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TECNOLOGÍAS WTE Y SU
APLICACIÓN EN EL PACIFICO
COLOMBIANO
Ing. Walter Ospina Ortiz
Miembro WTERT Colombia
DEFINICIÓN
DE UNA PLANTA WASTE TO ENERGY
ANIMACIÓN DE
UNA PLANTA WASTE TO ENERGY
Es una planta que hace
tratamiento térmico o
biológico de los residuos
domésticos y similares que
quedan después del
proceso de clasificación de
los residuos mediante
reciclaje y reutilización.
El tratamiento térmico
más común es la
incineración
controlada, pero
existen tecnologías
innovadoras para este
tipo de plantas, como
la gasificación, la
pirolisis y el plasma.
GENERACIÓN DE ENERGÍA
La incineración es la combustión completa de
la materia hasta su conversión en cenizas,
usada en el tratamiento de residuos sólidos
urbanos, industriales, peligrosos y
hospitalarios, entre otros. Tanto la
incineración como otros procesos de
tratamiento de RSM, a alta temperaturas son
descritos como tratamientos térmicos.
DEFINICIÓN
DE INCINERACIÓN
La incineración se lleva a cabo en hornos mediante oxidación química en exceso de
oxígeno. Los productos de la combustión son cenizas, gases, partículas tóxicas, así como
calor, que puede utilizarse para generar energía eléctrica.
INCINERACIÓN EN
LECHO FLUIDIZADO
En términos simples, la
gasificación consiste en que los
residuos se someten a altas
temperaturas en presencia de
una cantidad limitada de
oxígeno puro, de aire o de
vapor, obteniéndose un gas
pobre que se emplea para
hacer vapor y producir
electricidad, o un gas de
síntesis que se emplea para la
fabricación de combustibles
líquidos o para generar
electricidad y calor.
GASIFICACIÓN
La pirólisis es el tratamiento térmico de residuos utilizando solamente energía externa,
es decir, sin ninguna combustión significativa de los residuos. Por lo tanto, consume más
energía eléctrica que la gasificación, donde parte del calor necesario para la gasificación
es proporcionado por la combustión parcial de los residuos. Debido a este factor, la
pirólisis no es adecuada para el tratamiento de RSM, porque contienen poca energía
química, aproximadamente 2,8 MWh por tonelada de RSM.
Es decir es aplicable a residuos con alto contenido de energía química. No obstante lo
anterior existen en el mundo varias plantas que tratan residuos solidos municipales
mediante este tratamiento térmico. Ver figura siguiente que muestra el caso de una
planta en la Republica Checa.
Por ejemplo, la pirólisis se puede aplicar a los residuos plásticos que contienen
aproximadamente 8 MWh de energía química por tonelada; pudiéndose gastar parte de
esa energía en la pirólisis de los residuos.
DEFINICIÓN DE
PIRÓLISIS
PIRÓLISIS
Ubicación de las Plantas WTE en la Jerarquía de la Gestión
de Los Residuos Solidos Municipales
Las plantas WTE
se ubican en la
etapa de
recuperación de
energía
Estas plantas generan energía en forma de
vapor, electricidad o agua caliente. La
electricidad se inyecta al sistema eléctrico del
operador local. El agua caliente, dependiendo
de la infraestructura local, puede ser enviada a
través de una red para calentar o refrigerar
hogares, hospitales, oficinas, etc. El vapor
puede ser usado por la industria cercana a la
planta WASTE TO ENERGY en sus procesos de
producción o para generar energía eléctrica.
TIPOS DE ENERGÍA
GENERADA EN UNA PLANTA
WASTE TO ENERGY
WASTE TO ENERGY es un método
higiénico de tratar los residuos
comparado con el tratamiento en los
rellenos sanitarios, que además
reduce su volumen en un 90%.
¿CUÁL ES EL ROL QUE DESEMPEÑA LA TECNOLOGÍA
WASTE TO ENERGY?
Reducir la cantidad de residuos biodegradables que son llevados a los rellenos sanitarios,
permitiendo cumplir con las normas que algunos países tienen al respecto.
 Restos de vegetales.
 Residuos de alimentos no infectados.
 Papel higiénico.
 Papeles no reciclables.
 Jabones y detergentes
biodegradables.
 Madera
 Residuos de jardín y podas
municipales.
Evitar el metano que se
produciría si todos los
residuos se vertieran en
un relleno sanitario.
Este metano se elimina
por venteo o se quema
en una tea en los
rellenos sanitarios.
CORTE DE UN RELLENO SANITARIO
Eliminar los residuos
restantes que no pueden ser
reciclados o reutilizados en
una forma técnica o
económicamente viable.
Procesándolos térmicamente
para generar energía.
Protección del medio ambiente al sustituir
combustibles fósiles para generar electricidad.
LA SALUD DE LAS PERSONAS QUE VIVEN CERCA A
PLANTAS WASTE TO ENERGY
La industria WASTE TO ENERGY ha
hecho grandes progresos en los
últimos 30 años para reducir las
emisiones. Este progreso ha sido
impulsado por la introducción de
normas que establecen límites
estrictos de emisión que los
fabricantes de las plantas deben
cumplir.
En el caso de Europa los fabricantes se apoyan en los estudios realizados por científicos
independientes, agencias nacionales de medio ambiente y de los ministerios de toda
Europa. Ellos confirman que es seguro vivir cerca a dichas plantas siempre que operen
siguiendo las mejores técnicas disponibles.
Los propietarios de plantas WASTE TO
ENERGY, indican que es seguro vivir
cerca y que dichas plantas NO tienen
impacto en la salud de sus vecinos.
La mejor manera de aprender acerca de tener
una planta WASTE TO ENERGY como un
vecino, es preguntarle a alguien que vive cerca
a una. La segunda mejor opción es visitar una
usted mismo.
Un ejemplo famoso de una planta WASTE TO
ENERGY ubicada en el centro de una ciudad,
es la planta en el centro de Viena llamada
Spittelau. Ver Figura.
Esta planta es un sitio reconocido en la ciudad
que atrae a turistas de todo el mundo. La
planta Spittelau proporciona a un hospital
cercano la calefacción y refrigeración.
¿CÓMO CONTROLAR LAS EMISIONES?
En el proceso de combustión que se realiza en el horno y la caldera se producen entre otros:
Monóxido de carbono (CO)
Carbono orgánico total (COT)
Dioxinas y Furanos
Óxidos nitrosos (NOX)
Dióxido de azufre (SO2)
Cloruro de hidrogeno (HCl)
Floruro de hidrogeno (HF)
Ver imagen para la forma de control de cada uno de los contaminantes.
Adición de
Amoniaco para
reducir NOx
Adición de
Dolomita para
reducir SO2,
HF y HCI
Control de aire
de combustión
para reducir CO
y COT
Control de temperatura
combustión > 850 ºC/2
segundos para reducción de
Dioxinas y Furanos
Adición de cal para absorber
compuestos ácidos (HCI, HF y SO2)
y carbón activado para absorber
dioxinas, furanos y moléculas de
metales pesados
Filtro de mangas
para separar
metales pesados,
dioxinas, furanos
y partículas
El sistema de limpieza de gases de combustión
representa hasta el 50% de los costos de
construcción de una planta WASTE TO ENERGY.
