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aperturas son un hábitat ideal parainsectos y roedores debido a la po-sible presencia de agua estancada[4]. Por otro lado, los huecos entrelos neumáticos permiten la entradadel agua de lluvia, con el conse-cuente peligro de producción de li-xiviados. Sin embargo, probable-mente, el problema más importan-te que representan las montañas deneumáticos acumulados en los ver-tederos es el riesgo de incendioque éstos presentan. Estos incen-dios producen grandes cantidadesde productos tóxicos y mutagéni-cos [5, 6], y son muy difíciles ycostosos de apagar.

Los neumáticos que no acabanen un vertedero pueden ser desti-nados a recuperación de energía,recuperación de materias primas,exportación y otras aplicaciones.En la Tabla II se muestran los por-centajes y su destino en la UniónEuropea (valores medios de todoslos países) y en España. En estaTabla se observa la enorme distan-cia que existe actualmente entre lareutilización de neumáticos en Es-paña (menos del 20%) con respec-to a la UE (más del 40%).

En octubre de 2001, el Gobier-no aprobó el Plan Nacional para lagestión de Neumáticos Fuera deUso, que abarca hasta el año 2006.Esta medida da cumplimiento a losrequerimientos de la legislaciónespañola y europea incluida en laDirectiva 99/31/CE.

Desde el punto de vista técnico,en el Plan se propone la mejor ges-tión posible de estos residuos, te-niendo en cuenta el principio de je-rarquía establecido en la Ley 10/98de Residuos. En este caso, el cita-

La rápida industrialización de lasociedad va acompañada general-mente de una serie de desventajas,entre las que se encuentra la gene-ración de residuos. Entre estos re-siduos, los neumáticos fuera deuso (NFU) constituyen solamenteentre el 0,5 y el 1% del conjunto deresiduos totales; sin embargo, pre-sentan una evidente problemática,debido a una serie de característi-cas propias que repercuten negati-vamente sobre el medio ambientey la población.

Se estima que la producción deneumáticos usados es de unos 2,5millones de toneladas al año en losEstados Unidos, 2 millones de tone-ladas en la Unión Europea y 0,5 mi-llones en Japón [1, 2]. En el caso dela Unión Europea, la Tabla I recogeel número de toneladas de neumáti-cos desechados por año (estimadasen el Plan Nacional de NeumáticosFuera de Uso, 2001-2006), la po-blación y los kilogramos de neumá-ticos desechados por persona y añopara cada uno de los países que ac-tualmente la integran. Es interesan-te resaltar que España es la quintaproductora de neumáticos usadosen la Unión Europea, pero, sin em-bargo, es la que más neumáticos de-secha por persona y año.

Lamentablemente, el destinomás habitual de estos residuos essu depósito en vertedero [3]. Estaopción presenta múltiples proble-mas, entre los que cabe destacarque los neumáticos ocupan un es-pacio bastante considerable debidoa su forma toroidal y a que son di-fíciles de compactar, además las

1. Introducción

Reciclado y reutilización de neumáticos usados (I) Recuperación de energía

J. Bedia Matamoros, J. Rodríguez Mirasol y T. CorderoDpto. de Ingeniería Química.

E.T.S.I. Industriales de Málaga

En la introducción del presenteartículo se pone de manifiesto laimportancia de conocer bien las

diferentes alternativas de gestiónde los residuos que constituyen

los neumáticos usados. Acontinuación se analiza la

estructura y composición de losneumáticos, ya que facilita la

búsqueda de alternativas para sugestión. Una vez finalizado este

análisis, se estudian lasdiferentes alternativas que sepueden dar a los neumáticosusados para obtener de ellos

algún tipo de beneficio adicionalal desarrollado durante su vida

útil.

En esta primera parte se estudiala aplicación de los neumáticosusados como fuente de energía

mediante incineración.

Valorización de Residuos

Ingeniería Químicawww.alcion.es

de turismo, antes del 1 de enero de2007. Este porcentaje será revisa-do igual que el citado en el párrafoanterior.

- Creación de un sistema esta-dístico de generación de datos so-bre NFU y su gestión, para su inte-gración en el futuro Inventario Na-cional de Residuos.

