TECNOLOGÍAS PARA EL TRATAMIENTO DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS

Categoría: El punto es, EPSI19
septiembre 9 2015

El rápido avance de la tecnología registrado durante la segunda mitad del siglo XX nos ha hecho que perdamos de vista los grandes cambios en nuestra conducta, y sobre todo en los nuevos “valores y metas” de los 7 mil millones que habitamos el “planeta azul”. La nueva forma en que estamos satisfaciendo nuestras necesidades, pero no solo alimentarias, ya que ahora tenemos “necesidades modernas” de convivencia, de comunicación, de esparcimiento y de transporte.

Hace 60 años, no existían los plásticos. La química del petróleo inició formalmente a principios del siglo XX y dio como resultado el nacimiento de una de las industrias más importantes del mundo, la de los polímeros sintéticos. Estos polímeros son usados para plásticos, fibras, pinturas, materiales de construcción, mobiliarios, partes automotrices, partes eléctricas y electrónicas, de equipos médicos y adhesivos. Se dividen en termoplásticos: como Polietilenos (de alta densidad PEAD, de baja densidad PEBD, lineal de baja densidad PELBD y el más usado: polietilentereftalato PET), poliestireno PS, polipropileno PP, poliéster, poliuretano, polimetacrilato, cloruro de vinilo PVC, nylon, rayón celulosa, silicona y fibra de vidrio. Y termoestables: caucho vulcanizado, baquelita, kevlar y poliepóxido. Plásticos compuestos: acrilonitrilo butadieno estireno ABS, fibra de carbono-epoxi, poliestireno-polibutadieno (HIPS). El policarbonato es un grupo de termoplásticos fácil de trabajar, moldear y termoformar. Estos plásticos compuestos son los que han dado excelentes resultados en la industrias eléctrica y electrónica, utensilios, equipos de salud y en la industria automotriz. El mayor uso de estos nuevos plásticos lo tenemos precisamente en envases de productos de consumo, me refiero a los “alimentos modernos”, bebidas, ropa, cosméticos, aceites, jabones, detergentes, medicamentos y sobre todo el PET, para botellas “agua purificada” de diferentes tamaños.

La carrera tecnológica ha desarrollado cada día mejores y diferentes tipos de materiales plásticos. Esta carrera es la que empuja la investigación y desarrollo de los derivados petroquímicos y del desarrollo de nuevas formas y clases de envases de papel, aluminio, acero y vidrio. Hemos cambiado radicalmente nuestra forma de vivir y de satisfacer nuestras necesidades. Hace 55 años, cuando acompañaba a mi madre, caminando al mercado para comprar los alimentos que iba a cocinar ese mismo día, ella solo llevaba su canasta de mimbre. El frijol, el arroz, el azúcar, las lentejas y los huevos, los envolvíamos en papel periódico. Si acaso la carne era envuelta en papel encerado y papel de estraza. La fruta y las verduras no se envolvían. En cambio, hoy salimos del supermercado con decenas de bolsas de polietileno de baja densidad.

En aquél entonces, tomábamos en casa, agua de limón o fruta de la estación. No existía la televisión, solo la radio. Los pocos aparatos de teléfono fijo que teníamos duraban “para siempre”. Ahora, con el avance tecnológico, usamos teléfonos móviles casi desechables. La telefonía celular en el mundo es la industria que crece con más velocidad, seguida de las computadoras y automóviles. La industria farmacéutica tiene decenas de tipos de envases diferentes, desde el vidrio, hasta los plásticos más sofisticados. Usamos aluminio, combinado con diferentes tipos de polietilenos. Usamos cartón, pero plastificado. En la industria alimentaria, tenemos más de 200 tipos de envases hechos de diferentes tipos de plásticos, incluyendo el moderno envase tetrapack. Con esta nueva forma de comer, generamos diariamente millones de envases y empaques (plásticos en su mayoría). Por ejemplo en Nueva York, generan hasta 3.0 kg./hab/día de Residuos Sólidos Urbanos (RSU). En Alemania, Japón y Corea del Sur, están del orden de 2.0 a 2.5 kg/hab/día. En México, podemos afirmar que tenemos todavía un promedio de generación de RSU per cápita de aproximadamente 1.0 kg/hab/día. Esta es la nueva forma de “vida urbana” de vivir del siglo XXI, donde siempre estamos de prisa y no tenemos tiempo de comer con calma, no hay tiempo para darle ni siquiera las 18 masticadas a cada bocado. La  economía global no nos permite reconocer que estamos practicando un “consumismo” peligroso e irresponsable, por el uso intensivo de nuestros recursos naturales y agua a través de los alimentos procesados.