Como se puede ver los residuos del sistema de
limpieza de los gases de la combustión se
capturan con tecnología avanzada y probada.
Las emisiones son monitoreadas en cada planta y
algunas plantas tienen esta información en su
sitio web, para que los vecinos pueden ver que las
emisiones cumplen con las normas.
ESCORIA Y CENIZAS DEL PROCESO DE COMBUSTIÓN
En una planta WASTE TO ENERGY, las
escorias se recogen al final de la parrilla
del horno y las cenizas volantes se
recogen en el sistema de purificación de
los gases de la combustión.
Incluso si los residuos se clasificaron antes
de su llegada a la planta, todavía es
posible encontrar metales entre las
escorias. Tanto los metales ferrosos y los
metales no ferrosos pueden ser separados
de las escorias y luego ser reciclados.
Después de esto, el resto de las escorias,
que son como grava o arena, se
almacenan por un período antes de ser
utilizados en la construcción de carreteras
o como una capa en los RELLENOS
SANITARIOS.
Los residuos procedentes del sistema de
purificación de los gases de combustión,
constituyen 3-4% de la masa de residuos
que llegan a la planta. Estos residuos se
recogen después del proceso de filtración y
deben almacenarse cuidadosamente para
asegurar que no escapen al medio ambiente
local. Este material es transportado en
recipientes sellados hasta rellenos para
residuos peligrosos, plantas de tratamiento
o vendidos a consumidores específicos.
PROTECCIÓN DEL MEDIO AMBIENTE
Al tratar térmicamente residuos
urbanos que quedan después de un
proceso de clasificación (reciclables,
reutilizables, etc.), se reducen las
emisiones de metano (un potente
gas de efecto invernadero 25 veces
más dañino para el calentamiento
global que el dióxido de carbono
CO2) de los rellenos y las emisiones
de CO2 que se habrían producido si
la cantidad de energía fuese
generada en las centrales
termoeléctricas convencionales.
El Grupo Intergubernamental de Expertos
sobre el Cambio Climático (IPCC) dice:
“La generación de gases de efecto invernadero se puede evitar en gran medida a través del compostaje
anaeróbico controlado y de procesos térmicos como la incineración de residuos para producir energía.”
"En comparación con el depósito en rellenos, la incineración de residuos y otros procesos térmicos
evitan la mayoría de la generación de gases de efecto invernadero, disminuyendo las emisiones de
CO2 procedentes de fuentes fósiles".
¿ES RENOVABLE LA ENERGÍA PRODUCIDA EN LAS
PLANTAS WASTE TO ENERGY?
Las plantas WASTE TO ENERGY,
son una de las fuentes alternativas
más robustas y eficaces para
reducir las emisiones de CO2 y
para ahorrar combustibles fósiles
(Limitados según los expertos),
utilizados por las centrales
termoeléctricas tradicionales.
En el 2012, las plantas WASTE TO
ENERGY en Europa, suministraron
electricidad para 14 millones de
habitantes y calor para otros 14
millones de habitantes. Utilizando
para ello 79 millones de toneladas
de residuos domésticos y similares
que fueron tratados en las plantas.
Dependiendo del combustible que se sustituya -
gas, petróleo o carbón - entre 8 y 44 millones
de toneladas de combustibles fósiles que
emiten de 22 hasta 43 millones de toneladas de
CO2, no tendrían que ser utilizados por las
centrales termoeléctricas convencionales para
producir esta cantidad de energía.
De acuerdo con la legislación de la UE la
fracción biodegradable de los residuos
municipales e industriales se considera
biomasa, por lo tanto una fuente de energía
renovable. La producción de energía de las
plantas WASTE TO ENERGY es
aproximadamente 50% renovable. En
Colombia, de acuerdo con la ley 1715 de 2014,
la energía de la biomasa y de los residuos, se
considera renovable.
¿POR QUÉ NO USAR RELLENOS SANITARIOS?
Debido a que el gas metano
contribuye significativamente al
calentamiento global y es 25
veces más dañino que el CO2.
Porque es necesario recuperar la
energía de los residuos.
Porque en muchos países los
rellenos, no son rellenos y no son
sanitarios.
Porque debemos incorporar los
residuos a nuestro sistema
económico y avanzar a un modelo
de economía circular.
Los rellenos sanitarios no sólo ocupan tierras que podrían ser mejor utilizados para otros
fines, en ellos también se entierran residuos que pueden ser una fuente de energía y
además contribuyen significativamente al calentamiento global.
Como dato curioso, en Europa, el plazo para
la reducción de los rellenos sanitarios en un
50%, venció en 2009 y los Estados
miembros que no cumplieron este plazo
enfrentaron fuertes multas.
EMPLEO GENERADO POR LAS PLANTAS WASTE TO
ENERGY
Las plantas WASTE TO ENERGY crean puestos de trabajo, la mayor parte de ellos calificados.
(Ingenieros químicos, mecánicos, electricistas, ambientales y administradores).
Si la planta recibe los residuos y pasan
directamente al proceso térmico, porque
se asume separación en la fuente y
reciclaje antes de llegar a la planta, la
generación de empleo es menor y
calificado.
Si la planta tiene un centro de
clasificación manual o electromecánico,
la generación de empleo es mayor y
combinado, es decir, calificado y no
calificado.
Es importante anotar que las condiciones de trabajo del personal mejoran con respecto al
personal que trabaja en un relleno sanitario, bien sea calificado o no.
PLANTAS WASTE TO ENERGY EN EL MUNDO
PLANTAS WTE
EN EUROPA
800 Plantas WTE en Japón hasta 2009
de las cuales 304 generan solo
electricidad.
PLANTAS WTE
EN KOREA
DEL SUR Y
JAPÓN
TECNOLOGÍA DEL BIOGÁS
Ing. Walter Ospina Ortiz
Miembro WTERT Colombia
COMPONENTES TÍPICOS DE UNA
PLANTA DE BIOGÁS
Las plantas de biogás para el tratamiento de residuos orgánicos
consisten típicamente de los componentes mostrados en la Figura.
Ello depende de la composición y la cantidad de residuos orgánicos
y del sistema de digestión.
1. Residuos orgánicos
2. Recepción y almacenamiento de residuos orgánicos
(Bunker, Tanques, silos)
3. Preparación y trituración. Cuando sea necesario
clasificación y limpieza de los residuos
4. Edificio para almacenamiento y preparación de los
residuos biodegradables con sistema de recolección de
aire interno
5. Biofiltro para eliminación de olores, compuesto de
virutas de madera, virutas de corteza y capas de
compost
6. Planta de tratamiento de la fracción líquida del
digestato. Normalmente después del digestor
7. Digestor con un sistema de calefacción
8. Almacenamiento del biogás
9. Sistema de desulfurización y deshidratación del biogás
10. Válvulas de sobre presión, válvulas de seguridad, tea,
instrumentación y control de la planta
11. Planta de generación de electricidad y calor
12. Almacenamiento del digestato en los periodos en los
que no se distribuye o vende rápidamente
13. Compostaje, separación y secado del digestato
El tratamiento biológico más común es la
digestión anaeróbica con producción de
Biogás para generar electricidad.
