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La Realidad de lasPlantas “Waste to Ener g y”(Incineradores) par a elManejo de Desper dicios                  Por Osvaldo ...
Problema del Manejode los DesperdiciosSólidos Multifacético     Social     Económico     Ambiental No hay una alterna...
¿ Por qué hay un       problema? Características negativas   Mal olor   Se ve mal Se genera mucha   ~5 libras por per...
Alternativas Reducción Reusar Reciclar   Compostar Incinerar Vertederos
Legado Nefasto de laIncineración   desde los 60’s   altos niveles de contaminación   operación errática   costosa   r...
Incineración Por eso es que los proponentes no lo llaman  Incineración    Planta de Conversión de Energía     (“Waste to...
—¿ Que esIncineración ? “Incinerator (noun) a furnace or device   for burning trash” Tomado del Webster’s New World   Dict...
CombustiónCnHm + O2(xs)  nCO2 + m/2H2O + q
Ejemplo de Metano(CH4) Hidrocarburo mas simple (un gas) Gases son los combustibles que mas  eficientemente se pueden que...
Combustión  CnHm + O2(xs) → nCO2 + m/2H2O + qLa llama es una fabrica química  Especies reactivas      Múltiples Productos ...
Zonas de un Incinerador Zona 3Zona 1 Zona 2                                             Zona 4Antes de la    Llama        ...
Principios Fundamentales -Material no se puede destruir, solo  cambia de estado -Se formarán productos favorecidos  termod...
Ironía de laIncineración  Convertir este recurso sólido a   materia tóxica y cancerígena  Mucho saldrá directamente al  ...
Lluvia Ácida─ Problema serio donde se da quema en gran escala─ Quema de basura libera grandes cantidades de SO2  y NOx   •...
Problema de Cenizas No todo material en basura se volatiliza Queda material en fondo de “caldera”     “bottom ash”    ...
Problema de Cenizas(cont.) Ceniza fina se volatiliza (suspende)     “fly ash”     Se recoge en trampas     Alto conten...
Problema de Cenizas(cont.) En Europa tienen que ir a vertedero de  tóxicos   En P.R. no hay vertedero de tóxicos Propon...
Formación deNanopartículas dimensiones menores de 100 nanómetros( 1 nm =      1       de un milímetro)          1,000,000...
Nanopartículas (cont.) Se comportan como gases. Pasan directo al sistema sanguíneo. Traspasan la membrana cerebral.   ...
Contaminación deaguas Los sistemas de control de emisiones requieren  gran cantidad de agua.   ej. 1000 gal/tonelada Mi...
Problema de Inversión  Fenómeno metereológico al ponerse el sol  Temperatura del aire baja, aumenta su   densidad, y se ...
Realidad de “Waste toEnergy”  Requiere de 3 a 5 veces más energía   reemplazar lo quemado que la energía   producida.  E...
Energía Ganada de  Reciclaje vs Incineración   Material       Reciclaje   Incineración                   (GJ/ton)      (GJ...
Energía Ganada de                 Desperdicios Sólidos                  Municipales Mixto            12            10     ...
Realidad de “Waste toEnergy” (cont.)  Si se calcula la inversión para quemar los   recursos sólidos, sería el “petróleo” ...
Realidad de “Waste toEnergy” (cont.)  Quieren forzar a clasificarlo como   alternativa “renovable” y “sustentable”,   cua...
Estados Que Han Excluido“Waste to Energy” Como Fuente  Renovable de Electricidad    Colorado           New York    Dela...
Estados Que Han Limitado    Porciento Que “Waste to Energy”    Puede Contribuir a Fuentes    Renovables de Electricidad y ...
Incineración Compitecon Reciclaje“ The main drawback of curbside recycling of  household waste is that it involves a decre...
Proponentes deIncineración saben quecompite con reciclaje!Contratos de municipios con estos  incineradores incluyen cláusu...
Riesgos Econ ómicos Numerosas plantas de incineración han  tenido que cerrar por fracaso  económico Ciudades han tenido ...
Calentamiento Global Incineración de nuestros recursos  sólidos es la forma mas rápida de  empeorar el calentamiento glob...
Emisión de Gases deInvernadero en Gramos por Kwhde Electricidad Producida            2000            1600                 ...
Proyectos deIncineración de Basuraen Puerto Rico  Rechazados en el pasado    San Juan    Guaynabo    Arecibo    Aguad...