Estas son algunas de las causas de la crisis global de generación de Residuos Sólidos Urbanos, que afecta a todos los países, no solo a los “desarrollados”. Otras razones, a mi juicio, son la falta de educación ambiental, diría yo de conciencia ambiental. La falta de respeto por nuestra casa: La Tierra. Debemos reconocer que nuestro modelo de “desarrollo” no es sustentable. Ha sido la codicia de los “dueños del conocimiento” y las “grandes fuerzas de mercado”, yo diría los “dueños del mundo”, los que se han centrado solamente en explotar ese líquido negro que en mala hora descubrimos hace más de 120 años. No es moralmente correcto que la investigación y el desarrollo tecnológico se haya dedicado solamente a desarrollar la química del petróleo. No hemos iniciado todavía la educación verde. Parece que no nos urge. A pesar de que estamos generando en México para este 2015, más de 45 millones de toneladas de Residuos Sólidos Urbanos.

2.1 Residuos sólidos cambiantes cantidad

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Nos falta conciencia para reducir el volumen de estos millones de envases que estamos generando. Debemos separarlos, reciclarlos y reusarlos para disminuir sus impactos ambientales; falta visión de largo plazo de los fabricantes de envases (que creen que nuestros recursos naturales son infinitos) y de productores de alimentos, bebidas, medicamentos y productos para el hogar para establecer un compromiso ambiental para solucionar el problema de los Residuos Sólidos Urbanos, a través de una nueva forma de producción y consumo sustentables.

 Seguimos manejados y controlados por las fuerzas económicas del libre mercado, apoyadas en una economía dominada por el petróleo y la tecnología. Las poderosas compañías y petroleras con sus centros de investigación privados y los públicos (Harvard, Cambridge, Oxford, la Sorbona, Humboldt) son las que nos dictan el destino económico y ambiental de nuestro Planeta.

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Debido a que este problema está muy lejos de resolverse, desde hace más de 35 años se han propuesto nuevas Tecnologías para el Tratamiento de Residuos Sólidos Urbanos, cuyo objetivo es reducir estos grandes volúmenes de residuos que cada día son más, y serán más. Y debemos darles un destino final adecuado para evitar sus graves impactos ambientales.

En este rápido y breve análisis conoceremos lo que proponen, cómo funcionan y al final, sus costos de inversión y operación/mantenimiento.

Todas ellas son muy respetables: Torre Azul, Arco de Plasma, Concord Blue Energy, Pirólisis, Termólisis, Gasificación, Mineralización, Incineración y Arrow Ecology (TMB).

 

Torre Azul

Esta propuesta fue concebida por un grupo de investigadores en Herten, Alemania, encabezados por el Dr. Heinz Juergen Muehlen en los años noventa.

Su sitio:

http://tinyurl.com/pu8y6wb 

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Descripción del funcionamiento de la Torre Azul

 “La Torre Azul aprovecha residuos biodegradables para generar energía. Genera un gas limpio no contaminante, el Gas azul. La transformación de los residuos biodegradables en Gas azul (gasificación) se realiza en varias etapas individuales, por lo que este procedimiento también se denomina “gasificación escalonada”. Primero se introducen los residuos biodegradables en la Torre Azul (por ejemplo, restos de podas y siegas, hierba que crece al borde de las carreteras, huesos de aceituna o gallinaza). A temperaturas de unos 600 ºC tiene lugar la descomposición térmica de estos residuos (pirólisis). El 80% de esta materia se transforma en gas mientras que el 20% restante se mantiene como residuo sólido (coque), que posteriormente se utilizará para generar el calor de proceso requerido por la Torre Azul. El gas generado en la primera etapa se somete en una segunda fase a una temperatura de aproximadamente 950°C, y se le incorpora vapor de agua transformándose de esta manera en un gas limpio no contaminante, el gas azul (proceso denominado gasificación). El Gas azul tiene un alto contenido en hidrógeno (aprox. 50%) y un bajo contenido en alquitrán. Una vez filtrado, se puede utilizar en motores de gas para generar energía o bien se puede tratar para obtener hidrógeno puro. El calor necesario para la descomposición térmica (paso 1) y para la transformación del gas (paso 2) se suministra a través de unas bolitas de cerámica calientes.