1. Separación y trituración.
2. Tanque almacenamiento agua de proceso.
3. Regulador de suspensiones
4. Hidrólisis (Las sustancias sólidas se
descomponen en unidades solubles en agua)
5.Digestor
6. Tanque almacenamiento del digestato.
7. Tanque almacenamiento del biogás.
8-9 Secado del digestato y recirculación del
agua hacia el tanque del agua de proceso.
10. Planta de generación eléctrica.
11. Biofiltro
5
1
2
5
6
7
9 8
10
4
PLANTA DE DIGESTIÓN ANAERÓBICA
3
11
VIDEO
Planta de biogás
Mustankorkea en Finlandia
DESCRIPCIÓN TÉCNICA DE LA
DIGESTIÓN ANAERÓBICA ACELERADA
La tecnología de digestión anaeróbica acelerada
permite optimizar la descomposición de los residuos
orgánicos de manera controlada. Con esta tecnología
se hace una disposición final de los residuos
orgánicos, aprovechando los subproductos del
proceso: biogás y digestato, que puede servir como
biofertilizante o acondicionador de suelo. Además, la
digestión acelerada evita las emisiones de metano a la
atmósfera.
Los proyectos de digestión anaeróbica
permiten un desarrollo equilibrado entre los
municipios y la naturaleza, recuperando
energía y reduciendo la emisión de gases de
efecto invernadero. También permite que los
nutrientes de los compuestos producidos
vuelvan al suelo, manteniendo el ciclo cerrado
para los nutrientes.
En la tabla, se explican las razones por las
cuales se elige la digestión anaeróbica seca de
una etapa.
Digestión anaeróbica
termofílica versus
mesofílica
Las primeras plantas de biogás operaron a
temperatura mesofílica. El proceso termofílico
es más reciente, pero se ha consolidado como
un método viable y aceptable por tener más
beneficios.
Digestión anaeróbica
seca versus húmeda
Las plantas de digestión anaeróbica seca son
más apropiadas para la fracción orgánica de los
RSM y son las más aplicadas para este tipo de
residuo. No obstante, hay muchos fabricantes
que ofrecen plantas de digestión anaeróbica
húmeda para la fracción orgánica de los RSM.
Estas pueden ser más baratas y ocupar mayor
área que las primeras. Además requieren más
agua y energía para su operación comparada
con las plantas de digestión anaeróbica seca.
Digestión anaeróbica
de una etapa versus
dos etapas
La digestión anaeróbica de una etapa es líder
en el mercado. Las ventajas de la digestión
anaeróbica de dos etapas no compensan la
mayor inversión y la complejidad del proceso.
Razones para elegir la digestión anaeróbica seca
La digestión anaeróbica se pueden dividir en cuatro
etapas:
Pretratamiento
Digestión de residuos
Recuperación de gas
Tratamiento de residuos
El pretratamiento de residuos se hace para triturar,
homogénizar y separar el material no digerible. La
separación de los residuos orgánicos puede ser en la
fuente y para ese caso se hace recolección selectiva, o
puede ser en la planta y se llama selección mecánica. La
separación mecánica se emplea cuando la recolección
selectiva no existe. Sin embargo, la fracción resultante es
más contaminada, produciendo un digestato que debe
ser analizado para determinar su utilización.
ETAPAS DE LA DIGESTIÓN ANAERÓBICA ACELERADA
1m³ biogás ≈ 1-3 Kg madera o 0,5 L (diesel) ≈ 6
kWh
En la Figura se muestra un diagrama
de proceso de un sistema seco
Diagrama de la digestión acelerada seca
TECNOLOGÍA HITACHI ZOSEN INOVA
TIPOS DE RESIDUOS QUE UTILIZA LA TECNOLOGÍA KOMPOGAS®
Los residuos orgánicos que se generan en los municipios se pueden dividir en:
 Los residuos orgánicos separados en la fuente (Viviendas, hoteles, cafeterías, restaurantes, escuelas, etc.) y recogidos de manera
selectiva por la empresa de aseo.
 Los residuos orgánicos mezclados con todos los demás residuos municipales, recolectados y transportados hasta el botadero o relleno
sanitario. Estos se conocen con el nombre de: FRACCIÓN ORGANICA DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS (FORSU).
TECNOLOGÍA KOMPOGAS DE HITACHI
ZOSEN INOVA (HZI)
El digestato obtenido de los residuos orgánicos separados en la fuente
se puede considerar un fertilizante de alta calidad. En el caso de la
FORSU, estos deben pasar por una planta de separación y recuperación
de materiales, manual o automática, desde donde los residuos
orgánicos separados se transportan hasta la planta de biogás.
Normalmente, estas dos plantas están en mismo lote y el transporte se
hace por bandas transportadoras. En este caso el digestato puede
utilizarse como acondicionador de suelo. Pruebas de laboratorio deben
ser hechas para determinar la contaminación y calidad del digestato y
analizar su aplicación como fertilizante.
Botarell – España (54 000 Ton/año)
Tipo de residuo = Fracción orgánica de RSM
Electricidad exportada = 15 000 000 kWh/año
Componentes de una planta de biogás HZI con
tecnología Kompogas® - Parte I
1. Camión recolector
2. Bunker para almacenar los residuos
orgánicos.
3. Puente grúa con garra o pulpo para elevar
los residuos hasta la tolva del triturador.
4. Tritura los residuos hasta un tamaño
máximo de 60 mm
5. Tamiz. Las partículas de tamaños mayores
a 60 mm se separan
6. Las partículas de tamaños mayores a 60
mm regresan al bunker para ser
reprocesadas
7. Banda transportadora de los residuos
orgánicos hasta el sistema de
alimentación del digestor
8. Un tornillo sin fin recibe y transporta los
residuos orgánicos hasta el digestor
9. Digestor Kompogas.
12. Tubería de inoculación.
Componentes de una planta de biogás HZI con
tecnología Kompogas® - Parte II
10. Mezclador.
11. Tubería de conducción del biogás hasta la planta
de generación eléctrica
13. Sistema de descarga. Bombas y tuberías.
14. Prensa deshidratadora. Separa la fracción sólida y
la fracción líquida.
15. Fracción líquida. Si la ley lo permite se puede
utilizar como abono, siempre que cumpla los
requisitos.
16. Fertilizante sólido (Compost). La fracción sólida
es tamizada y luego puede ser utilizada directamente
como acondicionador de suelo o bioabono.
17. Sistema de purificación del biogás con o sin
separación de dióxido de carbono.