En todos los apartados anterio-res, se exceptúan los neumáticosde bicicleta y los de diámetro su-perior a los 140 cm utilizados enmaquinaria especial y pesada paraobra pública.

Además, entre otras medidas, elPlan establece que las comunida-des autónomas designarán los ver-tederos autorizados en su territoriopara recibir los NFU durante el pe-riodo comprendido entre la apro-bación de este Plan y el 1 de enerode 2003. Se deberán mantener losNFU en un estado que permita suvalorización y aprovechamiento.

El presupuesto total del Plan, alo largo de sus seis años de ejecu-ción, es de 80.850.000 euros,13.450 millones de pesetas, inver-sión que en su mayor parte corres-ponderá hacer al sector privado, enaplicación del principio de respon-sabilidad del productor. Muchas delas plantas e instalaciones previstasserán de iniciativa privada y el ser-vicio que en ellas se preste será abo-nado por los productores o por losresponsables de la gestión de estosresiduos. En los casos en que lospromotores de estas plantas e insta-laciones sean entidades públicas, yasean comunidades autónomas o en-tidades locales, los proyectos, en-marcados en el Plan, podrán ser ele-gibles con cargo a los fondos de co-hesión. Por parte de las administra-ciones en general y de la Central enparticular, el Plan prevé la posiblecofinanciación de programas hori-zontales en materia de sensibiliza-ción pública, concienciación ciuda-dana y formación de personal espe-cializado. También se prevé la posi-ble cofinanciación en programas deinfraestructuras. Asimismo se con-templan ayudas para programas deinvestigación y desarrollo, tenden-tes a la búsqueda de posibles usosdel caucho reciclado, enmarcablesen el Programa Nacional de I+D,

do principio obliga a prevenir en lamedida de los posible y a reutilizary reciclar la mayor parte estos resi-duos, aprovechando su materia an-tes que la energía contenida en losmismos. Esto significa dar una cla-ra prioridad a la reutilización y alreciclaje en todas sus variantes y,en los casos en que esto no sea po-sible, recurrir a la valorizaciónenergética.

Los objetivos estratégicos deeste Plan para el periodo 2001-2006 son los siguientes:

- Recuperación y valorizacióndel 100% de los NFU enteros ge-nerado antes de 2003.

- Valorización del 100% de losNFU troceados generados antes de2007, incluidos los almacenados enlos vertederos o depósitos existentes.

- Prohibición de la eliminación:vertido o incineración sin recupera-

ción energética, de los NFU enterosa partir del 1 de enero de 2003.

- Prohibición de la eliminación:vertido o incineración sin recupe-ración energética, de los NFU tro-ceados a partir del 1 de enero de2006.

- Mejorar la calidad de los neu-máticos para que la rodadura semantenga el mayor tiempo posiblecon las condiciones necesarias parala seguridad vial y al mismo tiem-po conseguir la reducción de los re-siduos, entre el 2001 y el 2006.

- Reciclado de al menos un 20%en peso de los NFU de vehículosgenerados, antes del 1 de enero de2007.

- Valorización, diferente al re-cauchutado, del 65% en peso delos NFU procedentes de vehículosde turismo generados, antes del 1de enero de 2005.

- Reciclado del 25% en peso delos NFU procedentes de vehículos

INGENIERIA QUIMICA

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País t n.u./año Población (hab.) kg n.u./persona yaño

Alemania 650.000 81.845.000 7,94Austria 41.000 8.045.800 5,10Bélgica 70.000 10.143.000 6,90Dinamarca 38.500 5.251.600 7,33España 330.000 39.241.900 8,41Finlandia 30.000 5.116.000 5,86Francia 380.000 58.265.400 6,52Grecia 58.500 10.474.600 5,58Holanda 65.000 15.492.800 4,20Irlanda 7.640 3.591.200 2,13Italia 360.000 57.330.500 6,28Luxemburgo 2.000 412.800 4,84Portugal 45.000 9.920.800 4,54Reino Unido 400.000 58.684.000 6,82Suecia 65.000 8.737.500 7,44

Tabla I. Neumáticos desechados en la UE

Unión Europea EspañaDestino (2000) (1998)