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Estas bolitas de cerámica circulan, en un circuito cerrado, de arriba a abajo por las distintas etapas de proceso en la Torre Azul y transmiten su calor gradualmente. Para calentar las bolitas se quema el residuo solido (coque) mencionado anteriormente (en el paso 1). Estos procesos se realizan de forma continuada, de modo que la Torre Azul puede generar grandes volúmenes de gas azul, aproximadamente 3000 m3 por hora. Entre los años 2001 y 2006 estuvo en funcionamiento una Torre Azul, a modo de planta piloto, en la localidad alemana de Herten. Una vez que caducó la autorización para el funcionamiento piloto, la planta quedó fuera de servicio y se desmontó. Esta planta piloto ha demostrado la efectividad de la tecnología de la Torre Azul. Durante el funcionamiento piloto de esta primera Torre Azul, se obtuvo un alto rendimiento.”

En México, el arquitecto Sergio Rodríguez Navarro está ofreciendo, desde hace 12 años, a través de su empresa Bio- Energy, SA de CV esta nueva Tecnología de la Torre Azul como un: “Sistema Ecológico para el Tratamiento y desaparición de los Residuos Sólidos Municipales. Reformación de Biomasa en Etapas. Para generar energía eléctrica limpia”.

La inversión es de $ 33’000,000.00 de dólares por Torre.

 

Arco de Plasma

El Plasma es frecuentemente referido como “el cuarto estado de la materia” y técnicamente es definido como un “gas ionizado”. Un desarrollo de aplicaciones ambientales basado en el principio del Arco de Plasma fue efectuado por el grupo australiano Dolo Matrix que en 1992 inició la operación comercial de la tecnología Plascon™ para la destrucción de “Residuos especiales y residuos intratables” o de “Contaminantes Orgánicos Persistentes” (COP) -World´s Harshest Pollutants, Líquidos y Gases Orgánicos Clorinados, Líquidos y Gases Orgánicos Fosforados,  Solventes Clorinados, Bifenilos Policlorados usados en equipos eléctricos (BPC’s), Mercaptanos, PFOS (perfluorooctanos- sulfonados), ODS/GHG’s (substancias que depletan el ozono/gases que promueven el efecto invernadero).

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El plasma de argón generado dentro del sistema Plascon™ alcanza temperaturas de hasta los 12,000ºC. El tiempo de residencia para la descomposición de los residuos es de aproximadamente 23 mil segundos.

El Grupo Cydsa utiliza desde el año 2006, en su planta de Monterrey, Nuevo León, la tecnología Plascon™ (Arco de Plasma), para la destrucción de compuestos orgánicos clorados y fluorados. Cydsa cuenta con la única planta en México que produce el gas HCFC 22 (Cloro Difluoro Metano: CHClF2), un gas utilizado para los sistemas de aire acondicionado, y adicionalmente comercializa refrigerantes y mezclas que no dañan la capa de ozono, siendo el líder en Latinoamérica).

Existen cinco plantas para tratar los RSU, con Arco de Plasma, de la empresa Westinghouse Plasma Corporation: dos en Japón, dos en China y una en la India. No sabemos cuál ha sido su viabilidad técnica y económica.

