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VII Jornadas Técnicas de Medio AmbienteEUROSURFAS

Valorización energética de residuos en el marco de los programas LIFE (Proyecto Life RESALTTECH y Proyecto Life ELVISSUSTECH).

PorXavier Elias

Director de la Bolsa de Subproductos de CataluñaBarcelona, 17 de noviembre de 2011

El proyecto LIFERESALTTECH

http://www.resalttech.com

LOS RESIDUOS DE PAPELERAEstos residuos tienen unas particularidades que se pueden resumir en:• Tienen un elevado PCI, si bien la humedad es importante.• Como hay que tratarlos junto a los fangos de la EDAR de la papelera, las posibilidades de conversión energética son limitadas.

RESIDUOS INDUSTRIALES APTOS PARA LA INCINERACIÓN.Los apropiados para la incineración son aquellos que, en principio, son muy heterogéneos.

Residuos diversosde alto PCI

Residuo papelerosólido

Residuos plásticosy mezclados

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COMBUSTIÓN

GASIFICACIÓN

PIRÓLISIS

FERMENTACIÓN

DIGESTIÓNANAEROBIA

Caldera/Turbina de vapor

GasificadorMotor-Turbina

Digestor

Calor

VaporElectricidad

Gas de síntesisElectricidadVapor

Gas de síntesisAlquitranesAceitesCarbón

Etanol

Gas de síntesis

Gas de media potencia

CO2

CH4/CO2

Gas de media potencia

PROCESOS DE VALORIZACIÓN ENERGÉTICA DE RESIDUOS

Los procesos de conversión se dividen en dos grandes grupos:

• Sistemas de conversión térmica, también llamados termoquímicos.

• Sistemas de conversión bioquímicos.

POSIBILIDAD DE CERRAR EL CICLO DEL AGUA EN LA INDUSTRIA PAPELERA

A partir de unas pruebas industriales que se llevaron a cabo en UIPSA se demostró que, a partir de un sistema de membranas, se podía reusar toda el agua de proceso.El problema sobreviene cuando hay que gestionar las salmueras.

DE LAS POSIBILIDADES DE LA VALORIZACIÓN ENERGÉTICA Y DE CERRAR EL CICLO DEL AGUA, SURGE EL PROYECTO

LIFE+

RECHAZOS DE LOS PROCESOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES

POR MEMBRANASEn los procesos de reciclado de aguas residuales industriales es cada vez mas frecuente el uso de membranas, en los que se genera un residuo salino muy difícil de tratar.

Proceso industrial

Agua de red

Agua de proceso

Tratamiento por membranas

Agua tratada

Salmuera

EL RECHAZO DE LA ÓSMOSISLas papeleras generan una gran cantidad de residuos energéticamente valorizables que son la fuente de calor para la evaporación. En la fase de condensación se recupera el agua.

Procesoindustrial

Rechazo salino seco

Residuosvalorizables

Valorizaciónenergética

Evaporación Condensación

Residuos

Aguatratada

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AVANCES EN EL PROYECTO RESALTTECH: DOSIFICACIÓN

La foto muestra el alimentador de residuos de papelera que son una mezcla de plásticos y de papeles (pulpa de papel).En el conjunto siguiente, en dos tolvas, se almacenan los residuos triturados y los fangos de la EDAR.

DOSIFICACIÓN AL SECADORLa mezcla de residuos de papelera y fangos es alimentada a un secador rotatorio.La energía precisa para el secado procede de la recuperación al final de la cámara de postcombustión.

REACTOR Y CÁMARA DE POSTCOMBUSTIÓN

Un vis sin fin alimenta al horno rotatorio. Los gases de combustión atraviesan la cámara de postcombustión donde permanecen el tiempo preceptivo de 2 segundos.

DEPURACIÓN DE AGUASLas aguas de proceso pasan, sucesivamente, por un filtro, unas membranas de ultrafiltración y finalmente unas de ósmosis inversa.Finalmente el rechazo, la salmuera, es enviada al evaporador.

Membranas deultrafiltración

Membranas deósmosis

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EVAPORADOR DE SALMUERASA la salida de la cámara de postcombustión los gases, a alta temperatura, se usan como medio energético para la evaporación de las salmueras.• El sistema funciona como un flash-drier.• La sal seca es recogida en un ciclón.