Vertedero 52% 80,31%Exportación 11% 1,49%Recauchutado 17% 14,51%Recuperación de energía y materias primas 14% 3,28%Otros destinos 6% 0,41%

Tabla II. Destino de los neumáticos usados en la Unión Europea y España

na o capa que constituye el ele-mento resistente principal de lacarcasa. El tejido está formado porun conjunto de cables orientadosen la dirección de la urdimbre y sintrama; únicamente se emplean hi-los de baja resistencia para la fija-ción de los cordones en sus posi-ciones durante el proceso de fabri-cación, manteniendo la uniformi-dad de la urdimbre. Una vez engo-mado el tejido, la propia gomamantiene dicha uniformidad, sinnecesidad de trama que impediríala deformación necesaria entre lasdiferentes capas para alcanzar laforma definitiva del neumático yconservar la flexibilidad requerida.Los materiales utilizados frecuen-temente en su fabricación son ra-yón, nylon y poliéster.

- Metales

El talón requiere alta resistenciay alto límite elástico para soportarlos esfuerzos sin separación de lallanta, de ahí que suele utilizarseen su construcción un paquete dehilos de acero de alto contenido encarbono que se estira hasta que al-cance un diámetro de 0,9 a 1 mmen turismos y de unos 2 mm en ca-miones. La proporción media dealgunos elementos en estos alam-bres es la que se presenta en la Ta-bla IV.

Estos alambres reciben un trata-miento superficial con una alea-ción de cobre y cinc para mejorarsu adherencia con la goma. Losalambres se engoman formandocapas, que posteriormente se su-perponen constituyendo un paque-te en forma de aro. Durante el pro-ceso de vulcanización, las gomasembeben el paquete de alambresformando un conjunto compacto,relativamente flexible, dentro delcual se distribuyen las tensiones deuna manera bastante uniforme.

3.1. Recuperación de energía–––––––––––––––––––––––––––––––

Los neumáticos tienen un podercalorífico elevado (29-37 MJ/kg);

3. Aplicaciones de losneumáticos usados

todo ello dentro de las disponibili-dades presupuestarias del Ministe-rio de Medio Ambiente.

De todo lo dicho anteriormentese deduce la importancia de cono-cer bien las diferentes alternativasde gestión de este residuo. A conti-nuación se analiza la estructura ycomposición de los neumáticos, yaque facilita la búsqueda de alterna-tivas para su gestión. Una vez fina-lizado este análisis, se estudiaránlas diferentes alternativas que sepueden dar a los neumáticos usa-dos, para obtener de ellos algún ti-po de beneficio adicional al desa-rrollado durante su vida útil.

Desde un punto de vista gene-ral, se puede definir el neumáticocomo un material compuesto "cor-dón-goma". La cubierta puede des-cribirse como un cuerpo flexible,de forma aproximadamente tórica,cuyo elemento principal es la car-casa. Ésta contiene tejido de altaresistencia a la tracción, formandolonas, que se fijan a dos aros decables de acero que proporcionanun firme acoplamiento a los co-rrespondientes asientos de la llan-ta. Encima de este entramado seencuentra un cinturón, seguido dela banda de rodadura. Los cordo-nes forman lonas fabricadas conacero, que poseen poca extensibili-dad. La composición de los tejidosdepende de la aplicación para la

2. Estructura ycomposición de los neumáticos

que ha sido diseñado el neumático.Las lonas están formadas por cor-dones que forman un ángulo com-prendido entre 12º y 25º [7].

En la fabricación de los neumá-ticos se utilizan tres grupos de ma-teriales:

- Compuestos de goma o elastó-meros (70-80%).

- Fibra textil (2-5%).- Metales (12-25%).

- Elástomeros

Se trata de mezclas de cauchosnaturales y artificiales, combinadoscon otros agentes químicos, para lo-grar propiedades específicas. Estoscompuestos termoplásticos son so-metidos a un proceso de vulcaniza-ción, que los transforma en otros al-tamente elásticos, que quedan uni-dos en la estructura del neumáticoformando un conjunto integrado.

