GASIFICACIN COMO MEDIO ALTERNATIVO DE DISPOSICIN DE RESIDUOS ORGNICOS Edwin Salinas Giraldo1,Daniel Pedrao2, Daniel lopez3, Javier fonseca4, Oscar cubillos5

1Escuela Colombiana de Carreras Industriales (ECCI)Asignatura de termodinmicaFaculta de Ingeniera Mecnica.

xcualquier.cosax@hotmail.com1, danielpedrao25@hotmail.com2, lopezdelgado2@hotmail.com3, gustavojgf@hotmail.com4, Oscaringmec@hotmail.com5

RESUMEN

La produccin desmedida de residuos urbanos, es un problema global que perjudica el medio ambiente a travs del efecto invernadero, como consecuencia de la generacin de gases txicos y la destruccin del ecosistema en el rea de la disposicin de los mismos. Todava existen mtodos de disposicin y eliminacin de residuos, que son poco amables con el medio ambiente como lo es: El deficiente sistema de recoleccin de basuras, la ausencia de una cultura de reciclaje y de ms factores que hacen que en Bogot se siga dependiendo de la incineracin, la creacin de vertederos y rellenos sanitarios para la eliminacin total de basuras.Este trabajo invita al lector a hacer una crtica sobre el sistema actual de basuras de la cpita y de que modo se puede se evaluar la gasificacin como medio alternativo de disposicin de residuos orgnicos.

ABSTRACT

The excessive production of urban waste is a global problem that harms the environment through the greenhouse effect, due to the generation of toxic gases and the destruction of the ecosystem in the area of the disposal thereof.There disposal methods and disposal, which are unfriendly to the environment as it is still: Poor garbage collection system, the absence of a culture of recycling and more factors that make Bogota further depending on incineration, creating landfills and landfills for the total elimination of waste.This work invites the reader to do a review of the current system of garbage capita and in what way can the gasification as an alternative means of disposal of organic waste is evaluated.

1. INTRODUCCION

Bogot desecha diariamente entre 5.300 y 9.000 toneladas de basura que van a parar al Relleno Sanitario Doa Juana (RSDJ), un basurero con una extensin de 450 hectreas y la capacidad de almacenar aproximadamente 37.000 metros cbicos de basuras y desechos lquidos provenientes de stas. El RSDJ ubicado en las localidades de Ciudad Bolvar, Usme y Tunjuelito, se dise como un rea independiente debido a los altos contenidos de desechos peligrosos y, en el momento de su construccin, se le otorg una vida til de 14 aos, plazo que se venci el 1 de noviembre de 2002. Sin embargo, el manejo que se ha hecho a las basuras al interior del basurero ha alargado su tiempo de funcionalidad; segn la Unidad Ejecutiva de Servicios Pblicos (Uesp), el basurero tiene la capacidad de recibir desechos hasta el ao 2012. [1]

La solucin a los mltiples inconvenientes de contaminacin que genera el basurero no es su cierre definitivo, Bogot necesita un lugar cercano donde depositar sus basuras. Existen iniciativas por parte de instituciones capitalinas que colaboran en el control de los desechos. El Hospital Vista Hermosa, ubicado en la localidad Ciudad Bolvar, maneja el Proyecto Especial Relleno Sanitario Doa Juana, en el cual se tratan los temas en torno a la salud ocupacional de los trabajadores, la identificacin de posibles epidemias y la evaluacin del entorno social de las comunidades cercanas; de la misma manera tambin trabajan en la inspeccin, vigilancia y control del manejo del relleno. [2]

Actualmente el ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial de la republica de Colombia nos referencia un plan para el manejo integral de residuos slidos que consiste en una serie de lineamentos para que las autoridades ambientales urbanas y regionales formulen sus propios planes de gestin estableciendo programas, proyectos y lneas de accin estratgicas tendientes a lograr los objetivos y metas establecidas en la poltica nacional. Siguiendo el orden jerrquico que surge de la aplicacin de las polticas, acordes con el desarrollo sostenible, se abordan los temas de Prevencin, minimizacin, acondicionamiento, almacenamiento, transporte, tratamiento y disposicin final de los residuos o desechos peligrosos. [3]

La gasificacin Que es un proceso mediante el cual una materia orgnica se transforma en un gas combustible (Gas de sntesis) Este gas se puede utilizar como combustible para la obtencin de energa en motores, turbinas de gas o calderas. Las cenizas pueden considerarse un residuo o bien valorizarlas, usndolas como material de construccin, productos qumicos, fertilizantes, en la fabricacin de vidrio, etc.