18. Sistema de almacenamiento del biogás
19. Planta de generación de energía eléctrica y calor.
20. Transformador elevador normalmente de 480 V a
13800 V
21. Conexión al sistema de distribución del operador
local
EL BIOGAS
COMPOSICIÓN, GENERACIÓN
SEGÚN FABRICANTES,
PRODUCCIÓN SEGÚN SUSTRATO,
ENERGÍA ELÉCTRICA
COMPOSICIÓN DEL BIOGÁS
La composición del biogás, producido mediante digestión anaeróbica acelerada, se muestra en
la Tabla. Entre 100 y 250 m³ de biogás se obtienen por cada tonelada de la fracción orgánica de
los RSM.
Descripción Contenido
Metano 55 -70% por volumen
Dióxido de carbono 30 - 45% por volumen
Sulfuro de hidrógeno 200 - 4000 ppm por volumen
Poder calorífico del biogás 20 - 25 MJ/m³
Contenido de CH4 por tonelada de RSU 167 - 373 MJ/ton RSM
Composición Típica del Biogás
GENERACIÓN DEL BIOGÁS
Debido a las diferencias tecnológicas entre los fabricantes de plantas de digestión
anaeróbica, la eficiencia en cada caso es diferente. Las plantas de una etapa con alto
contenido de sólidos pueden producir entre 100 y 250 m3 de biogás por tonelada de
residuos orgánicos. Por ejemplo, DRANCO de Bélgica ofrece de 100 a 150 m3/ton de
residuos orgánicos y VALORGA de Francia ofrece de 220 a 250 m3/ton.
En el caso de plantas de biogás de una etapa con bajo contenido de sólidos, la
producción de biogás puede estar entre 100 y 150 m3/ton de residuos orgánicos. Por
ejemplo, la tecnología de WAASA.
Producción de
biogás según
sustrato
PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
Potencial de la valorización energética de
la fracción orgánica de los RSM de Quibdó
Generar sólo electricidad en una planta de biogás es bueno porque se hace
valorización energética del biogás. No obstante, generar electricidad y
calor o vapor, permite obtener eficiencias mayores. Para ello es necesario
estudiar el mercado alrededor de la planta de biogás para determinar si
existen necesidades de energía térmica que puedan ser atendidas desde la
planta.
En este estudio se considera generación de electricidad y aprovechamiento
del calor residual del motor de combustión interna para calentar el
digestor.
Es bueno recordar en este punto que el metano es un gas con un potencial
de calentamiento global 21 veces mayor que el potencial del dióxido de
carbono. En palabras sencillas, es mejor quemar o hacer valorización
energética de los RSM, que dejarlos descomponer en un botadero a cielo
abierto.
En la Tabla, se muestra el potencial de la valorización energética de la
fracción orgánica de los RSM en el botadero Marmolejo de Quibdó si,
hipotéticamente hablando, se construye una planta que procese la fracción
orgánica de los RSM. Para hacer la tabla se considera que en el botadero se
depositan 100 ton/día de RSM, de lunes a sábado, es decir 312 días.
Además, que el 86% de los RSM son residuos orgánicos, compuestos
principalmente de residuos de alimentos, según el PGIRS de Quibdó
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD
RSM Ton/año 31200
Materia orgánica % 86
Factor de producción de biogás m3/ton de FORSU 100
Cantidad de metano en el biogás % 50
Factor de conversión energética kWh/m3 de
metano
10,76
Eficiencia de la planta % 35
Energía potencial calculada kWh/año 5.052.465,60
Factor de capacidad 80 %
Potencia en bornes del generador
eléctrico
kW 721
CASO DE ESTUDIO
PLANTA DE BIOGÁS EN EL BOTADERO
MARMOLEJO - QUIBDÓ
VIDEO
Planta en Bélgica similar a la
propuesta para Quibdó
Resumen de generación de residuos
sólidos en el Municipio de Quibdó
Al Botadero Marmolejo entran en promedio 13 camiones diarios
de lunes a sábado.
La capacidad de los camiones de recolección de residuos sólidos
es de 5 m3. Diariamente se están depositando en el botadero
71,8 toneladas de RSM. Ver Tabla.
En el municipio de Quibdó se genera 0,62 kg/habitante, en el
casco urbano.
En Quibdó la caracterización se realizó directamente en el sitio
de disposición final con la ayuda de los recuperadores que
trabajan en el botadero.
Descripción Valor
Total de residuos diarios (kg) 71.816
Total de residuos semana (kg) 430.898
Total de residuos mes (kg) 1.723.592
Total de residuos año (kg) 20.683.104
Total de residuos año (ton) 20.683
Densidad de residuos sólidos compactados 1060 Kg/m³
Pesaje de residuos sólidos
FUENTE: PGIRS 2015
CARACTERIZACIÓN FÍSICA DE LOS RESIDUOS
SÓLIDOS DEL MUNICIPIO DE QUIBDÓ
De la Tabla se concluye que la materia orgánica representa el 86,17% de los RSM de Quibdó, que son depositados en el botadero
Marmolejo. En la Tabla se indica que en el casco urbano de Quibdó se generan 71,82 ton/día de RSM. Si se asume que todos los residuos
generados se depositan en el botadero Marmolejo, entonces se están depositando 61,88 ton/día de residuos orgánicos. No todos los
residuos generados llegan al botadero debido a los recuperadores de materiales en el casco urbano.
Para efectos de definir la capacidad de procesamiento de residuos orgánicos de la planta de biogás, se considera en este estudio una
cantidad de 65 ton/día de residuos orgánicos depositados en el botadero. Esto quiere decir que la capacidad en ton/año de la planta debe
ser de 23.725 ton/año. Con estas cifras los fabricantes proceden a pre-dimensionar y cotizar las plantas de biogás.
Descripción Día 1 (kg) Día 2 (kg) Día 3 (kg) Día 4 (kg) Total (kg) Promedio (kg) % en peso
Bolsas Plástico 593 603 1060 771 3027 756,75 7,23
Chatarra 62 87 78 162 389 97,25 0,93
Plástico (PET, PVC) 592 297 446 113 1448 362 3,46
Archivo 115 90 78 317 600 150 1,43
Aluminio 31 45 20 96 32 0,31
Botas 48 48 48 0,46
Bronce 1 1 1 0,01
Orgánico 9340 8950 9348 8423 36061 9015,25 86,17
Total 10702 10107 11055 9806 41670 10462,25 100
VALOR PLANTA DE BIOGAS PARA
MARMOLEJO
FABRICANTE ALCANCE DEL SUMINISTRO
VALOR DE LA
PROPUESTA
Hitachi Zosen
Inova (HZI)
 Tolva de alimentación, cinta transportadora y control del digestor.
 Digestor PF1500, con sistemas auxiliares y de control.
 Sistema de deshidratación.
 Planta de generación eléctrica con sistemas auxiliares y de control
(7.3000.000 kWh/año, 950 kWe).
 Diseño.
 Suministro de documentación.
 Capacitación en sitio.
 Supervisión del montaje y puesta en servicio de la planta.
La oferta no incluye el montaje, la etapa de separación manual o mecánica, el
tanque de almacenamiento de gas y fertilizante líquido y los equipos para la
etapa de compostaje.
El valor es de 4,6
millones de Euros –
Exworks, de
noviembre de 2017
Ingeniero Walter Ospina Ortiz
• Ingeniero Electricista de la Universidad Nacional
• Representante legal de la empresa ICATER S.A.S,
empresa dedicada a consultoría y aplicación de
tecnologías de energías renovables.