Los principales componentes dela goma de los neumáticos son go-ma de estireno butadieno (SBR),goma natural (NR) y goma de po-libutadieno (BR), cuya estructuramolecular se representa en la figu-ra 1. Además también contieneotros compuestos como aceites mi-nerales, negro de humo, óxido decinc y otros [8, 9]. En la Tabla IIIse muestran la composición de lagoma de los neumáticos.

- Fibra textil

Corresponde este término almaterial utilizado en cada tela, lo-

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Figura 1. Estructura molecular de los diferentes tipos de gomas

excepción de las emisiones decinc, no son muy diferentes de lasde otros combustibles fósiles con-vencionales, cuando la combustiónse produce en hornos bien diseña-dos, bien manejados y con un man-tenimiento adecuado. Sin embar-go, esto no ocurre con muchos delos hornos de combustibles sólidosexistentes, lo que obliga a un con-trol específico de la emisión departículas de cara a cumplir la nor-mativa vigente.

Dependiendo del diseño delhorno, los neumáticos necesitan unpreprocesado antes de ser utiliza-dos como combustible. El prepro-cesado incluye la eliminación delos alambres, troceado y otras téc-nicas de ajuste de tamaño. Algunosgeneradores de vapor y hornos decemento especiales han diseñadosus sistemas de alimentación paraaceptar neumáticos enteros.

Se han realizado estudios queconfirman que los TDF pueden serusados satisfactoriamente como uncombustible suplementario (enporcentajes que van desde el 10%al 20%) en hornos adecuadamentediseñados con un buen control dela combustión y control comple-mentario de las partículas, tales co-mo precipitadores electrostáticos yfiltros. En estos hornos, las emisio-nes son incluso más pequeñas quesi se usa únicamente un combusti-ble convencional.

La combustión de los neumáti-cos enteros requiere tiempos de re-sidencia mayores de una hora paraobtener una conversión completa ypara permitir el control de la tempe-ratura para alcanzar emisiones bajasde NOx. La temperatura es otro fac-tor crítico que controla la eficienciade la conversión y la formación decontaminantes tales como NOx,PAHs y dioxinas/furanos. El uso deelevadas temperaturas de combus-tión previenen su formación, mien-tras que tiempos de residencia bajosde las partículas a bajas temperatu-ras en la zona de postcombustión yla existencia de carbono no quema-do pueden conducir a la formaciónde dioxinas/furanos [10].

De lo dicho se deduce que lacombustión completa de los neu-

esta característica los hace indica-dos para obtener energía mediantesu combustión [10]. El análisis ele-mental medio de la goma de neu-mático arroja los resultados que semuestran en la Tabla V.

El alto contenido en carbono dela goma de neumático anticipa suelevado valor del poder calorífico.Hay que resaltar que los neumáti-cos poseen un poder calorífico su-perior al de combustibles fósilestradicionales como el carbón (apro-ximadamente 27 MJ/kg).

Debe diferenciarse entre lacombustión controlada y los incen-dios o combustión no controlada.Las no controladas son aquellasque ocurren al aire libre, las cualesgeneran múltiples productos tóxi-cos, que se liberan directamente ala atmósfera, debido, generalmen-te, a que se produce una combus-tión incompleta de los neumáticos.Las combustiones controladas serealizan en combustores especial-mente diseñados para una conver-sión energética eficiente de com-bustibles sólidos. Las emisiones eneste tipo de procesos son mucho

menores que las que se producenen combustiones no controladas,ya que estos combustores poseenequipos de control de emisiones degases y partículas.

En efecto, las emisiones de losincendios incontrolados producenun gran número de contaminantes,como, por ejemplo, partículas, mo-nóxido de carbono (CO), óxidos deazufre (SOx), óxidos de nitrógeno(NOx) y compuestos orgánicos vo-látiles (VOCs). También están in-cluidos contaminantes peligrosostales como hidrocarburos policícli-cos aromáticos (PAHs), dioxinas,furanos, ácido clorhídrico, benceno,bifenoles policlorados (PCBs); ymetales tales como arsénico, cad-mio, níquel, cinc, cromo y vanadio.Dependiendo del tiempo y grado deexposición, los efectos para la saludpueden incluir irritación de la piel,ojos y membranas mucosas, efectosrespiratorios, alteraciones el siste-ma central nervioso y cáncer.

