ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE LOCAL

TECNOLOGIAS DE VALORIZACION ENERGETICA DE RESIDUOS

Mª Encarnación Rodríguez Hurtado UPM 13 febrero 2008

ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE LOCAL

Legal

Ambiente Social

Cantidad

RESIDUOS RESIDUOS

Energía Economía

ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE LOCAL

La Ley 10/1998 de residuos relativa a los residuos, define residuo como: “cualquier sustancia u objeto perteneciente a alguna de las categorías que figuran en el anexo de esta Ley, del cual su poseedor se desprenda o del que tenga la intención u obligación de desprenderse. En todo caso, tendrán esta consideración los que figuren en el Catálogo Europeo de Residuos (CER), aprobado por las Instituciones Comunitarias” DESDE 1975 VERTEDEROS ENVASES INCINERACION PELIGROSOS DEROGACION DIRECTIVA 75/442 Y NUEVA DIRECTIVA 2006/12

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Residuos municipales ¾Residuos domésticos ¾Residuos industriales, comerciales e institucionales asimilables Actividad industrial Comercios Servicios Limpieza parques, vías públicas, áreas recreativas, playas, animales muertos, vehículos abandonados ¾Residuos de construcción y demolición Obras menores de construcción Obras menores de reparación domiciliaria

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ESPAÑA, 2005 Recogida selectiva Residuos mezclados Puntos limpios TOTAL

2.133.435 t 19.657.827 t 561.890 t 22.353.152 t

67

Plantas clasificación de envases

330.638 t

23

Plantas de compostaje de FORSU

243.921t

59

Plantas de triaje y compostaje

6.455.248 t

9

Plantas de triaje, metanización y compostaje

1.123.818 t

10

Plantas de incineración

1.915.279 t

188

Vertederos

Fuente: “Medio ambiente en España 2006”, MMA

14.695.940 t

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Residuos generados en Europa

En el continente europeo 6-8000 M t/a

Nota: EU 15 + EFTA incluye cifras de Alemania, Bélgica, Dinamarca, Holanda, Italia, Portugal y EFTA (Islandia, Noruega y Suiza) EU-10 incluye cifras de Eslovaquia, Eslovenia, Estonia, Malta, Polonia y República Checa SEE incluye cifras de Rumania y Bulgaria EECCA incluye cifras de Azerbaiyan, Bielorusia, Federación Rusa, Moldavia, Ucrania

Fuente: EEA, Europe’s Environment, The Fourth Assessment, 2007

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Fuente: Eurostat Yearbook 2006/07

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Lodos de depuración en España: 1.300.000 t/a Fuente: Plan Nacional de Calidad de las Aguas: Saneamiento y Depuración 2007-2015, MMA

65% destinado a agricultura, 2005 Fuente: Plan Nacional Integrado de Residuos 2008-2015, MMA

Lodos de depuración en Europa (estimación para 2005): 9.400.000 t/a Fuente: Agencia de Medio Ambiente Europea, 2001

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Composición de los residuos urbanos en España

Fuente: Plan Nacional Integrado de Residuos 2008-2015, MMA

PREVENIR VALORIZAR (RECICLADO/REUTILIZACION/RECUPERACION/ENERGIA) ELIMINACION

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ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO DE RESIDUOS MUNICIPALES

RECICLADO DIGESTION A. COMPOSTAJE

PRODUCTOS COMERCIALES BIOGAS+DIGESTO COMPOST + GASES NO APROVECHABLES

INCINERACION

ELECTRICIDAD Y/O VAPOR + GASES + ESCORIAS

GASIFICACION

GAS DE SINTESIS + ALQUITRANES +ESCORIAS

PIROLISIS PLASMA VERTIDO

GAS DE SINTESIS + LIQUIDOS + R. CARBONOSO GAS DE SINTESIS + VITRIFICADOS BIOGAS

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Incineración es combustión con recuperación de energía y depuración de los gases producidos APROVECHAMIENTO TERMICO ELIMINACION PARTICULAS

CONTROL EFLUENTES

VELOCIDAD SALIDA ADECUADA COMBUSTION NEUTRALIZACION DE HCl, HF, SO2, ADSORCION DE ORGANICOS, REDUCCION DE NOX y ELIMINACION PARTICULAS

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Formación de NOx Depuración de gases Escorias