• Miembro del consejo WTERT – Colombia (Consejo
global de investigación y tecnología Waste to Energy).
E-mail: icatersas@gmail.com
Teléfono: 4 - 498 98 96
www.wtert.org.co
¡MUCHAS
GRACIAS!

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TECNOLOGÍAS WTE Y SU APLICACIÓN EN EL PACIFICO COLOMBIANO

  • 1.
  • 2. TECNOLOGÍAS WTE Y SU APLICACIÓN EN EL PACIFICO COLOMBIANO Ing. Walter Ospina Ortiz Miembro WTERT Colombia
  • 3. DEFINICIÓN DE UNA PLANTA WASTE TO ENERGY
  • 4. ANIMACIÓN DE UNA PLANTA WASTE TO ENERGY Es una planta que hace tratamiento térmico o biológico de los residuos domésticos y similares que quedan después del proceso de clasificación de los residuos mediante reciclaje y reutilización.
  • 5. El tratamiento térmico más común es la incineración controlada, pero existen tecnologías innovadoras para este tipo de plantas, como la gasificación, la pirolisis y el plasma. GENERACIÓN DE ENERGÍA
  • 6. La incineración es la combustión completa de la materia hasta su conversión en cenizas, usada en el tratamiento de residuos sólidos urbanos, industriales, peligrosos y hospitalarios, entre otros. Tanto la incineración como otros procesos de tratamiento de RSM, a alta temperaturas son descritos como tratamientos térmicos. DEFINICIÓN DE INCINERACIÓN La incineración se lleva a cabo en hornos mediante oxidación química en exceso de oxígeno. Los productos de la combustión son cenizas, gases, partículas tóxicas, así como calor, que puede utilizarse para generar energía eléctrica.
  • 8. En términos simples, la gasificación consiste en que los residuos se someten a altas temperaturas en presencia de una cantidad limitada de oxígeno puro, de aire o de vapor, obteniéndose un gas pobre que se emplea para hacer vapor y producir electricidad, o un gas de síntesis que se emplea para la fabricación de combustibles líquidos o para generar electricidad y calor. GASIFICACIÓN
  • 9. La pirólisis es el tratamiento térmico de residuos utilizando solamente energía externa, es decir, sin ninguna combustión significativa de los residuos. Por lo tanto, consume más energía eléctrica que la gasificación, donde parte del calor necesario para la gasificación es proporcionado por la combustión parcial de los residuos. Debido a este factor, la pirólisis no es adecuada para el tratamiento de RSM, porque contienen poca energía química, aproximadamente 2,8 MWh por tonelada de RSM. Es decir es aplicable a residuos con alto contenido de energía química. No obstante lo anterior existen en el mundo varias plantas que tratan residuos solidos municipales mediante este tratamiento térmico. Ver figura siguiente que muestra el caso de una planta en la Republica Checa. Por ejemplo, la pirólisis se puede aplicar a los residuos plásticos que contienen aproximadamente 8 MWh de energía química por tonelada; pudiéndose gastar parte de esa energía en la pirólisis de los residuos. DEFINICIÓN DE PIRÓLISIS
  • 11. Ubicación de las Plantas WTE en la Jerarquía de la Gestión de Los Residuos Solidos Municipales Las plantas WTE se ubican en la etapa de recuperación de energía
  • 12. Estas plantas generan energía en forma de vapor, electricidad o agua caliente. La electricidad se inyecta al sistema eléctrico del operador local. El agua caliente, dependiendo de la infraestructura local, puede ser enviada a través de una red para calentar o refrigerar hogares, hospitales, oficinas, etc. El vapor puede ser usado por la industria cercana a la planta WASTE TO ENERGY en sus procesos de producción o para generar energía eléctrica. TIPOS DE ENERGÍA GENERADA EN UNA PLANTA WASTE TO ENERGY
  • 13. WASTE TO ENERGY es un método higiénico de tratar los residuos comparado con el tratamiento en los rellenos sanitarios, que además reduce su volumen en un 90%.
  • 14. ¿CUÁL ES EL ROL QUE DESEMPEÑA LA TECNOLOGÍA WASTE TO ENERGY?
  • 15. Reducir la cantidad de residuos biodegradables que son llevados a los rellenos sanitarios, permitiendo cumplir con las normas que algunos países tienen al respecto.  Restos de vegetales.  Residuos de alimentos no infectados.  Papel higiénico.  Papeles no reciclables.  Jabones y detergentes biodegradables.  Madera  Residuos de jardín y podas municipales.
  • 16. Evitar el metano que se produciría si todos los residuos se vertieran en un relleno sanitario. Este metano se elimina por venteo o se quema en una tea en los rellenos sanitarios. CORTE DE UN RELLENO SANITARIO
  • 17. Eliminar los residuos restantes que no pueden ser reciclados o reutilizados en una forma técnica o económicamente viable. Procesándolos térmicamente para generar energía.
  • 18. Protección del medio ambiente al sustituir combustibles fósiles para generar electricidad.
  • 19. LA SALUD DE LAS PERSONAS QUE VIVEN CERCA A PLANTAS WASTE TO ENERGY
  • 20. La industria WASTE TO ENERGY ha hecho grandes progresos en los últimos 30 años para reducir las emisiones. Este progreso ha sido impulsado por la introducción de normas que establecen límites estrictos de emisión que los fabricantes de las plantas deben cumplir.
  • 21. En el caso de Europa los fabricantes se apoyan en los estudios realizados por científicos independientes, agencias nacionales de medio ambiente y de los ministerios de toda Europa. Ellos confirman que es seguro vivir cerca a dichas plantas siempre que operen siguiendo las mejores técnicas disponibles. Los propietarios de plantas WASTE TO ENERGY, indican que es seguro vivir cerca y que dichas plantas NO tienen impacto en la salud de sus vecinos.
  • 22. La mejor manera de aprender acerca de tener una planta WASTE TO ENERGY como un vecino, es preguntarle a alguien que vive cerca a una. La segunda mejor opción es visitar una usted mismo. Un ejemplo famoso de una planta WASTE TO ENERGY ubicada en el centro de una ciudad, es la planta en el centro de Viena llamada Spittelau. Ver Figura. Esta planta es un sitio reconocido en la ciudad que atrae a turistas de todo el mundo. La planta Spittelau proporciona a un hospital cercano la calefacción y refrigeración.
  • 23. ¿CÓMO CONTROLAR LAS EMISIONES?
  • 24. En el proceso de combustión que se realiza en el horno y la caldera se producen entre otros: Monóxido de carbono (CO) Carbono orgánico total (COT) Dioxinas y Furanos Óxidos nitrosos (NOX) Dióxido de azufre (SO2) Cloruro de hidrogeno (HCl) Floruro de hidrogeno (HF) Ver imagen para la forma de control de cada uno de los contaminantes.