Concord Blue

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A partir de enero de 2011, al parecer  la Torre Azul dejó de existir. Su tecnólogo el doctor Hanz Muehlen es ahora, socio y empleado de la nueva Concord Blue Engineering de Düsseldorf Alemania. En nuestro país el día 3 de mayo de 2011, nació la empresa Energía Global CBG, SAPI de CV. como representante oficial de Concord Blue Systems Engineering, con René M. Gallegos como Socio Fundador y Presidente

Su sitio: http://www.concordblueenergy.com

Sigue siendo básicamente la misma propuesta tecnológica, con algunas variantes. La sede corporativa de Concord Blue Engineering GmbH se encuentra en Düsseldorf, Alemania. Concord Blue se fundó en 1998.

 

Pirólisis /Termólisis

La pirólisis es la descomposición química de materia orgánica y todo tipo de materiales excepto metales y vidrio causada por el calentamiento, en ausencia de oxígeno. Su nombre proviene del griego piro (fuego) y lisis (rotura). En la actualidad hay pirólisis modernas muy eficientes en todo el mundo, para tratar todo tipo de residuos. La pirólisis es un caso especial de termólisis. La pirólisis es normalmente anhidra (sin agua). Este fenómeno ocurre normalmente cuando un compuesto orgánico sólido se calienta fuerte en la ausencia de oxígeno, como por ejemplo, al freír o asar. La aplicación de la pirólisis al tratamiento de residuos ha ganado aceptación en la industria junto con otras nuevas  tecnologías para tratamiento de residuos sólidos urbanos, Pero no los elimina, sino que los transforma en carbón, agua, residuos líquidos, partículas, metales pesados, cenizas o tóxicos -en algunos casos-, entre otros, emitiendo al aire sustancias desde inocuas hasta muy tóxicas, reduciendo así su volumen. Esta destilación destructiva obviamente imposibilita el reciclado o la reutilización.

Existe en Corea del Sur, el ingeniero Mr. Lee, quien posee, probablemente la mejor tecnología de pirolisis del mundo, enfocada a la destrucción de RSU. En enero de 2010, visitamos su planta piloto. Tiene un costo de 30 millones de dólares americanos para 20 ton/RSU/día.

CLAUDIA GALLEGOS

Duplicidad, óleo / tela, 120 x 180 cm, 200

Gasificación/Metanización

 La materia orgánica se descompone por vía aeróbica (compostaje), con alta presencia de oxígeno o por vía anaeróbica (metanización), con nula o muy poca presencia de oxígeno. El compostaje consiste en la descomposición aeróbica (con oxígeno) de residuos orgánicos como restos vegetales y animales, por medio de la reproducción masiva de bacterias aerobias termófilas. El material orgánico resultante es entonces reciclado como composta para agricultura.

La gasificación es usada para convertir materiales orgánicos directamente en un gas sintético (syngas) formado por monóxido de carbono e hidrógeno. El gas se puede quemar directamente para producir vapor o en un motor térmico para producir electricidad. La gasificación se emplea en centrales eléctricas de biomasa para producir la energía renovable y calor. (Ver gráfica en la siguiente pág.)

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Incineración

 Probablemente la primera tecnología que se usó para reducir el volumen de los Residuos Sólidos Urbanos fue la incineración. Convierte los RSU en calor, emisiones gaseosas y cenizas residuales sólidas. Y gracias a ella, conocemos los graves daños a la salud por las dioxinas y furanos que genera.

Una planta Waste-to-Energy (WtE), es un término moderno para un incinerador que quema RSU en un horno de alta eficacia para producir vapor y/o electricidad e incorpora sistemas de control de contaminación del aire modernos y monitores de emisión continuos.

La incineración se usa en Europa y en países como Japón donde la tierra es un recurso escaso. Suecia ha sido un líder en la utilización de energía generada por incineración desde 1985. Dinamarca también hace un uso extensivo de la incineración WtE en generación de calor y electricidad que se utiliza para calefacción urbana.

