El desarrollo de plantas de conversión de residuos en energía ha aumentado en los últimos 30 años como resultado de la necesidad de eliminar cantidades crecientes de residuos sólidos y de encontrar fuentes de energía sostenibles.
En los EE. UU., hay 87 plantas de WtE que manejan hasta 30 millones de toneladas de residuos cada año y los convierten en aproximadamente 15 mil millones de kWh de energía. Singapur, Taiwán y Japón también han hecho uso de la tecnología WtE. Aproximadamente el 70 por ciento de los residuos sólidos urbanos de Japón se procesan a través de instalaciones WtE. China también está apoyando el desarrollo de instalaciones WtE y el gobierno chino solicita la construcción de 200 instalaciones WtE para 2020. En Europa, hay aproximadamente 520 instalaciones WtE operativas. Europa, con diferencia, tiene la mayor participación, con casi el 60 por ciento de las inversiones mundiales en instalaciones WtE. Asia representa más del 30 por ciento de las inversiones mundiales en WtE y América del Norte representó el 9 por ciento. Centro y Sudamérica no cuentan con estas infraestructuras y dependen de sistemas antiguos y más contaminantes.
La gasificación convencional es una tecnología de WtE que convierte los materiales carbonosos de los RSU en monóxido de carbono, hidrógeno y dióxido de carbono en condiciones de combustión parcial a temperaturas de alrededor de 700º C.
La tecnología de gasificación de lecho fluidizado fue desarrollada para módulos de 50 a 300 ton/día de RSU. Las pruebas realizadas también muestran que los resultados ideales son para módulos capaces de procesar al menos 300 ton/día de residuos sólidos urbanos. En estas condiciones es posible lograr una capacidad de procesamiento eficiente, para poblaciones con 400 mil habitantes. Además de esto, los módulos más pequeños también han presentado ventajas económicas y experimentales interesantes. En lugares con un caudal mayor a 300 ton/día se puede ensamblar más de un módulo, de manera de obtener un mayor factor de capacidad con un mejor desempeño operativo en cada módulo. Esta práctica puede contribuir a mejorar los resultados y minimizar los costos de la instalación.
La gasificación por plasma ofrece varias ventajas con respecto a las formas más convencionales de gasificación y, especialmente, a la incineración. La gasificación por plasma ofrece un mejor rendimiento medioambiental gracias a menores emisiones, un menor volumen de residuos y la escoria vitrificada, que podría depositarse en vertederos o servir como material de relleno, como en la construcción de carreteras. Si bien la tecnología requiere un importante aporte de energía eléctrica, puede producir (o recuperar de los residuos sólidos urbanos) un gas combustible con un contenido energético que es aproximadamente hasta el 80% del valor energético de entrada. La gasificación por plasma también es un muy buen medio para la eliminación de residuos peligrosos. El gas de síntesis que se produce se puede utilizar para satisfacer diversas necesidades de suministro de energía, mientras que la energía recuperada de la incineración se debe utilizar para calentar agua y producir vapor para impulsar una turbina de vapor para producir electricidad.
El ciclo Rankine para la producción de vapor a electricidad tiene una eficiencia del orden de magnitud del 30% al 40%. El gas de síntesis de la gasificación se puede utilizar para hacer funcionar una planta de energía de ciclo combinado integrada de mayor eficiencia para producir electricidad.
El gas de síntesis de hidrógeno se podría utilizar para celdas de combustible o para fabricar combustible líquido utilizando el proceso Fischer-Tropsch. La gasificación por plasma ofrece flexibilidad y un medio más ecológico para eliminar los residuos sólidos urbanos. Si el objetivo principal es reducir o incluso eliminar el volumen de residuos que se necesitarían colocar en un vertedero con un objetivo secundario de recuperar algo de energía útil, entonces la gasificación por plasma debería ser una tecnología digna de consideración en el tratamiento de residuos sólidos urbanos.
Los datos obtenidos en comparación con la Resolución CONAMA n.° 316 presentaron resultados satisfactorios en todos los requisitos; por ejemplo, la cantidad de dioxinas y furanos (D&F) en las tres muestras estudiadas fue hasta 50 veces menor que los estándares permitidos. Las mismas pruebas se realizaron y se compararon con la resolución SMA 79, que sigue los patrones europeos de emisiones atmosféricas, que son los estándares más estrictos a nivel mundial. Siguiendo las mismas comparaciones, las emisiones de D&F alcanzaron cifras hasta 12 veces inferiores a las permitidas en la resolución. Con base en los resultados obtenidos, el proceso de gasificación en lecho fluidizado parece ser bastante prometedor desde el punto de vista ambiental. Este es también un problema social bastante importante, ya que la sociedad local en Brasil a menudo está preocupada por las emisiones de D&F y los impactos en la salud que pueden producir si no se administran adecuadamente.
Las experiencias existentes muestran que la tecnología de gasificación es la mejor opción para los municipios pequeños, ya que la tecnología de incineración no es viable comercialmente debido a la baja producción de electricidad, por debajo de 0,5 MWe por tonelada de residuos urbanos.
En general, se espera que la gasificación de RSU sea más barata que la incineración porque no se necesita un sistema de limpieza de gases de alto nivel. La gasificación funciona con poco oxígeno para permitir el proceso de combustión incompleta (gasificación) y, debido a eso, la producción de dioxinas y furanos es extremadamente baja, sin necesidad de sistemas de limpieza adicionales (y costosos). Teniendo en cuenta esta experiencia, se puede concluir que la gasificación térmica a partir de residuos sólidos urbanos es un candidato destacable como destino final de este pasivo ambiental y también un atractivo plan de negocio para la generación de energía eléctrica.
Sin embargo, la implementación de tecnologías WtE en Latinoamérica se enfrenta a múltiples desafíos. Por un lado, existe un escaso conocimiento y experiencia en estas tecnologías a nivel regional, lo que dificulta su adopción; así mismo, los altos niveles de inversión inicial que representan en una región con poco desarrollo y la carencia de políticas públicas que fomenten la inversión y la transferencia tecnológica, parecen ser las principales dificultades de las tecnologías WtE que utilizan procesos de tratamiento térmico para los residuos urbanos.
Referencias
1. Plasma Gasification as a Viable Waste-to- Energy Treatment of Municipal Solid Waste. Larry Gray MANE 6960 – Solid and Hazardous Waste Prevention and Control Engineering Rensselaer Hartford Hartford, CT, USA April 2, 2014
2. Municipal Solid Waste Energy Conversion in Developing Countries. Technologies, Best Practices, Challenges and Policy. Elsevier. 2020.
3. PHOENIX Solutions.