  • 25. Adición de Amoniaco para reducir NOx Adición de Dolomita para reducir SO2, HF y HCI Control de aire de combustión para reducir CO y COT Control de temperatura combustión > 850 ºC/2 segundos para reducción de Dioxinas y Furanos Adición de cal para absorber compuestos ácidos (HCI, HF y SO2) y carbón activado para absorber dioxinas, furanos y moléculas de metales pesados Filtro de mangas para separar metales pesados, dioxinas, furanos y partículas
  • 26. El sistema de limpieza de gases de combustión representa hasta el 50% de los costos de construcción de una planta WASTE TO ENERGY. Como se puede ver los residuos del sistema de limpieza de los gases de la combustión se capturan con tecnología avanzada y probada. Las emisiones son monitoreadas en cada planta y algunas plantas tienen esta información en su sitio web, para que los vecinos pueden ver que las emisiones cumplen con las normas.
  • 27. ESCORIA Y CENIZAS DEL PROCESO DE COMBUSTIÓN
  • 28. En una planta WASTE TO ENERGY, las escorias se recogen al final de la parrilla del horno y las cenizas volantes se recogen en el sistema de purificación de los gases de la combustión. Incluso si los residuos se clasificaron antes de su llegada a la planta, todavía es posible encontrar metales entre las escorias. Tanto los metales ferrosos y los metales no ferrosos pueden ser separados de las escorias y luego ser reciclados. Después de esto, el resto de las escorias, que son como grava o arena, se almacenan por un período antes de ser utilizados en la construcción de carreteras o como una capa en los RELLENOS SANITARIOS.
  • 29. Los residuos procedentes del sistema de purificación de los gases de combustión, constituyen 3-4% de la masa de residuos que llegan a la planta. Estos residuos se recogen después del proceso de filtración y deben almacenarse cuidadosamente para asegurar que no escapen al medio ambiente local. Este material es transportado en recipientes sellados hasta rellenos para residuos peligrosos, plantas de tratamiento o vendidos a consumidores específicos.
  • 31. Al tratar térmicamente residuos urbanos que quedan después de un proceso de clasificación (reciclables, reutilizables, etc.), se reducen las emisiones de metano (un potente gas de efecto invernadero 25 veces más dañino para el calentamiento global que el dióxido de carbono CO2) de los rellenos y las emisiones de CO2 que se habrían producido si la cantidad de energía fuese generada en las centrales termoeléctricas convencionales.
  • 32. El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) dice: “La generación de gases de efecto invernadero se puede evitar en gran medida a través del compostaje anaeróbico controlado y de procesos térmicos como la incineración de residuos para producir energía.” "En comparación con el depósito en rellenos, la incineración de residuos y otros procesos térmicos evitan la mayoría de la generación de gases de efecto invernadero, disminuyendo las emisiones de CO2 procedentes de fuentes fósiles".
  • 33. ¿ES RENOVABLE LA ENERGÍA PRODUCIDA EN LAS PLANTAS WASTE TO ENERGY?
  • 34. Las plantas WASTE TO ENERGY, son una de las fuentes alternativas más robustas y eficaces para reducir las emisiones de CO2 y para ahorrar combustibles fósiles (Limitados según los expertos), utilizados por las centrales termoeléctricas tradicionales. En el 2012, las plantas WASTE TO ENERGY en Europa, suministraron electricidad para 14 millones de habitantes y calor para otros 14 millones de habitantes. Utilizando para ello 79 millones de toneladas de residuos domésticos y similares que fueron tratados en las plantas.
  • 35. Dependiendo del combustible que se sustituya - gas, petróleo o carbón - entre 8 y 44 millones de toneladas de combustibles fósiles que emiten de 22 hasta 43 millones de toneladas de CO2, no tendrían que ser utilizados por las centrales termoeléctricas convencionales para producir esta cantidad de energía. De acuerdo con la legislación de la UE la fracción biodegradable de los residuos municipales e industriales se considera biomasa, por lo tanto una fuente de energía renovable. La producción de energía de las plantas WASTE TO ENERGY es aproximadamente 50% renovable. En Colombia, de acuerdo con la ley 1715 de 2014, la energía de la biomasa y de los residuos, se considera renovable.
  • 36. ¿POR QUÉ NO USAR RELLENOS SANITARIOS?
  • 37. Debido a que el gas metano contribuye significativamente al calentamiento global y es 25 veces más dañino que el CO2. Porque es necesario recuperar la energía de los residuos.
  • 38. Porque en muchos países los rellenos, no son rellenos y no son sanitarios. Porque debemos incorporar los residuos a nuestro sistema económico y avanzar a un modelo de economía circular.
  • 39. Los rellenos sanitarios no sólo ocupan tierras que podrían ser mejor utilizados para otros fines, en ellos también se entierran residuos que pueden ser una fuente de energía y además contribuyen significativamente al calentamiento global. Como dato curioso, en Europa, el plazo para la reducción de los rellenos sanitarios en un 50%, venció en 2009 y los Estados miembros que no cumplieron este plazo enfrentaron fuertes multas.
  • 40. EMPLEO GENERADO POR LAS PLANTAS WASTE TO ENERGY
  • 41. Las plantas WASTE TO ENERGY crean puestos de trabajo, la mayor parte de ellos calificados. (Ingenieros químicos, mecánicos, electricistas, ambientales y administradores). Si la planta recibe los residuos y pasan directamente al proceso térmico, porque se asume separación en la fuente y reciclaje antes de llegar a la planta, la generación de empleo es menor y calificado. Si la planta tiene un centro de clasificación manual o electromecánico, la generación de empleo es mayor y combinado, es decir, calificado y no calificado.
  • 42. Es importante anotar que las condiciones de trabajo del personal mejoran con respecto al personal que trabaja en un relleno sanitario, bien sea calificado o no.
  • 43. PLANTAS WASTE TO ENERGY EN EL MUNDO
  • 45. 800 Plantas WTE en Japón hasta 2009 de las cuales 304 generan solo electricidad. PLANTAS WTE EN KOREA DEL SUR Y JAPÓN
  • 46. TECNOLOGÍA DEL BIOGÁS Ing. Walter Ospina Ortiz Miembro WTERT Colombia
  • 47. COMPONENTES TÍPICOS DE UNA PLANTA DE BIOGÁS
  • 48. Las plantas de biogás para el tratamiento de residuos orgánicos consisten típicamente de los componentes mostrados en la Figura. Ello depende de la composición y la cantidad de residuos orgánicos y del sistema de digestión. 1. Residuos orgánicos 2. Recepción y almacenamiento de residuos orgánicos (Bunker, Tanques, silos) 3. Preparación y trituración. Cuando sea necesario clasificación y limpieza de los residuos 4. Edificio para almacenamiento y preparación de los residuos biodegradables con sistema de recolección de aire interno 5. Biofiltro para eliminación de olores, compuesto de virutas de madera, virutas de corteza y capas de compost 6. Planta de tratamiento de la fracción líquida del digestato. Normalmente después del digestor 7. Digestor con un sistema de calefacción 8. Almacenamiento del biogás 9. Sistema de desulfurización y deshidratación del biogás 10. Válvulas de sobre presión, válvulas de seguridad, tea, instrumentación y control de la planta 11. Planta de generación de electricidad y calor 12. Almacenamiento del digestato en los periodos en los que no se distribuye o vende rápidamente 13. Compostaje, separación y secado del digestato
  • 49. El tratamiento biológico más común es la digestión anaeróbica con producción de Biogás para generar electricidad. 1. Separación y trituración. 2. Tanque almacenamiento agua de proceso. 3. Regulador de suspensiones 4. Hidrólisis (Las sustancias sólidas se descomponen en unidades solubles en agua) 5.Digestor 6. Tanque almacenamiento del digestato. 7. Tanque almacenamiento del biogás. 8-9 Secado del digestato y recirculación del agua hacia el tanque del agua de proceso. 10. Planta de generación eléctrica. 11. Biofiltro 5 1 2 5 6 7 9 8 10 4 PLANTA DE DIGESTIÓN ANAERÓBICA 3 11
  • 51. DESCRIPCIÓN TÉCNICA DE LA DIGESTIÓN ANAERÓBICA ACELERADA
  • 52. La tecnología de digestión anaeróbica acelerada permite optimizar la descomposición de los residuos orgánicos de manera controlada. Con esta tecnología se hace una disposición final de los residuos orgánicos, aprovechando los subproductos del proceso: biogás y digestato, que puede servir como biofertilizante o acondicionador de suelo. Además, la digestión acelerada evita las emisiones de metano a la atmósfera.