No podemos depender deagenciasgubernamentales paraprotegernos   Caso de CAPECO   Emisiones de AEE   Violaciones de la A...
Resumen de losProblemas deIncineraci ón Mito energético Contaminación del Aire Producción de Cenizas Tóxicas y  Cancerí...
Aprendamos delPasado Cambio de nombre no cambia la  realidad de la incineración (legado  nefasto) Vasta mayoría de las c...
General Incineration ProcessMunicipal        Pretreatment    High Temperature      ProductsWastes                         ...
Removal of Non-combustible Material    Pieces of Metal   Can interfere with    Glass             equipment    Can remov...
General Incineration ProcessMunicipal        Pretreatment    High Temperature      ProductsWastes                         ...
Treatment Prior toBurning  Grinding maximizes surface area for more   efficient combustion  Preheating to reduce water c...
General Incineration ProcessMunicipal        Pretreatment    High Temperature      ProductsWastes                         ...
High TemperatureRegion Will give name to the type of incineration Depending on amount of oxygen present  will be the deg...
Mass Burn Most used in incineration of municipal  waste Requires least amount of preremoval of  materials Tend to be th...
Mass Burn with Grate
Mass Burn with Rotary        Kiln Material is suspended in rotating  cylindrical tube   More exposure of surface area  ...
Pyrolisis Thermal treatment under oxygen deficient  conditions Simplifies structure through breaking of bonds   Partial...
Gasification Same as pyrolisis but optimized to produce  partially combusted gases.    Principally H2 and CO    Many ot...
Gasification
Plasma   Less proven of the technologies   More limited throughput of material   Extremely high temperatures (5,000º - ...
Plasma - Pretreatment
Plasma - furnace
Products There must be net mass balance between  initial material and products of combustion Products are found in:    ...
General Incineration ProcessMunicipal        Pretreatment    High Temperature      ProductsWastes                         ...
Bottom Ash The less material is preremoved initially the more  bottom ash will form The lower the temperature of burning...
Fly Ash Highly toxic (metals and organics) Collection devices   Baghouse (filter)   Electrostatic precipitator Nanopa...
GASES CO2, CO, SO2, NOX, Gaseous Organics,  Hg Collection devices     water     lime slurries     suspended activated...
Presentacion osvaldo-incineracion-colegio-de-medicos-feb-2010
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Presentación sobre la incineración del Dr. Osvaldo Rosario en el Colegio de Médicos Cirujanos de Puerto Rico

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Presentacion osvaldo-incineracion-colegio-de-medicos-feb-2010

  1. 1. La Realidad de lasPlantas “Waste to Ener g y”(Incineradores) par a elManejo de Desper dicios Por Osvaldo Rosario
  2. 2. Problema del Manejode los DesperdiciosSólidos Multifacético  Social  Económico  Ambiental No hay una alternativa que sea “la Solucion” La situación de manejo actual en PR es inaceptable
  3. 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. 4. Alternativas Reducción Reusar Reciclar  Compostar Incinerar Vertederos
  5. 5. Legado Nefasto de laIncineración desde los 60’s altos niveles de contaminación operación errática costosa rechazada por comunidades
  6. 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. 7. —¿ Que esIncineración ? “Incinerator (noun) a furnace or device for burning trash” Tomado del Webster’s New World Dictionary
  8. 8. CombustiónCnHm + O2(xs)  nCO2 + m/2H2O + q
  9. 9. 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
  10. 10. Combustión CnHm + O2(xs) → nCO2 + m/2H2O + qLa 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
  11. 11. Zonas de un Incinerador Zona 3Zona 1 Zona 2 Zona 4Antes de la Llama Post llama < 600 ˚ C llama 1,000˚ - 600 – 1,100 ˚ CTemp. ReaccionesAmbiental 1,800 ˚ C Catalizadas NucleaciónAlgunos 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-hydrocarbonsAlimentación licos Crecimiento MolecularDe 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
  12. 12. Principios Fundamentales -Material no se puede destruir, solo cambia de estado -Se formarán productos favorecidos termodinámicamente -Todo tiende a una entropía máxima
  13. 13. Ironía de laIncineración  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
  14. 14. 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
  15. 15. 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
  16. 16. Problema de Cenizas(cont.) Ceniza fina se volatiliza (suspende)  “fly ash”  Se recoge en trampas  Alto contenido material orgánico  Altamente tóxica y cancerígena
  17. 17. 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
  18. 18. Formación deNanopartículas 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
  19. 19. Nanopartículas (cont.) Se comportan como gases. Pasan directo al sistema sanguíneo. Traspasan la membrana cerebral.  estudios en Italia
  20. 20. Contaminación deaguas 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
  21. 21. 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.