FASE DE EJECUCIÓN DEL PROYECTO RESALTTECH

El proyecto ha pasado por una fase previa de análisis de las materias primas y, a partir de estos resultados, una discusión sobre el dimensionado de las principales instalaciones:

• Línea energética.• Línea de aguas industriales

En este período, desde setiembre 2011, se están llevando a cabo pruebas de la instalación piloto.

Las pruebas en caliente se realizaran en noviembre.

Importancia de la valorizaciónEnergética en la Directiva 98/2008.

ASPECTOS ENERGÉTICOS DERIVADOS DE LA DIRECTIVA

78/2008. RENDIMIENTOS ENERGÉTICOS

100 UNIDADES DE ENERGÍA

Energía tèrmica

INCINERACIÓN

Calor/fríoVapor/Aire caliente

15%

85%

E = 0,906 E = 0,501

Electricidad

Pérdidas

15% + 65% = 80%

20%

Ew Energia aportada pel residuEf Energia externa (electricitat)Ei Energia importadaEp Energia producida útil amb coefi.

Rendiment E (Ep-(Ef+Ei))/0,97x(Ew+Ef)

Pérdidas

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PROCESO DE GASIFICACIÓNEl rendimiento energético es muy interesante ya que, además de la electricidad, el motor emite unos efluentes gaseosos que pueden valorizarse.

100 UNIDADES DE ENERGÍA

Gas de síntesis

GASIFICACIÓN

E = 1,056

Pérdidas diversas

25%

MOTOR DECOGENERACIÓN

Electricidad: 35% x 75% = 26,3%

Calor útil: 58% x 75% x30% = 30,4%

Pérdidas:7% x 75% = 5,3%

POSIBILIDADES DE MEJORAR LA EFICIENCIA ENERGÉTICA.

La Directiva diferencia un proceso térmico (asimilable a la disposición final) de la valorización energética. Para ello impone un rendimiento mínimo.

2.071 9.799 kWh

4.680

3.868 872

1.568 3.490

Criterio cumplimiento Directiva 2008/98/CEValor eficiencia minimo 0,65Valor resultante 0,66

INCINERACIÓN

Producción de vapor

(destinotérmico)

Producción de vapor(destinoeléctrico)

Evaporador

Pérdidas

Electricidad

Pérdidas

BALANCE ENERGÉTICO kWh

Residuos kg/h

Vapor kg/h

Otras posibilidades de valorización.

LA GASIFICACIÓN DE LA FRACCIÓN RESTO DE LOS RSU.

La mezcla de plásticos, papeles y madera procedente de la clasificación de los RSU, en Edmonton (Canadá) se gasifican.

El sistema requiere una buena preparación de los RSU y, sobre todo, una importante limpieza de los gases (ver esquema adjunto).

GASIFICADOR

CICLÓN

Antorcha deseguridad

Residuolignocelulósico

Agentes defluidificación

Acondicionador delgas de síntesis

Síntesis delmetanol

RecuperaciónDel CO2

Síntesis deletanol

Catalizadoresconsumibles

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OTRAS ALTERNATIVAS PARA LOS RESIDUOS DE PAPELERA

El proceso desarrollado por ENERKEM, consiste en:• Clasificación y trituración (recuperación de materiales reciclables) y secado.• Gasificación de la fracción resto.• Tratamiento del gas de síntesis.• Síntesis del etanol.

El producto final, el etanol, se usa para las gasolinas oxigenadas.

La valorización material de los VFU.

El proyecto LifeELVISSUSTECH.

http://www.leitat.org/elvisustech/

LA PROBLEMÁTICA DEL RECICLADO DE VEHICULOS

El residuo de automóvil es un problema ambiental por diversos motivos:

• Se trata de un residuo voluminoso y pesado.

• Es un residuo abundante con un potencial contaminante muy alto y un fuerte impacto medioambiental.

• Es un residuo complejo ya que se compone, a su vez, de un conjunto de residuos líquidos, gaseosos y sólidos.

• La logística de recogida es cara y complicada (trámites administrativos y dispersión geográfica).

LOS RESIDUOS DEL AUTOMOVILLa figura esquematiza los principales residuos sólidos del automóvil fuera de uso.