Indudablemente la gasificacin proporciona beneficios al medio ambiente, y pensar que uno de los beneficios ms importantes es: la disminucin en la dependencia de los combustibles fsiles. Seguimos con la reduccin de espacios dispuestos para rellenos sanitarios, la disminucin de gas metano, y por ende la cantidad de generado en el transporte de los residuos orgnicos a estos vertederos. [4]

2. CONCEPTO DE GASIFICACION

La gasificacin es un proceso termoqumico en el que un sustrato carbonoso (residuo orgnico) es transformado en un gas combustible de bajo poder calorfico, mediante una serie de reacciones que ocurren a una temperatura determinada en presencia de un agente gasificante (aire, oxgeno y/o vapor de agua). [5] Como se observa en la figura 1

Turbinas de gas

Motores de combustion interna

Sntesis de productos

s Sntesis de productos

Figura 1. Proceso de gasificacinLa eleccin del mtodo para llevar a cabo el proceso de gasificacin depende de varios factores como el tamao y forma del residuo, el aprovechamiento de la energa del gas producido que vaya a hacerse y, por supuesto, de los condicionantes econmicos como se observa en la figura 2.

Agente gasificante Tipo de gasificador Sistemas de aprovechamiento del gas

Figura 2. Eleccin del mtodo de gasificacin

Por su parte el aprovechamiento energtico de este gas pobre puede hacerse quemndolo inmediatamente en una cmara de combustin, o introducindolo en una turbina de gas o un motor de combustin interna.

Figura 3 Aprovechamiento energtico. Fuente [6]

El agente gasificante puede ser tanto aire, oxgeno, aire enriquecido con oxgeno, vapor de agua o hidrgeno, de modo que se obtienen diferentes mezclas de gases que a su vez pueden tener diferentes utilidades.

Figura 4 Agente gasificante. [6].

El tipo de reactores que normalmente se utilizan para estos procesos son variados, y su eleccin depende de varios factores como pueden ser la granulometra del residuo, la humedad de este, o la limpieza del gas requerida

2.1 ventajas Versatilidad en la valorizacin del residuo, ya que se puede aprovechar la energa que contiene en forma de calor, electricidad o como gas de sntesis para la obtencin de productos qumicos. Buen rendimiento elctrico, en el caso de que esa sea la va ms adecuada para el aprovechamiento del residuo. Menor impacto ambiental.3. ETAPAS DEL PROCESO DE GASIFICACION

El proceso de gasificacin consta de 4 etapas principales (Secado, Pirolisis, Combustin y Reduccin) como se muestra en la figura5. Y las reacciones que suceden en cada etapa. [7].

Figura 4 proceso de gasificacin. [7].

3.1 Secado

Se calienta y se seca, evaporando parte de la humedad contenida en ella utilizando el calor producido por las reacciones de combustin. Para la produccin de un gas combustible con un valor calorfico aceptable, la mayora de los sistemas de la gasificacin usan biomasa seca con un contenido de humedad entre el 7 y el 20%. El contenido de humedad tpico de la madera recin cortada oscila entre un 30 y un 60%, en estas condiciones cada kilogramo de humedad en la biomasa consume 540 kCal de energa que la misma biomasa debe suministrar para evaporar el agua, la energa consumida en este proceso no es recuperable [7].

3.2 Pirolisis

Descomposicin trmica en ausencia de oxgeno. Ocurre entre 300 C a 600 C. Se desprenden los componentes ms voltiles. Debido a que la cantidad de oxgeno en el interior del reactor es insuficiente, algunos de estos voltiles no se podrn destruir trmicamente, dando lugar a alquitranes no deseados (TAR). [8].

3.3 Combustin parcial

Oxidacin de parte del carbono (CHAR) que ha quedado tras la pirolisis. Transcurre entre 600 C. 1100 C. [8].

3.4 Reduccin

Esta etapa se lleva a produce despus de la pirolisis y las reacciones correspondientes se llevan a cabo en paralelo con la etapa de combustin, aunque el calor y los productos de la combustin (como el CO2y el H2O) son requeridos en esta etapa. La reduccin es la ms compleja de todas las etapas, envuelve reacciones qumicas entre HC, H2O, CO2, O2y H2, as como entre los gases desprendidos. De todas estas reacciones, las de gasificacin del residuo carbonoso producido son las ms importantes.

4. ALGUNOS PROYECTOS ACTUALES PARA IMPLEMENTAR LA GASIFICACIN EN BOGOT.

En este momento en la ciudad de Bogot se hace necesario implementar nuevos mtodos de disposicin de los desechos que genera la ciudad. Encontramos que los desechos que genera la ciudad se volvieron un problema tanto de espacio con de salud pblica para los habitantes que se encuentran alrededor del principal relleno de la ciudad doa Juana.A continuacin expondremos algunos proyectos que pueden ser muy tiles para la ciudad:

