Presentación sobre la incineración del Dr. Osvaldo Rosario en el Colegio de Médicos Cirujanos de Puerto Rico

1. La Realidad de las
Plantas “Waste to Ener g y”
(Incineradores) par a el
Manejo de Desper dicios
Por Osvaldo Rosario

2. Problema del Manejo
de los Desperdicios
Sólidos
 Multifacético
 Social
 Económico
 Ambiental
 No hay una alternativa que sea “la
Solucion”
 La situación de manejo actual en PR es
inaceptable

3. ¿ Por qué hay un
problema?
 Características negativas
 Mal olor
 Se ve mal
 Se genera mucha
 ~5 libras por persona/día en PR
 ~40% industrias y comercio
 Alto nivel de consumerismo
 Mentalidad de usar y botar

4. Alternativas
 Reducción
 Reusar
 Reciclar
 Compostar
 Incinerar
 Vertederos

5. Legado Nefasto de la
Incineración
 desde los 60’s
 altos niveles de contaminación
 operación errática
 costosa
 rechazada por comunidades

6. Incineración
 Por eso es que los proponentes no lo llaman
Incineración
 Planta de Conversión de Energía
(“Waste to Energy”)
 Planta de Recuperación de Energía
 Plantas de Gasificación
 Pirólisis
 Arco de plasma
 Y hasta “Plantas de Reciclaje”
 Proponentes la traen como caja mágica que hace
desaparecer la basura
 Principio básico en ciencias dice que no puedo desaparecer
materia sino cambiarla de estado
 Aquí está el problema de Incineración

7. —¿ Que es
Incineración ?
“Incinerator (noun) a furnace or device
for burning trash”
Tomado del Webster’s New World
Dictionary

9. Combustión
CnHm + O2(xs)  nCO2 + m/2H2O + q

11. Ejemplo de Metano
(CH4)
 Hidrocarburo mas simple (un gas)
 Gases son los combustibles que mas
eficientemente se pueden quemar
 Llama es una fábrica química
 Depósito de “tizne” en cuchara sobre llama
 En “tizne” hay miles de compuestos toxicos y
cancerígenos
 Formación favorecida termodinámicamente
 Estos se formaron en la llama
 Químicos solo han podido identificar ~15% de
ellos

12. Combustión
CnHm + O2(xs) → nCO2 + m/2H2O + q
La llama es una fabrica química
Especies reactivas Múltiples Productos
CH2 , CH , C → PAHs, Dioxinas,
H,O fenoles, etc.
Muchos de los productos son tóxicos y
cancerigenos

13. Zonas de un
Incinerador Zona 3
Zona 1 Zona 2 Zona 4
Antes de la Llama Post llama < 600 ˚ C
llama
1,000˚ - 600 – 1,100 ˚ C
Temp. Reacciones
Ambiental 1,800 ˚ C Catalizadas
Nucleación
Algunos por metales
Metales encapsula-
precalientan dos por C
Dioxinas y
HC H2C Radicales encapsula-
Furanos
C H3C Cl N dos o en superficie
Clorinados
O Br S M PAH’s
Nitro PAH’s
oxy PAH’s
Organometa-
Cl-hydrocarbons
Alimentación licos
Crecimiento Molecular
De materia Otros produc-
tos tóxicos
Las zonas no son uniformes en temperatura.
Tienen regiones de temperaturas mucho mas
Ceniza bajas por donde pasan intactos contaminantes

14. Principios Fundamentales
-Material no se puede destruir, solo
cambia de estado
-Se formarán productos favorecidos
termodinámicamente
-Todo tiende a una entropía máxima

15. Ironía de la
Incineración
 Convertir este recurso sólido a
materia tóxica y cancerígena
 Mucho saldrá directamente al
ambiente
 Crea problema serio de disposición
de cenizas tóxicas.
 Material tóxico de sistemas de control
de emisiones