Mientras que las combustionescontroladas se realizan en hornosespecialmente acondicionados pa-ra ello, que utilizan como parte desu combustible neumáticos trocea-dos ("tire derived fuel", TDF). Lasemisiones potenciales del TDF, a

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216

Componente Porcentaje en peso

SBR/NR/BR 40-65Negro de humo 25-37Betún <3,0Oxido de cinc 1,9-3,0Alquitrán 1,3-1,9Ácido esteárico 1,2-2,5Azufre 1,1-2,0Antioxidantes <0,6Aceleradores 0,6-0,7

Tabla III. Composición de la goma de los neumáticos

Elemento Contenido (%)

Carbono 84,0Hidrógeno 6,5Nitrógeno 0,4Azufre 1,7Oxígeno

(por diferencia) 7,4

Tabla V. Análisis elemental de la goma de neumático

Elemento Proporción (%) Función

Carbono 0,65 RefuerzoCromo 0,05 RefuerzoCobre 0,02 Refuerzo

Manganeso 0,60 DesoxidanteSilicio 0,25 DesoxidanteAzufre 0,03 Maquinabilidad

Tabla IV. Principales elementos que componen el alambre del talón

energía, en el intercambiador decalor, y posteriormente atraviesanlos sistemas de depuración de ga-ses necesarios para ser expulsadospor la chimenea cumpliendo lanormativa vigente.

Entre las ventajas más destaca-bles de este tipo de sistema se en-cuentran:

- El fácil control del tiempo deresidencia a través del control develocidad de la rejilla.

- Que las tensiones que sufre elrefractario son mucho menores queen otras configuraciones.

Por otro lado, las desventajasmás importantes son:

- Necesidad de una cámara depostcombustión.

- Problemas derivados de laoclusión de la rejilla debido a lafundición de la parte metálica delos neumáticos.

- Sólo está justificada económi-camente para grandes instalaciones.

- Hornos de lecho fluidizado

Un combustor de lecho fluidiza-do consiste fundamentalmente enuna cámara donde los neumáticos,previamente triturados, se alimen-tan manteniéndose en suspensióndebido al aire que se introduce porel plato difusor. Este aire tiene unadoble función: por un lado, fluidi-fizar el lecho y, además, servir deaire de combustión. Una planta delecho fluido, tal y como se observaen la figura 3, consta de los si-guientes elementos:

máticos es primordial para minimi-zar la existencia de carbono noquemado en los residuos del hornoy en las cenizas volátiles para evi-tar los problemas medioambienta-les asociados.

La combustión de los residuosde neumático puede definirse co-mo la transformación de un resi-duo combustible a un residuo iner-te mediante una combustión con-trolada. El proceso se hace espon-táneo por encima de 400ºC, esfuertemente exotérmico y una veziniciado es automantenido.

El calor generado durante la in-cineración puede ser utilizado paraproducir vapor, el cual se puedeemplear para calefacción de edifi-cios o naves industriales o paraproducción de electricidad. Si elcontenido energético de los neumá-ticos usados se transforma en ener-gía eléctrica, teniendo en cuenta elrendimiento medio de una centraltérmica (30-35%), se obtendríanaproximadamente 2-3 kWh por ca-da kg de neumático, con lo que seconseguiría una producción deenergía importante [11].

En el proceso de diseño de loscombustores debe tenerse en cuen-ta que los combustibles sólidos conalto contenido en volátiles produ-cen grandes llamas y debido a estorequieren lechos más grandes quelos combustores tradicionales. Porotro lado, la eficiencia del horno,definida como la relación entreenergía térmica de salida y la ener-gía térmica de entrada, es un factordifícil de controlar, ya que dependede parámetros también difíciles decontrolar como son las característi-cas físicas del combustible, el dise-ño de la planta y las condiciones deoperación. Entre las principales ca-racterísticas físicas del combusti-ble que afectan la eficiencia delhorno están el contenido en mate-ria volátil, la humedad, la densi-dad, la relación área/volumen, laestructura, etc.