4.1 Tecnologa de plasma puede solucionar impacto ambiental de relleno Doa Juana.Este es un proyecto que desarrollan un grupo de estudiantes de ingeniera de la universidad nacional, interesados en resolver el problema de basuras en la ciudad Bogot. Que tienen como principal destino el relleno de doa Juana. Actualmente ingresan 6.200 toneladas de basuras al da al relleno sanitario, por todo esto este grupo ha pensado que la mejor opcin de para descongestionar el relleno sanitario, es deshacerse de una manera medioambientalmente sostenible de los desechos y aprovechar los recursos econmicos que pueden generar de este proceso. Se ha decidido que la gasificacin plasma es la mejor opcin para la disposicin eficaz de los residuos.El plasma es conocido como el cuarto estado de la materia en nuestro planeta no es muy comn pero en el universo una materia muy abundante. El proceso de gasificacin plasma utiliza antorchas plasma que elevan la temperatura hasta 3000 C la cual gasifica casi en totalidad los residuos y los materiales ms pesados se convierten en vitrificados y otros subproductos como sulfuros y cloruros los cuales pueden ser usados en la industria qumica y la construccin.El gas generado produce energa en el cual el 40% de esta se utilizara en el funcionamiento de la planta y el 60% se podra vender la red interconectada de energa.Un gran problema de la disposicin actual de los residuos es el tratamiento de estos los cuales se demoran aproximadamente 3 das los gases y lixiviados que se generan producen problemas de salud, plagas, integridad del ecosistema del lugar, la cual disminuye la calidad de vida de los habitantes del sector.La implementacin de la gasificacin plasma reducir hasta un tercio los desechos que genera actualmente la ciudad.Actualmente ya se han realizado estudio de viabilidad como estudio financiero de mercados, tcnico, econmico e impacto ambiental, se espera la respuesta de posibles patrocinadores para este proyecto.La planta por conveniencia de transporte y econmica se instalara en el mismo relleno de doa Juana el cual se construira en 80 hectreas que se destinaria para el gasificador, bandas transportadoras y bodegas.En estudios preliminares se encontr que la implementacin de esta planta reducira a la mitad la huella de carbono que se genera actualmente que tiene un promedio de 6.4 millones de toneladas de CO2 anuales con la implementacin de la gasificacin plasma de reducira a 52 gr/kwh que son consideradas emisiones mnimas.Tambin se reducirn costos en tratamientos de salud para los habitantes del sector en unos 100 millones de pesos,El principal problema es la financiacin del proyecto, este costara alrededor de 300 millones de dlares dependiendo de la maquinaria y procesos agregados a este, los cuales podan financiarse con el sistema nacional de regalas, o financiacin entre el sector pblico-privado.Con proyectos ms grandes se puede tener financiacin del BID (banco interamericano de desarrollo). Y convenio con los proveedores del proyecto.Actualmente el proyecto es la nica propuesta de este tipo en la ciudad, los dems proyectos se encuentran enfocados en el proceso actual de disposicin de residuos. [9]

5. CONCLUSIONES La gasificacin es un proceso termoqumico el cual es amigable con el medio ambiente ya que genera menor impacto ambiental en comparacin con otro tipo de energas como los combustibles fsiles o la gasificacin de biomasa slida como el carbn. La obtencin de gas por el mtodo de gasificacin tiene mltiples aplicaciones que varan en campos de (Calefaccin, Electricidad, productos qumicos y transporte). El mtodo de gasificacin por plasma es completamente amigable ya que con el gas generado, un 40% se utiliza en el funcionamiento de la planta y el 60% restante puede ser utilizado para la venta. La implementacin de un sistema de gasificacin por plasma en la capital del pas reducir hasta un tercio los desechos que genera actualmente la ciudad. Al implementarse un proyecto de tal magnitud, estudiantes de ingeniera apuestan a que Bogot sera una ciudad ms limpia, auto sostenible y crecera el empleo en este sector.

REFERENCIAS

[1] http://www.plazacapital.org/articulo.php?articulo=639 (15-11-2014 12:28 pm)

[2] http://www.ambientebogota.gov.co/web/sda/residuos-solidos-sda (15-11-2014 12:48 pm)

[3] http://www.ambientebogota.gov.co/c/document_library/get_file?uuid=d91edd59-c789-447f-8656-a812f1029f8f&groupId=10157 (15-11-2014 2:42 pm)

[4] Prez, Juan F.; Lenis, Yuhan; Rojas, Sandra; Len, Carlos. (2012). Generacin distribuida mediante gasificacin de biomasa: un anlisis tcnico - econmico e implicaciones por reduccin de emisiones de CO2.Revista Facultad de Ingeniera Universidad de Antioquia,Enero-Marzo, 157-169.

[5] Min, T.J., Yoshikawa, K., Murakami K., Distributed gasification and power generation from solid wastes., Journal of Energy, Vol. 30, 2005, pp. 22192228.

[6] Lora, E.S., Andrade, R.V., Biomass as energy source in Brazil.Journal of Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 13, 2009, pp. 777788.

[7] Basu, Prabir. 2010. Biomass Gasification and Pyrolysis, practical design and theory editorial. s.l. : Elsevier, 2010. pg. 376. ISBN 13: 978-0-12-374988-8.

[8] http://www.greene.es/seccion/tecnologia/gasificacion-8.html

[9] http://www.agenciadenoticias.unal.edu.co/ndetalle/article/tecnologia-de-plasma-puede-solucionar-impacto-ambiental-de-relleno-dona-juana.html