16. Lluvia Ácida
─ Problema serio donde se da quema en gran escala
─ Quema de basura libera grandes cantidades de SO2
y NOx
• Parte de SO2 es atrapado
─ En la atmósfera
H20
SO2 → H2SO4
H20
NOx → HNO3
─ Estos ácidos se atrapan en gotas de agua en la atmósfera
─ Tornan el pH de la lluvia en ácido

17. Problema de Cenizas
 No todo material en basura se volatiliza
 Queda material en fondo de “caldera”
 “bottom ash”
 Sales inorgánicas y metales pesados
 Cd, V, Cr, Tl, Pb etc. en forma oxidada
 Material bien soluble en agua

18. Problema de Cenizas
(cont.)
 Ceniza fina se volatiliza (suspende)
 “fly ash”
 Se recoge en trampas
 Alto contenido material orgánico
 Altamente tóxica y cancerígena

19. Problema de Cenizas
(cont.)
 En Europa tienen que ir a vertedero de
tóxicos
 En P.R. no hay vertedero de tóxicos
 Proponen usar cenizas como material de
construcción
 Creará problema peor que el de asbesto
 Terminarán en nuestros vertederos

20. Formación de
Nanopartículas
 dimensiones menores de 100 nanómetros
( 1 nm = 1 de un milímetro)
1,000,000
 se comportan como los gases
 vienen principalmente de la quema
 no se retienen por filtros
 por ende, no son reguladas

21. Nanopartículas (cont.)
 Se comportan como gases.
 Pasan directo al sistema sanguíneo.
 Traspasan la membrana cerebral.
 estudios en Italia

22. Contaminación de
aguas
 Los sistemas de control de emisiones requieren
gran cantidad de agua.
 ej. 1000 gal/tonelada
 Millones de galones por año
 La planta propuesta para Caguas hubiera
quedado a un kilómetro del lago de Carra ízo.
 Aguas contaminadas terminarían en el lago.
 Correntías llevarían contaminantes precipitados
a cuerpos de agua

23. Problema de Inversión
 Fenómeno metereológico al ponerse el sol
 Temperatura del aire baja, aumenta su
densidad, y se asienta sobre la tierra
 Ej. Formación de neblina
 Se detiene la brisa y se estanca el aire
 Toda emisión se queda en el área sin
dispersarse
 Incineradores operan 24 horas/día
 Se crea atmósfera tóxica.

24. Realidad de “Waste to
Energy”
 Requiere de 3 a 5 veces más energía
reemplazar lo quemado que la energía
producida.
 En sí es un “Waste of Energy”
 Quieren pintarlo como que va ha
sustituir parte de la importación del
petróleo (Proyectos de la Cámara)

25. Energía Ganada de
Reciclaje vs Incineración
Material Reciclaje Incineración
(GJ/ton) (GJ/ton)
Periódicos 6.33 2.62
Papel Blanco 15.87 2.23
Cartón 8.56 2.31
Otros papeles 9.49 2.25
HDPE 64.27 10.3
PET 85.16 3.22
Otros Plásticos 52.09 4.76

26. Energía Ganada de
Desperdicios Sólidos
Municipales Mixto
12
10
8
GJ / ton
6
4
2
0
Reciclaje Incineracion*
(electricidad)
*Data de incineración de mas alta eficiencia en Europa.
Reference: EPA/600/P-03/002F

27. Realidad de “Waste to
Energy” (cont.)
 Si se calcula la inversión para quemar los
recursos sólidos, sería el “petróleo” mas
caro de la historia.
 A.E.E. se ha resistido en el pasado
 Generación de electricidad tiene problemas
de estabilidad (errático)
 Proyecto de Thermoselect en Alemania no
generó ni un kw para consumo

28. Realidad de “Waste to
Energy” (cont.)
 Quieren forzar a clasificarlo como
alternativa “renovable” y “sustentable”,
cuando hay las alternativas que
verdaderamente clasifican mejor:
 Reuso
 Reciclaje
 Compostar