El uso de un residuo como com-bustible alternativo o como com-bustible suplementario en plantasde producción de energía ofrecemuchas ventajas, como son: máxi-ma recuperación de energía, bajas

emisiones de contaminantes, pro-ceso medioambientalmente benefi-cioso y reducción del coste de ener-gía. Sin embargo, también existenuna serie de desventajas, tales co-mo: grandes costes de inversión,necesidad de depuración de los ga-ses y mano de obra cualificada pa-ra el manejo del sistema [12].

Existen diferentes tecnologíaspara la incineración-combustión deneumáticos usados:

- Hornos de parrilla móvil.- Hornos rotatorios.- Hornos de lecho fluidizado.- Hornos ciclónicos.

- Hornos de parrilla móvil

En los hornos de parrilla móvil(Fig. 2), los neumáticos se alimen-tan a la parrilla o rejilla móvil, através de la cual llega el aire pri-mario o aire de combustión, la cualse produce al ir avanzando el neu-mático por el movimiento de la pa-rrilla. Los gases que se producendurante la combustión van acom-pañados de partículas además decompuestos inquemados. La oxi-dación de estos compuestos secompleta en la cámara de postcom-bustión, en la que se puede utilizarun quemador auxiliar si la tempe-ratura es demasiado baja. Las ceni-zas son recogidas en una cintatransportadora, a la que caen porgravedad, y posteriormente son re-cogidas en un depósito.

Los gases calientes que abando-nan la cámara de postcombustiónse utilizan para la recuperación de

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Figura 2. Planta de incineración de neumáticoscon horno deparrilla móvil

- Extracción continua de ceni-zas.

- Altos niveles de destruccióndel residuo.

- Tecnología ya probada.

Mientras que las desventajasmás notables son:

- Necesidad de una cámara depostcombustión.

- Necesidad de un sistema decontrol de gases, tales como SO2 yNOx.

- Es recomendable un mínimotamaño de planta para que sea ren-table la inversión.

- Hornos ciclónicos

Los hornos ciclónicos son laprincipal alternativa a los sistemasde combustión tradicionales. Lacámara de este tipo de hornos esbásicamente un cilindro de acerodotado con una salida por su partesuperior para los gases calientes dela combustión, un mecanismo en laparte inferior en el que se recogenlas cenizas y escorias y otro meca-nismo para la alimentación de losneumáticos.

Los neumáticos enteros o previa-mente procesados son alimentadosa la cámara junto con el aire prima-rio. El aire secundario se alimentatangencialmente al interior del ci-clón produciendo un fuerte remoli-no que lanza las partículas másgrandes contra las paredes de la cá-mara. Finalmente, el aire terciario,que se genera mediante un potenteventilador a lo largo del eje del ci-clón, produce el vórtice central.

Las principales ventajas de estetipo de horno son:

- No es necesario procesar pre-viamente los neumáticos.

- Se alcanzan eficiencias decombustión muy elevadas.

- Es apto para diferentes tiposde residuos.

Entre sus inconvenientes másdestacables cabe mencionar que:

- Se necesitan potentes ventila-dores para su correcto funciona-miento.

- Se produce una erosión impor-

- Sistema del combustible.- Horno de lecho fluidizado.- Sistema de suministro de are-

na y caliza para la eliminación delSO2 y el HCl producido durante lacombustión.

- Sistema de depuración de ga-ses.

- Sistema para la eliminación delos residuos sólidos (cenizas, yeso,restos de acero, etc.).

Unidades de control y medida.

El sistema puede funcionarusando conjuntamente los neumá-ticos y otros residuos industriales(lodos, madera, etc.) y carbón. Losgases calientes y las partículas li-geras abandonan el horno por laparte superior y son conducidoshacia el intercambiador de calor ylos filtros destinados a capturar losrestos de fibras textiles.

Las cenizas y la arena son eli-minados del fondo de la cámara ydepositados en vertedero. El inter-cambiador de calor produce vapor,que se alimenta a una turbina paraproducción de electricidad. El va-por de salida se condensa, aumen-tando la eficacia de la unidad porla depresión generada entre la en-trada y la salida de la turbina.