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Gasificación es oxidación parcial con un gasificante que contiene oxígeno con recuperación de energía y/o materia y depuración de los gases producidos C + O2 → CO2 C + 1/2O2 → CO C + H2O → CO + H2 C + CO2 → 2 CO C + 2H2 → CH4 CO + H2O → CO2 + H2

Exotérmica (1), combustión Exotérmica (1), combustión Endotérmica (2), gasificación Endotérmica (3), gasificación Exotérmica (4), gasificación Exotérmica (5), water gas shift

CO + 3H2 → CH4 + H2O

Exotérmica (6), metanización

C + O2 + H2O → CH4 + CO2 + CO + H2

• Lecho móvil contracorriente (updraft) corriente paralela (downdraft) • Lecho fluidizado

Fuente :http://www.dieter-ulber.de/gtc.htm

Fixed bed gasifiers (FBG) British Gas/Lurgi gasifier (BGL) Multi Purpose gasifier (MPG)

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Pirólisis es descomposición por calor (>400 ºC) en ausencia de oxígeno con aprovechamiento energético de los productos obtenidos Productos obtenidos: ¾Gases (Hidrógeno, óxidos de carbono y compuestos orgánicos) que pueden condensarse parcialmente dando Líquidos (compuestos orgánicos) ¾Sólidos (compuestos carbonosos) Gases Vapor a electricidad

CALDERA

Residuo

FILTRO

CHIMENEA

PIROLIZADOR Sólidos

FILTRO Sólidos

Sólidos

CAMARA COMBUSTION Aire

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Plasma es gasificación a elevadas temperaturas (3000-20000 ºC) que se consiguen convirtiendo energía eléctrica en calor. El plasma es una fuente de especies reactivas a partir de un gas.

Fuente: www.equitydevelopment.co.uk

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Rendimiento en la generación de energía eléctrica neta Sistema energético

Rendimiento en plantas de gasificación/pirólisis(%)

Rendimiento en incineración (%)

Caldera de vapor y turbina

10 - 20

20 - 27

Motor de gas

13 - 28

-

30

-

< 27

-

Ciclo combinado Co-combustión en una central térmica Fuente: www.defra.gov.uk

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Necesidades de espacio Instalación

Capacidad de tratamiento (t/a)

Edificaciones (m2)

Total (ha)

Altura chimenea (m)

Incineración

90.000

5.850

1,7

65

Incineración

250.000

6.600

4,0

70

Pirólisis

60.000

-

0,98

-

Pirólisis

12.500

200

n.d.

-

Pirólisis

35.000

28.000-32.000

4,0

-

General (TTA) *

50.000

3.600

1-2

30-70

Fuente: www.defra.gov.uk (*). TTA= Tratamientos térmicos avanzados (gasificación, pirólisis)

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Biometanización es la descomposición biológica de la materia orgánica en ausencia de oxígeno En hidrólisis: lípidos + polisacaridos + proteinas + ácidos nucleicos + otros orgánicos se transforman compuestos sencillos

Etapas: 1º Hidrólisis

En fermentación: Los compuestos sencillos anteriores se transforman mediante varias fases en acetato, hidrógeno y dióxido de carbono

2º Fermentación (acidogénesis) 3º Metanogénesis

En la metanogénesis: se forma metano y dióxido de carbono H2

4%

28% Orgánicos complejos

76%

24% Acidos orgánicos Metano 52% 20% Acido acético

72%

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Instalaciones y producción de biogás en 2005 en UE Instalaciones en UE

Aprox. 200

Producción de biogás en UE

Producción de calor bruto a partir de biogás en la UE Producción de electricidad a partir de biogás en la UE

1. 2. 3.

4.959 kTEP (317 España) 3.173 vertederos 932 estabilización fangos 854 residuos

1. 2.

424 kTEP (14,7 España) 288 Calor solo 136 Plantas de cogeneración

1. 2.

14.660 GWh (879 España) 7.364 Centrales eléctricas 7.296 Plantas de cogeneración

Fuente: EurObser’ER-Biogas Barometer, Mayo 2006

CO2= 1 CH4 = 21 N2O = 310

Fuente; Inventario de Gases de efecto invernadero en España Edición2007, MMA

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España. Objetivos en gestión de residuos urbanos 2008 - 2015 Objetivos de obligado cumplimiento 9Residuos envases

Reciclaje total 55-80%

Valorización >60%

9Residuos biodegradables

Vertedero