29. Estados Que Han Excluido
“Waste to Energy” Como Fuente
Renovable de Electricidad
 Colorado  New York
 Delaware  Oregon
 Massachusetts  Rhode Island
 Minnesota  Texas
 New Hampshire  Washington
 New Mexico  Wisconsin

30. Estados Que Han Limitado
Porciento Que “Waste to Energy”
Puede Contribuir a Fuentes
Renovables de Electricidad y lo
Eliminarán de la Clasificación Para
el Año 2020
 Connecticut (3%)  Pensylvania (10%)
 Maryland (2.5%)  Washington D.C.
 New Jersey (2.5%)
(2.5%)

31. Incineración Compite
con Reciclaje
“ The main drawback of curbside recycling of
household waste is that it involves a decrease of
energy produced by waste incineration mainly caused
by the recovery of paper/cardboard and plastics.”
Reference:
Wenisch, Rousseaux, Metivier- Pignon, “Analysis of Technical and
Environmental Parameters for Waste to Energy and Recycling”, Journal
of Thermal Science, Elsevier Press. Oct. 2003

32. Proponentes de
Incineración saben que
compite con reciclaje
!Contratos de municipios con estos
incineradores incluyen cláusulas que
obligan a llevarles una cantidad fija de
desperdicios y si no, tiene que pagar!

33. Riesgos Econ ómicos
 Numerosas plantas de incineración han
tenido que cerrar por fracaso
económico
 Ciudades han tenido que seguir
pagando decenas de millones
 Cierre de la Karlsrühe en Alemania
 Costó ~500 millones de Euros

34. Calentamiento Global
 Incineración de nuestros recursos
sólidos es la forma mas rápida de
empeorar el calentamiento global.
 Seríamos irresponsables como
cohabitantes de este mundo.

35. Emisión de Gases de
Invernadero en Gramos por Kwh
de Electricidad Producida
2000
1600
90% más
g / Kwh
1200
800
400
0
Incinerador Gasificación Termoeléctrica
("Mass-Burn") (Carbón)
Reference: US EPA-Fifth Edition, Compilatory of Air Emission Factors,
Volume 1

36. Proyectos de
Incineración de Basura
en Puerto Rico
 Rechazados en el pasado
 San Juan
 Guaynabo
 Arecibo
 Aguada
 Caguas

39. No podemos depender de
agencias
gubernamentales para
protegernos
 Caso de CAPECO
 Emisiones de AEE
 Violaciones de la AAA
 Planta de CEMEX en Ponce
 Etc.

40. Resumen de los
Problemas de
Incineraci ón
 Mito energético
 Contaminación del Aire
 Producción de Cenizas Tóxicas y
Cancerígenas
 Riesgos Económicos
 Quemar basura limita alternativas de
reuso, reciclaje y compostar

41. Aprendamos del
Pasado
 Cambio de nombre no cambia la
realidad de la incineración (legado
nefasto)
 Vasta mayoría de las ciudades en el
mundo no incineran sus recursos
sólidos
 Esto nos debe decir algo

43. General Incineration
Process
Municipal Pretreatment High Temperature Products
Wastes Region
Removal of 1. grinding 1. Mass burn 1. bottom ash
Noncombustible 2. preheating -moving grate 2. fly ash
Materials 3. composting - rotary kiln 3. gases
2. Pyrolisis 4. contaminated
3. Gasification water
4. Plasma 5. “cakes”

44. Removal of Non-
combustible Material
 Pieces of Metal Can interfere with
 Glass equipment
 Can remove some plastics and
cardboard
 Reduces caloric capacity
 Less energy produced
 The more that is removed the greater the
volume reduction in ashes

45. General Incineration
Process
Municipal Pretreatment High Temperature Products
Wastes Region
Removal of 1. grinding 1. Mass burn 1. bottom ash
Noncombustible 2. preheating -moving grate 2. fly ash
Materials 3. composting - rotary kiln 3. gases
2. Pyrolisis 4. contaminated
3. Gasification water
4. Plasma 5. “cakes”