Entre las ventajas que tienen loscombustores de lecho fluidizadodestacan que:

- Pueden funcionar con diferen-tes tipos de alimentación.

- Presentan bajos niveles deemisiones contaminantes.

- Valores altos de eficiencia decombustión (>98%).

- Alta flexibilidad de operación.

Además, la eliminación de lacámara de postcombustión haceque el coste de implantación de es-te sistema sea más bajo. Este tipode horno también tiene algunasdesventajas:

- Costes de operación altos.- Necesita preparación previa de

la alimentación (trituración).- No existen datos experimenta-

les a nivel comercial.

- Horno rotatorio

Un horno rotatorio consiste enun gran cilindro metálico cubiertoen su interior de material refracta-rio y con su eje levemente inclina-do. Esta montado sobre unos roda-mientos que lo hacen girar lenta-mente por la acción de un motoreléctrico.

Los desechos de neumáticospueden ser alimentados por la partesuperior del horno (junto al quema-dor) o por la parte inferior del hor-no. Los gases de combustión calien-tes pueden pasar inicialmente a tra-vés de intercambiadores de calor,donde se produce la recuperaciónde la energía, y posteriormente porun sistema de depuración de gases.

Entre las principales ventajas deesta tecnología se encuentran:

- Bajo coste de operación.- Gran flexibilidad en cuanto a

condiciones de operación y la ca-pacidad de procesar cualquier tipode residuo.

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220

Figura 3. Planta de incineración deneumáticos conhorno de lechofluidizado

La fabricación de pulpa y papelrequiere bastante energía, que, nor-malmente, se suministra con calde-ras propias alimentadas con resi-duos de madera. Este material varíasustancialmente su poder caloríficoy contenido de humedad. Por lotanto, las fábricas de pulpa y papela menudo utilizan combustiblescon un alto poder calorífico, como,por ejemplo, carbón o aceites, quese añaden a los residuos de madera;de esta forma, se proporciona a lascalderas una operación más esta-ble. El alto valor calorífico y el ba-jo contenido en humedad hace delTDF un combustible auxiliar ideal.

El TDF se mezcla con los resi-duos de madera en un transporta-dor que alimenta el horno. La prin-cipal modificación necesaria parael equipo es la instalación de unsistemas de control capaz de mane-jar el alto valor calorífico del TDF.Para minimizar las posibles com-plicaciones en el sistema de ali-mentación (por ejemplo, el blo-queo) y la contaminación de las ce-nizas con el acero de los talones ycinturas del neumático, las fábricasde pulpa y papel utilizan un TDFlibre de alambre.

Las fábricas que queman TDFen sus calderas normalmente lomantienen por debajo del 10%, enrelación al combustible total, se-gún su poder calorífico. Por enci-ma de este nivel, los problemasasociados a la alimentación y lasemisiones son más importantes. Lacombustión del TDF en las calde-ras de las fábricas de pulpa y papelconlleva las siguientes variaciones:

- Las emisiones de hidrocarbu-ros polinucleares no son muy dife-rentes cuando se utiliza TDF comocombustible adicional que cuandose utiliza carbón o aceite.

- Las emisiones de cromo, cad-mio y plomo son más bajas para elTDF que para el aceite.

- Las emisiones de SO2 y óxidosde nitrógeno NOx se reducen cuan-do se utiliza TDF en lugar de car-bón o aceite.

- Las emisiones de partículascrecen entre un 40 y un 90% cuan-do se utiliza TDF como combusti-ble adicional en las calderas quequeman madera residual.

tante en las paredes de la cámaradebido a la velocidad de las partí-culas.

- Necesidad de un sistema decontrol de gases, tales como SO2 yNOx.

Una de las instalaciones másimportantes de producción deenergía a partir de la combustiónde neumáticos usados se encuentraen Wolverhampton (Reino Unido)y es propiedad de Elm Energy. Es-ta planta genera unos 175 GWh deelectricidad al año mediante lacombustión de 94.000 toneladas deNFU, los cuales son alimentados asus combustores sin necesidad deprocesamiento previo. Además dela electricidad, se obtiene unas27.000 ton/año de otros productos,como alambres de acero, óxido decinc y sales de calcio. En esta plan-ta se consumen el 2% de todos losNFU generados anualmente en elReino Unido.