  22. 22. Realidad de “Waste toEnergy”  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)
  23. 23. Energía Ganada de Reciclaje vs Incineración Material Reciclaje Incineración (GJ/ton) (GJ/ton)Periódicos 6.33 2.62Papel Blanco 15.87 2.23Cartón 8.56 2.31Otros papeles 9.49 2.25HDPE 64.27 10.3PET 85.16 3.22Otros Plásticos 52.09 4.76
  24. 24. 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
  25. 25. Realidad de “Waste toEnergy” (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
  26. 26. Realidad de “Waste toEnergy” (cont.)  Quieren forzar a clasificarlo como alternativa “renovable” y “sustentable”, cuando hay las alternativas que verdaderamente clasifican mejor:  Reuso  Reciclaje  Compostar
  27. 27. 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
  28. 28. 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%)
  29. 29. Incineración Compitecon 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
  30. 30. Proponentes deIncineración saben quecompite 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!
  31. 31. 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
  32. 32. Calentamiento Global Incineración de nuestros recursos sólidos es la forma mas rápida de empeorar el calentamiento global. Seríamos irresponsables como cohabitantes de este mundo.
  33. 33. Emisión de Gases deInvernadero en Gramos por Kwhde 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
  34. 34. Proyectos deIncineración de Basuraen Puerto Rico  Rechazados en el pasado  San Juan  Guaynabo  Arecibo  Aguada  Caguas
  35. 35. No podemos depender deagenciasgubernamentales paraprotegernos Caso de CAPECO Emisiones de AEE Violaciones de la AAA Planta de CEMEX en Ponce Etc.
  36. 36. Resumen de losProblemas deIncineraci ón Mito energético Contaminación del Aire Producción de Cenizas Tóxicas y Cancerígenas Riesgos Económicos Quemar basura limita alternativas de reuso, reciclaje y compostar
  37. 37. Aprendamos delPasado 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
  38. 38. General Incineration ProcessMunicipal Pretreatment High Temperature ProductsWastes RegionRemoval of 1. grinding 1. Mass burn 1. bottom ashNoncombustible 2. preheating -moving grate 2. fly ashMaterials 3. composting - rotary kiln 3. gases 2. Pyrolisis 4. contaminated 3. Gasification water 4. Plasma 5. “cakes”
  39. 39. 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
  40. 40. General Incineration ProcessMunicipal Pretreatment High Temperature ProductsWastes RegionRemoval of 1. grinding 1. Mass burn 1. bottom ashNoncombustible 2. preheating -moving grate 2. fly ashMaterials 3. composting - rotary kiln 3. gases 2. Pyrolisis 4. contaminated 3. Gasification water 4. Plasma 5. “cakes”
  41. 41. Treatment Prior toBurning  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
  42. 42. General Incineration ProcessMunicipal Pretreatment High Temperature ProductsWastes RegionRemoval of 1. grinding 1. Mass burn 1. bottom ashNoncombustible 2. preheating -moving grate 2. fly ashMaterials 3. composting - rotary kiln 3. gases 2. Pyrolisis 4. contaminated 3. Gasification water 4. Plasma 5. “cakes”
  43. 43. High TemperatureRegion 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
  44. 44. 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
  45. 45. Mass Burn with Grate
  46. 46. 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
  47. 47. 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.
  48. 48. 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
  49. 49. Gasification
  50. 50. 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
  51. 51. Plasma - Pretreatment
  52. 52. Plasma - furnace
  53. 53. 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
  54. 54. General Incineration ProcessMunicipal Pretreatment High Temperature ProductsWastes RegionRemoval of 1. grinding 1. Mass burn 1. bottom ashNoncombustible 2. preheating -moving grate 2. fly ashMaterials 3. composting - rotary kiln 3. gases 2. Pyrolisis 4. contaminated 3. Gasification water 4. Plasma 5. “cakes”
  55. 55. 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
  56. 56. 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.
  57. 57. GASES CO2, CO, SO2, NOX, Gaseous Organics, Hg Collection devices  water  lime slurries  suspended activated charcoal  ammonia reduction Produces toxic solutions and “cakes”

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