Directiva 2000/53/CE de 18/09/2000 entró endistinguir entre: vigor en abril de 2002.• Los residuos peligrosos, que se obtienen en la La directiva establece los objetivos de:descontaminación.• Los residuos no peligrosos. • Reutilización, reciclaje y valorización de los vehículos fuera de uso (VFU), responsabilizando a los fabricantes del coste de la retirada de los vehículos. • Antes del 2005 la recuperación > 85%. • Pretende controlar los residuos que, tras un máximo reciclaje, generan un residuo peligroso o aquellos que puedan valorizarse (como el fluff). • La deposición de este residuo y el coste de desmantelamiento para el reciclaje de los VFU suponen un elevado precio que los fabricantes intentaran disminuir mediante el diseño de los vehículos, facilitando su desmantelamiento (disminución del tiempo medio para cada modelo), utilizando materiales más fáciles de reciclar, etc. FRACCIONES VALORIZABLES LA CARACTERIZACIÓN DEL Del VFU, una vez descontaminado, se separan FLUFF los diversos metales. La retirada de los metalesComo trabajo preliminar se llevó a cabo una e impropios del fluff es el objetivo detoma de muestras y una caracterización del ELVISSUSTECH.residuo.Como indica la figura, el fluff es,mayoritariamente, plástico, pero la parte másimportante queda en la fracción fina (< 20 mm). Fluff METALES 7
  • 8. POSIBILIDAD DE OPTIMIZAR LA Proyecto ELVISUSTECH • Leitat (AIICA) SEPARACIÓN DE LOS • InsermaCOMPONENTES EN EL RESIDUO • Autimec DE FRAGMENTACIÓN • Fracsa (Tradebe) • Consell de CambresA partir de unas pruebas industriales que sellevaron a cabo en FRAGNOR se demostró que, EL CDR del VFU Algunas plantas de tratamiento de residuosa partir de la instalación de nuevos prototipos de convierten el residuo en CDR.detectores, es factible recuperar toda la fracción Se supone que el CDR debe tener la categoría demetálica. combustible alternativo pero, en cualquier caso, suele considerarse residuo. DE LAS POSIBILIDADES DE LA El proyecto LIFE ELVISUSTECH trata de extraer VALORIZACIÓN ENERGÉTICA Y DE todo rastro de metales y otros inertes del residuo de RECUPERACIÓN DE TODAS LAS la fragmentación de VFU y poder sacar al mercado FRACCIONES METÁLICAS SURGE EL un combustible alternativo. PROYECTO LIFE+ DESARROLLO DE SENSORES PRIMEROS RESULTADOS El proyecto ELVISSUSTECH se halla en losINSERMA Y AUTIMEC han perfeccionado y primeros meses de desarrollo.desarrolla sensores NIR, de aplicación en línea, Se ha llevado a cabo una gran labor decuya tecnología se utilizada normalmente en caracterización y de las posibilidades decontrol de calidad y laboratorio. caracterización una vez empleados losPara valorizar energéticamente el “fluff” se debe detectores en el proceso de fragmentación yextraer, además de la fracción metálica, metálica separación.ciertos materiales como el PVC. Los tres puntos clave para la valorización son los indicados en la tabla. Determinación Unidad Valor PCI Kcal/kg 7.951/5.588 Cl % 0,3/0,5 S % 0,3 8
  • 9. CONCLUSIONES• La potenciación de la valorizaciónenergética de los residuos de papelerapermite generar energía, agua y calorpara concentrar las salmueras(RESALTTECH).• El uso de nuevos detectores demetales en el tratamiento del fluff, delos VFU, permite obtener un CDR decalidad. 9