Un caso típico de obtención deenergía a partir de NFU lo consti-tuye el uso de éstos como combus-tible alternativo en hornos rotato-rios de fábricas de cemento. Elproceso de producción de cementotiene una serie de característicasespeciales que favorecen la oxida-ción total de los neumáticos.

En trabajos previamente apare-cidos en la bibliografía [13, 14] seha concluido que se puede rempla-zar el combustible fósil usado enlas fábricas de cemento por neu-máticos usados en proporciones dehasta el 20%. Las razones que con-ducen a esta conclusión son:

1. La alta temperatura de funcio-namiento de los hornos de cemen-to, donde la temperatura de la llamaalcanza los 2.000ºC y los materia-les introducidos los 1.500ºC, y elelevado tiempo de residencia de loscombustibles en su interior, así co-mo su atmósfera oxidante, garanti-zan la total destrucción de los com-ponentes orgánicos.

2. La interacción de los gases decombustión con la materia primapresente en los hornos hace que lasemisiones a la atmósfera no se veanalteradas por el empleo de estoscombustibles alternativos, con res-

pecto a los combustibles usadosactualmente, garantizándose un es-tricto cumplimiento de la legisla-ción vigente.

3. Los metales pesados que pre-sumiblemente puedan contener losneumáticos fuera de uso, al ser re-tenidos por el propio clínquer enforma de óxidos, se incorporan alcemento de manera irreversible, noproduciendo, por lo tanto, ningúnresiduo.

Actualmente son numerosas lasplantas que utilizan neumáticosusados como combustible en la fa-bricación de cemento. Blue CircleCements dispone de diversas plan-tas de este tipo en el Reino Unido.En su planta de Westbury han ins-talado recientemente sistemas dealimentación que permiten intro-ducir los neumáticos enteros en sushornos, con lo que se elimina elcoste de preprocesado de los mis-mos, haciendo esta alternativa másatractiva económicamente. Hoy endía sustituyen aproximadamente el24% de carbón por neumáticosusados, reduciendo de forma im-portante las emisiones de óxidosde nitrógeno y ahorrando aproxi-madamente 20.000 t/año de carbónmediante la combustión de unacantidad similar de neumáticos.

Una de las primeras plantas decemento que utilizó los neumáticosenteros como combustible en sushornos está situada en Joliette (Que-bec, Canadá). Actualmente sustitu-ye el 20% de carbón por NFU, queintroduce en la zona más calientedel horno. Este sistema ahorra unas18.000 t/año de carbón y eliminaunas 15.000 t/año de NFU.

Otro ejemplo actual del uso co-mo combustible de los neumáticostroceados (TDF) y desalambradoses en las fábricas de papel; el desa-lambrado es necesario para evitarproblemas en el sistema de alimen-tación. Quemar TDF en las calde-ras de una fábrica no tiene efectosnegativos sobre la operación de lacaldera, pero tiene diversos efectossobre el rendimiento ambiental (in-crementa la diversidad de las partí-culas). Estos efectos pueden miti-garse limitando el porcentaje delTDF quemado.

INGENIERIA QUIMICA

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- Las emisiones de cinc aumen-tan.

Al contrario que los hornos decemento, las fábricas de pulpa ypapel requieren un TDF desalam-brado, lo que implica unos mayo-res costes de procesamiento. Por lotanto, las ganancias económicasresultan algo más marginales paralas papeleras que para las fábricasde cemento.

A finales de 2001, 14 hornospara la fabricación de papel en losEstados Unidos consumían unos19 millones de neumáticos usados.La planta pastero-papelera de LockHaven, propiedad de InternationalPaper, produce unas 700 t/día depapel sustituyendo un 15% de car-bón bituminoso por TFD. En estaplanta se consumen anualmenteunos 3,2 millones de neumáticos(aproximadamente 32.000 t), lo

que ahorra unas 25.000 t/año decarbón. Por otro lado, la utilizaciónde neumáticos en esta planta hasignificado una reducción de susemisiones de óxidos de nitrógeno.

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4. Bibliografía

Valorización de Residuos