  • 53. Los proyectos de digestión anaeróbica permiten un desarrollo equilibrado entre los municipios y la naturaleza, recuperando energía y reduciendo la emisión de gases de efecto invernadero. También permite que los nutrientes de los compuestos producidos vuelvan al suelo, manteniendo el ciclo cerrado para los nutrientes. En la tabla, se explican las razones por las cuales se elige la digestión anaeróbica seca de una etapa. Digestión anaeróbica termofílica versus mesofílica Las primeras plantas de biogás operaron a temperatura mesofílica. El proceso termofílico es más reciente, pero se ha consolidado como un método viable y aceptable por tener más beneficios. Digestión anaeróbica seca versus húmeda Las plantas de digestión anaeróbica seca son más apropiadas para la fracción orgánica de los RSM y son las más aplicadas para este tipo de residuo. No obstante, hay muchos fabricantes que ofrecen plantas de digestión anaeróbica húmeda para la fracción orgánica de los RSM. Estas pueden ser más baratas y ocupar mayor área que las primeras. Además requieren más agua y energía para su operación comparada con las plantas de digestión anaeróbica seca. Digestión anaeróbica de una etapa versus dos etapas La digestión anaeróbica de una etapa es líder en el mercado. Las ventajas de la digestión anaeróbica de dos etapas no compensan la mayor inversión y la complejidad del proceso. Razones para elegir la digestión anaeróbica seca
  • 54. La digestión anaeróbica se pueden dividir en cuatro etapas: Pretratamiento Digestión de residuos Recuperación de gas Tratamiento de residuos El pretratamiento de residuos se hace para triturar, homogénizar y separar el material no digerible. La separación de los residuos orgánicos puede ser en la fuente y para ese caso se hace recolección selectiva, o puede ser en la planta y se llama selección mecánica. La separación mecánica se emplea cuando la recolección selectiva no existe. Sin embargo, la fracción resultante es más contaminada, produciendo un digestato que debe ser analizado para determinar su utilización. ETAPAS DE LA DIGESTIÓN ANAERÓBICA ACELERADA 1m³ biogás ≈ 1-3 Kg madera o 0,5 L (diesel) ≈ 6 kWh
  • 55. En la Figura se muestra un diagrama de proceso de un sistema seco Diagrama de la digestión acelerada seca
  • 57. TIPOS DE RESIDUOS QUE UTILIZA LA TECNOLOGÍA KOMPOGAS® Los residuos orgánicos que se generan en los municipios se pueden dividir en:  Los residuos orgánicos separados en la fuente (Viviendas, hoteles, cafeterías, restaurantes, escuelas, etc.) y recogidos de manera selectiva por la empresa de aseo.  Los residuos orgánicos mezclados con todos los demás residuos municipales, recolectados y transportados hasta el botadero o relleno sanitario. Estos se conocen con el nombre de: FRACCIÓN ORGANICA DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS (FORSU). TECNOLOGÍA KOMPOGAS DE HITACHI ZOSEN INOVA (HZI) El digestato obtenido de los residuos orgánicos separados en la fuente se puede considerar un fertilizante de alta calidad. En el caso de la FORSU, estos deben pasar por una planta de separación y recuperación de materiales, manual o automática, desde donde los residuos orgánicos separados se transportan hasta la planta de biogás. Normalmente, estas dos plantas están en mismo lote y el transporte se hace por bandas transportadoras. En este caso el digestato puede utilizarse como acondicionador de suelo. Pruebas de laboratorio deben ser hechas para determinar la contaminación y calidad del digestato y analizar su aplicación como fertilizante. Botarell – España (54 000 Ton/año) Tipo de residuo = Fracción orgánica de RSM Electricidad exportada = 15 000 000 kWh/año
  • 58. Componentes de una planta de biogás HZI con tecnología Kompogas® - Parte I 1. Camión recolector 2. Bunker para almacenar los residuos orgánicos. 3. Puente grúa con garra o pulpo para elevar los residuos hasta la tolva del triturador. 4. Tritura los residuos hasta un tamaño máximo de 60 mm 5. Tamiz. Las partículas de tamaños mayores a 60 mm se separan 6. Las partículas de tamaños mayores a 60 mm regresan al bunker para ser reprocesadas 7. Banda transportadora de los residuos orgánicos hasta el sistema de alimentación del digestor 8. Un tornillo sin fin recibe y transporta los residuos orgánicos hasta el digestor 9. Digestor Kompogas. 12. Tubería de inoculación.
  • 59. Componentes de una planta de biogás HZI con tecnología Kompogas® - Parte II 10. Mezclador. 11. Tubería de conducción del biogás hasta la planta de generación eléctrica 13. Sistema de descarga. Bombas y tuberías. 14. Prensa deshidratadora. Separa la fracción sólida y la fracción líquida. 15. Fracción líquida. Si la ley lo permite se puede utilizar como abono, siempre que cumpla los requisitos. 16. Fertilizante sólido (Compost). La fracción sólida es tamizada y luego puede ser utilizada directamente como acondicionador de suelo o bioabono. 17. Sistema de purificación del biogás con o sin separación de dióxido de carbono. 18. Sistema de almacenamiento del biogás 19. Planta de generación de energía eléctrica y calor. 20. Transformador elevador normalmente de 480 V a 13800 V 21. Conexión al sistema de distribución del operador local
  • 60. EL BIOGAS COMPOSICIÓN, GENERACIÓN SEGÚN FABRICANTES, PRODUCCIÓN SEGÚN SUSTRATO, ENERGÍA ELÉCTRICA
  • 61. COMPOSICIÓN DEL BIOGÁS La composición del biogás, producido mediante digestión anaeróbica acelerada, se muestra en la Tabla. Entre 100 y 250 m³ de biogás se obtienen por cada tonelada de la fracción orgánica de los RSM. Descripción Contenido Metano 55 -70% por volumen Dióxido de carbono 30 - 45% por volumen Sulfuro de hidrógeno 200 - 4000 ppm por volumen Poder calorífico del biogás 20 - 25 MJ/m³ Contenido de CH4 por tonelada de RSU 167 - 373 MJ/ton RSM Composición Típica del Biogás
  • 62. GENERACIÓN DEL BIOGÁS Debido a las diferencias tecnológicas entre los fabricantes de plantas de digestión anaeróbica, la eficiencia en cada caso es diferente. Las plantas de una etapa con alto contenido de sólidos pueden producir entre 100 y 250 m3 de biogás por tonelada de residuos orgánicos. Por ejemplo, DRANCO de Bélgica ofrece de 100 a 150 m3/ton de residuos orgánicos y VALORGA de Francia ofrece de 220 a 250 m3/ton. En el caso de plantas de biogás de una etapa con bajo contenido de sólidos, la producción de biogás puede estar entre 100 y 150 m3/ton de residuos orgánicos. Por ejemplo, la tecnología de WAASA.