PLASTICOSMucha variedad

de tipos.

VIDRIOProblemas de reciclaje

según modelo.

NEUMÁTICOSNo esta claro el

Modelo de reciclaje.

DIVERSOSLíquidos,

“Fluff” o ASR.

ACERO/METALESNo hay problemas

de reciclaje.

BATERIASSolo se valoriza

El Pb y el PP.

CATALIZADORESSe recuperan:

Pt, Rd y Pa.

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LOS RESIDUOS A PARTIR DEL VFU

Desde el punto de vista ambiental es preciso distinguir entre:• Los residuos peligrosos, que se obtienen en la descontaminación.• Los residuos no peligrosos.

LA DIRECTIVA 200/53/CE RELATIVA A LOS VFU

La Directiva 2000/53/CE de 18/09/2000 entró en vigor en abril de 2002.

La directiva establece los objetivos de:

• Reutilización, reciclaje y valorización de los vehículos fuera de uso (VFU), responsabilizando a los fabricantes del coste de la retirada de los vehículos.

• Antes del 2005 la recuperación > 85%.

• Pretende controlar los residuos que, tras un máximo reciclaje, generan un residuo peligroso o aquellos que puedan valorizarse (como el fluff).

• La deposición de este residuo y el coste de desmantelamiento para el reciclaje de los VFU suponen un elevado precio que los fabricantes intentaran disminuir mediante el diseño de los vehículos, facilitando su desmantelamiento (disminución del tiempo medio para cada modelo), utilizando materiales más fáciles de reciclar, etc.

LA CARACTERIZACIÓN DEL FLUFF

Como trabajo preliminar se llevó a cabo una toma de muestras y una caracterización del residuo.Como indica la figura, el fluff es, mayoritariamente, plástico, pero la parte más importante queda en la fracción fina (< 20 mm).

FRACCIONES VALORIZABLESDel VFU, una vez descontaminado, se separan los diversos metales. La retirada de los metales e impropios del fluff es el objetivo de ELVISSUSTECH.

METALES

Fluff

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POSIBILIDAD DE OPTIMIZAR LA SEPARACIÓN DE LOS

COMPONENTES EN EL RESIDUO DE FRAGMENTACIÓN

A partir de unas pruebas industriales que se llevaron a cabo en FRAGNOR se demostró que, a partir de la instalación de nuevos prototipos de detectores, es factible recuperar toda la fracción metálica.

DE LAS POSIBILIDADES DE LA VALORIZACIÓN ENERGÉTICA Y DE

RECUPERACIÓN DE TODAS LAS FRACCIONES METÁLICAS SURGE EL

PROYECTO LIFE+

EL CDR del VFUAlgunas plantas de tratamiento de residuos convierten el residuo en CDR.Se supone que el CDR debe tener la categoría de combustible alternativo pero, en cualquier caso, suele considerarse residuo.El proyecto LIFE ELVISUSTECH trata de extraer todo rastro de metales y otros inertes del residuo de la fragmentación de VFU y poder sacar al mercado un combustible alternativo.

Proyecto ELVISUSTECH• Leitat (AIICA)• Inserma• Autimec• Fracsa (Tradebe)• Consell de Cambres

DESARROLLO DE SENSORES

INSERMA Y AUTIMEC han perfeccionado y desarrolla sensores NIR, de aplicación en línea, cuya tecnología se utilizada normalmente en control de calidad y laboratorio.Para valorizar energéticamente el “fluff” se debe extraer, además de la fracción metálica, metálica ciertos materiales como el PVC.

PRIMEROS RESULTADOSEl proyecto ELVISSUSTECH se halla en los primeros meses de desarrollo.Se ha llevado a cabo una gran labor de caracterización y de las posibilidades de caracterización una vez empleados los detectores en el proceso de fragmentación y separación.Los tres puntos clave para la valorización son los indicados en la tabla.

0,3%S

0,3/0,5%Cl

7.951/5.588Kcal/kgPCI

ValorUnidadDeterminación

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CONCLUSIONES• La potenciación de la valorización energética de los residuos de papelera permite generar energía, agua y calor para concentrar las salmueras (RESALTTECH).• El uso de nuevos detectores de metales en el tratamiento del fluff, de los VFU, permite obtener un CDR de calidad.