46. Treatment Prior to
Burning
 Grinding maximizes surface area for more
efficient combustion
 Preheating to reduce water content
 Water consumes energy reduces combustion
efficiency
 Less “net energy” from process
 Some more recent versions compost prior to
burning (Rogelio’s presentation)
 Requires more stringent removal of non-
compostable materials

47. General Incineration
Process
Municipal Pretreatment High Temperature Products
Wastes Region
Removal of 1. grinding 1. Mass burn 1. bottom ash
Noncombustible 2. preheating -moving grate 2. fly ash
Materials 3. composting - rotary kiln 3. gases
2. Pyrolisis 4. contaminated
3. Gasification water
4. Plasma 5. “cakes”

48. High Temperature
Region
 Will give name to the type of incineration
 Depending on amount of oxygen present
will be the degree of combustion
 Temperatures vary with technology
Ex. Mass Burn lower relative temperature
Plasma extremely high temperature
 Multiple designs and configurations
 Some systems combine technologies

49. Mass Burn
 Most used in incineration of municipal
waste
 Requires least amount of preremoval of
materials
 Tend to be the worst emitters
 Produce greater amount of bottom ash
 ~15-25% final volume of waste

50. Mass Burn with Grate

51. Mass Burn with Rotary
Kiln
 Material is suspended in rotating
cylindrical tube
 More exposure of surface area
 More uniform heating
 Usually combined with afterburner
 Second burning stage
 See Drawing

52. Pyrolisis
 Thermal treatment under oxygen deficient
conditions
 Simplifies structure through breaking of bonds
 Partially combusted gases, liquids, solids are
produced
 These are then burned under oxygen rich
conditions
 Partially combusted products burn more
efficiently than original wastes
 Many variations depending on type of waste
and oxygen limitation
 Developed by Germany during WWII to
produce liquid fuels from coal.

53. Gasification
 Same as pyrolisis but optimized to produce
partially combusted gases.
 Principally H2 and CO
 Many other gases
 Less caloric value than initial material
 Already partially burned
 Less stable than mass burn technologies
 Erratic electricity production
 High maintenance costs
 Large plant in Germany (Thermoselect) plagued
with problems.
 closed

54. Gasification

55. Plasma
 Less proven of the technologies
 More limited throughput of material
 Extremely high temperatures (5,000º - 10,000º C)
 Very stringent preremoval and grinding of material
 High power consumption to generate plasma
 Very high maintenance requirements because of
high temperatures

56. Plasma - Pretreatment

57. Plasma - furnace

58. Products
 There must be net mass balance between
initial material and products of combustion
 Products are found in:
 emissions to the atmosphere (gases and particles)
 Material trapped in control devices
 Bottom ash
 Modern incinerators release less to
atmosphere and collect more in control devices
 Bottom ash and trapped material is toxic and
must be disposed of

59. General Incineration
Process
Municipal Pretreatment High Temperature Products
Wastes Region
Removal of 1. grinding 1. Mass burn 1. bottom ash
Noncombustible 2. preheating -moving grate 2. fly ash
Materials 3. composting - rotary kiln 3. gases
2. Pyrolisis 4. contaminated
3. Gasification water
4. Plasma 5. “cakes”

60. Bottom Ash
 The less material is preremoved initially the more
bottom ash will form
 The lower the temperature of burning the more porous
the ash (Mass burn)
 more soluble in water (inorganic)
 The higher the temperature the more vitreous the
bottom ash
 Glassy
 Less soluble in water
 A lot of energy lost in the cooling of ash
 If cooled in water, another source of pollution

61. Fly Ash
 Highly toxic (metals and organics)
 Collection devices
 Baghouse (filter)
 Electrostatic precipitator
 Nanoparticles are difficult to trap
 Europe requires disposal in Toxic Waste
Landfills.
 In Puerto Rico they will be mixed with bottom
ash.

62. GASES
 CO2, CO, SO2, NOX, Gaseous Organics,
Hg
 Collection devices
 water
 lime slurries
 suspended activated charcoal
 ammonia reduction
 Produces toxic solutions and “cakes”