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Arrow Ecology/Arrow Bio

 El Tratamiento Mecánico Biológico (TMB) es un tipo de tecnología que combina la clasificación mecánica y el tratamiento mecánico biológico de los residuos. ArrowBio, tecnología Israelita lo propone desde 1996. En México, Promociones Russek de Benjamin A. Russek de Garay, a través de su filial Enerpruss, está promoviendo esta tecnología, cuyo objetivo es “diseñar, construir, instalar y operar plantas de reciclaje, de residuos sólidos urbanos y generación de energía eléctrica sustentable, así como de fertilizantes orgánicos, en un contexto de tecnología limpia. Recepción de los residuos sólidos urbanos sin necesidad de preclasificación. Separación de los residuos con base en un proceso húmedo en donde se separa la materia orgánica de los residuos inorgánicos. Usa el agua de dos maneras: primero, se emplea para separar las diferentes clases de RSU. Al sumergirse, los plásticos flotan en la superficie, el material biodegradable absorbe algo de agua y queda suspendido en el medio, y el metal, las piedras y el vidrio se sumergen en el fondo del contenedor. Segundo, el agua ayuda al material biodegradable a romperse. Se utiliza un “hidrotriturador”, con poderosas corrientes de agua. Biodigestión de la materia orgánica, recuperación del biogás con alta concentración de metano y generación de energía eléctrica con motores a base de gas metano (además de la generación de fertilizante orgánico enriquecido. Reciclaje de residuos inorgánicos: pet, plástico, metal, papel”. Arrow Bio cuenta con dos plantas de procesamiento de residuos instaladas en el mundo: Tel Aviv y Sídney, Australia.

Inversión aproximada a los 36 millones de dólares para una Planta de 200 ton/día. de RSU.

 

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Conclusiones

 Todas estas tecnologías son técnicamente viables.

Maduras: Incineración, Pirólisis, Termólisis, Gasificación, Metanización y Mineralización (Procesos Térmicos con altos riesgos de operación por la generación de Dioxinas y Furanos)

En Proceso: Arco de Plasma

Experimentales: Torre Azul y Concord Blue y Arrow Bio.

Ninguna de ellas es accesible a nuestro país, debido a que la capacidad financiera de nuestros ayuntamientos no puede pagar estas nuevas tecnologías.

Una comparación económica de ellas, respecto al Relleno Sanitario, podría ser la siguiente:

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La premisa que plantean estas tecnologías modernas de que pueden producir energía eléctrica (ya sea como syngas, biogás o directamente como calor para turbinas de vapor) suficiente como para recuperar sus altos costos de inversión/ operación/mantenimiento y todavía ganar dinero, por ingresos de Kw/hora (por parte de CFE) no tiene viabilidad económica en nuestro país. Ya que actualmente la CFE paga solamente $ 1.40/kwatt/hora y no creo que tenga ningún interés de subsidiar este tipo de proyectos. Solo como ejemplo, debo decir que estuve en Barcelona, España, en mayo pasado y pude constatar que ellos sí cuentan con un apoyo del gobierno y reciben un pago subsidiado de 2.5 euros/kwatt/hora.

Sabemos que la energía contenida en los Residuos Sólidos Urbanos no rebasa en ningún caso los 5,000 Kcal/Kg. lo que hace más complicado el esquema de Waste to Energy. En Estados Unidos, Inglaterra, Francia, Japón, Corea o Alemania, sus gobiernos locales pagan por disposición final de RSU, desde 60 hasta 150 dólares por tonelada. México no puede pagar estos altos costos, todavía. Por eso es urgente que modifiquemos el marco regulatorio para que exista un cobro obligatorio para la gestión integral de los residuos sólidos urbanos y que los ayuntamientos puedan establecer alianzas con el sector privado para formar asociaciones público privadas (APP) con reglas claras u organismos operadores   de la gestión integral de los RSU, como lo hacemos con el agua. Y abandonar este viejo esquema de concesión a 20 o 30 años.

Estas son las razones, a mi juicio, por las que en nuestro país todavía no existe ninguna instalación de estas nuevas tecnologías.

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Carlos Álvarez Flores

Carlos Álvarez Flores

Ingeniero Químico Industrial por el Instituto Politécnico Nacional, miembro del Concejo Consultivo para el Desarrollo Sustentable de Semarnat en dos Períodos: 1998-2000 y 2008-2011. Articulista y editorialista en Revistas Especializadas. Presidente de la asociación “México, Comunicación y Ambiente, A.C.” y Asesor Ambiental.
Carlos Álvarez Flores

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