  • 64. PRODUCCIÓN DE ENERGÍA Potencial de la valorización energética de la fracción orgánica de los RSM de Quibdó Generar sólo electricidad en una planta de biogás es bueno porque se hace valorización energética del biogás. No obstante, generar electricidad y calor o vapor, permite obtener eficiencias mayores. Para ello es necesario estudiar el mercado alrededor de la planta de biogás para determinar si existen necesidades de energía térmica que puedan ser atendidas desde la planta. En este estudio se considera generación de electricidad y aprovechamiento del calor residual del motor de combustión interna para calentar el digestor. Es bueno recordar en este punto que el metano es un gas con un potencial de calentamiento global 21 veces mayor que el potencial del dióxido de carbono. En palabras sencillas, es mejor quemar o hacer valorización energética de los RSM, que dejarlos descomponer en un botadero a cielo abierto. En la Tabla, se muestra el potencial de la valorización energética de la fracción orgánica de los RSM en el botadero Marmolejo de Quibdó si, hipotéticamente hablando, se construye una planta que procese la fracción orgánica de los RSM. Para hacer la tabla se considera que en el botadero se depositan 100 ton/día de RSM, de lunes a sábado, es decir 312 días. Además, que el 86% de los RSM son residuos orgánicos, compuestos principalmente de residuos de alimentos, según el PGIRS de Quibdó DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD RSM Ton/año 31200 Materia orgánica % 86 Factor de producción de biogás m3/ton de FORSU 100 Cantidad de metano en el biogás % 50 Factor de conversión energética kWh/m3 de metano 10,76 Eficiencia de la planta % 35 Energía potencial calculada kWh/año 5.052.465,60 Factor de capacidad 80 % Potencia en bornes del generador eléctrico kW 721
  • 65.
  • 66. CASO DE ESTUDIO PLANTA DE BIOGÁS EN EL BOTADERO MARMOLEJO - QUIBDÓ
  • 67. VIDEO Planta en Bélgica similar a la propuesta para Quibdó
  • 68. Resumen de generación de residuos sólidos en el Municipio de Quibdó Al Botadero Marmolejo entran en promedio 13 camiones diarios de lunes a sábado. La capacidad de los camiones de recolección de residuos sólidos es de 5 m3. Diariamente se están depositando en el botadero 71,8 toneladas de RSM. Ver Tabla. En el municipio de Quibdó se genera 0,62 kg/habitante, en el casco urbano. En Quibdó la caracterización se realizó directamente en el sitio de disposición final con la ayuda de los recuperadores que trabajan en el botadero. Descripción Valor Total de residuos diarios (kg) 71.816 Total de residuos semana (kg) 430.898 Total de residuos mes (kg) 1.723.592 Total de residuos año (kg) 20.683.104 Total de residuos año (ton) 20.683 Densidad de residuos sólidos compactados 1060 Kg/m³ Pesaje de residuos sólidos FUENTE: PGIRS 2015
  • 69. CARACTERIZACIÓN FÍSICA DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS DEL MUNICIPIO DE QUIBDÓ De la Tabla se concluye que la materia orgánica representa el 86,17% de los RSM de Quibdó, que son depositados en el botadero Marmolejo. En la Tabla se indica que en el casco urbano de Quibdó se generan 71,82 ton/día de RSM. Si se asume que todos los residuos generados se depositan en el botadero Marmolejo, entonces se están depositando 61,88 ton/día de residuos orgánicos. No todos los residuos generados llegan al botadero debido a los recuperadores de materiales en el casco urbano. Para efectos de definir la capacidad de procesamiento de residuos orgánicos de la planta de biogás, se considera en este estudio una cantidad de 65 ton/día de residuos orgánicos depositados en el botadero. Esto quiere decir que la capacidad en ton/año de la planta debe ser de 23.725 ton/año. Con estas cifras los fabricantes proceden a pre-dimensionar y cotizar las plantas de biogás. Descripción Día 1 (kg) Día 2 (kg) Día 3 (kg) Día 4 (kg) Total (kg) Promedio (kg) % en peso Bolsas Plástico 593 603 1060 771 3027 756,75 7,23 Chatarra 62 87 78 162 389 97,25 0,93 Plástico (PET, PVC) 592 297 446 113 1448 362 3,46 Archivo 115 90 78 317 600 150 1,43 Aluminio 31 45 20 96 32 0,31 Botas 48 48 48 0,46 Bronce 1 1 1 0,01 Orgánico 9340 8950 9348 8423 36061 9015,25 86,17 Total 10702 10107 11055 9806 41670 10462,25 100
  • 70. VALOR PLANTA DE BIOGAS PARA MARMOLEJO
  • 71. FABRICANTE ALCANCE DEL SUMINISTRO VALOR DE LA PROPUESTA Hitachi Zosen Inova (HZI)  Tolva de alimentación, cinta transportadora y control del digestor.  Digestor PF1500, con sistemas auxiliares y de control.  Sistema de deshidratación.  Planta de generación eléctrica con sistemas auxiliares y de control (7.3000.000 kWh/año, 950 kWe).  Diseño.  Suministro de documentación.  Capacitación en sitio.  Supervisión del montaje y puesta en servicio de la planta. La oferta no incluye el montaje, la etapa de separación manual o mecánica, el tanque de almacenamiento de gas y fertilizante líquido y los equipos para la etapa de compostaje. El valor es de 4,6 millones de Euros – Exworks, de noviembre de 2017
  • 72. Ingeniero Walter Ospina Ortiz • Ingeniero Electricista de la Universidad Nacional • Representante legal de la empresa ICATER S.A.S, empresa dedicada a consultoría y aplicación de tecnologías de energías renovables. • Miembro del consejo WTERT – Colombia (Consejo global de investigación y tecnología Waste to Energy). E-mail: icatersas@gmail.com Teléfono: 4 - 498 98 96 www.wtert.org.co ¡MUCHAS GRACIAS!