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INCINERACIÓN DE RSU CON APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO: ¿DÓNDE ESTAMOS EN EL MUNDO Y CUÁLES SON LAS BASES PARA PROYECTOS EXITOSOS?
M Ing. Dirk Hengevoss,
Investigador asociado en Gestión Sostenible de Recursos en la
Universidad de Ciencias Aplicadas del Noroeste de Suiza (FHNW)
¿Dónde estamos en el mundo y cuáles son las bases para proyectos
exitosos?
Incineración de RSU con Aprovechamiento Energético:
2do Foro de Valorización Energética de
RSU en México
Miérc./jueves 10 y 11 de octubre del 2018
15.10.2018Institute for Ecopreneurship 4
Contenido
• Tendencias y figuras
• Gestión Integral de Residuos Solidos Urbanos (GIRSU)
• Panorama de las tres tecnologías WtE*: Incineración, coprocesamiento, pirólisis /
gasificación de Residuos Solidos Urbanos (RSU)
• Ejemplos de legislación, financiamiento, flujo de energia planificación y
comunicación
• Resumen
*WtE waste to energy = Aprovechamiento energético de residuos
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Tendencias y figuras de procesos térmicos para el tratamiento de
residuos
• A nivel global existen 2’200 plantas de WtE y 560 plantas de incineración están en
planificación Fuente: www.ecoprog.com
• En China 243 plantas para incineración de RSU en operación generaron el 0.2% de
la electricidad del país (2014) Fuente: www.ecoprog.com
• A nivel global la industria cementera sustituirá del 5 al 15% del consumo de
combustible fósiles con combustibles alternativos (Residuos). Fuente: CSI GNR database
• En México, una empresa de cemento coprocesó 180’000 t de la Fracción
Inorgánica del Residuo Sólido Urbano (2016) Fuente: Congreso Técnico FICEM
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GIRSU: La recolección de flujos de
residuos separados hace que la
utilización de los tratamientos para
WtE sea más viable
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Incineración de RSU: Ejemplo 150,000 t/a, 1 línea de horno, inversión
inicial 30 – 75 millones € (cifras indicativas)
RSU mixtos o CDR con
PCI > 7 MJ/kg Electricidad neta
para vender
Cal
or d
e
dese
cho
Em
isio
nes
Eficiencia de
generación de
electricidad 20%
Requiere disposición final segura
Sin mercado o alta
contaminación requiere
disposición final
Requiere altos estándares de límites
de emisiones y nivel del monitoreo
Ni, Pb, Zn, Cr etc.
Hg
Operación requiere
habilidades técnicas y
gerenciales bien
desarrolladas
Requiere alto nivel de
GIRSU con separación de
flujos de residuos
Tarifa Costos de capital Costos de operación Costos totales Ingresos40 - 80 €/t 42 - 90 €/t 20-35 €/t 42 - 90 €/t 2 - 10 €/t
Filtrar Hg
Escoria (25%
de RS
U)
Ceniza volante
Aguas contaminadas de tratamiento
emisiones al aire requiere tratamiento de
agua
800 – 950 °C
Aguas
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Coprocesamiento de CDR: 50,000 t/a, inversión de 2 – 25 millones €
incluyendo pre-procesamiento en un planta moderna que ya existe (cifras indicativas)
RSU
mixto Cemento (ceniza
y metales
incorporados)
Em
isio
nes
Eficiencia térmica
85-95%
Limitaciones técnicas y
ambientales de Cl, S,
Cr etc., en las entradas
limitar Hg
Requiere obtener CDR homogéneos
con una característica definida para
asegurar una combustión controlada
y la calidad del cemento
Destrucción completa de
sustancias orgánicas tóxicas
por la característica del
proceso
pre-
procesamiento CDR PCI 10 -
15 MJ/kg
1400 – 2000 °C
Tarifa Costos de capital Costos de operación Costos totales Ingresos (sustitución combustibles fósiles)
19 - 40 €/t 10 - 25 €/t 10 - 20 €/t 20 - 45 €/t 1 - 5 €/t
No emisiones adicionales
Requiere altos estándares de limites
de emisiones y nivel del monitoreo
Piedras
Reciclado
s
Mat
eria
prim
a y
com
bus-
tible
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Pirólisis y gasificación de RSU: 250,000 t/a, 1 línea de horno,
inversión 180 – 120 millones € (cifras indicativas)
gas de síntesis,
combustóleo,
carboncillo o
coque
Em
isio
nes
Requiere disposición
final segura
Menor de volumen de emisiones,
requiere altos estándares de limites
de emisiones y nivel del monitorio
flujos de residuos
especiales
Operación requiere un buen
entendimiento de la composición de los
residuos entrantes y del proceso.
Requiere alto nivel de
GIRS con separación de
flujos de residuos
Se registran experiencias
limitadas para RSU
Tarifa Costos de capital Costos de operación Costos totales Ingresos63 - 80 €/t 35 - 45 €/t 30 - 40 €/t 65 - 85 €/t 2 - 5 €/t
Filtrar Hg
Ni, Pb, Zn, Cr etc.
Pi. 250-700 °C
Gas. 500 -1600°C
Aguas
Ceniza
volanteAguas contaminadas de
tratamiento de emisiones al
aire requiere tratamiento de
agua
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Ejemplo legislativo: Directiva 2010/75/UE sobre las emisiones
industriales - Mejores técnicas disponibles (MTD)
• MTD documentos (ingles BREF) para incineración de residuos y tratamiento de residuos
• MTD para el diseño de una instalación, operación, reducción de emisiones, monitoreo de emisiones.
• Valores límite de emisiones asociados a las MTD – base para los permisos de operación
Ejemplo MTD 26: reducción de emisiones de polvo y metales en borrador 2017 de BREF para
incineración
Parámetro valores límites
asociados a
MDT(mg/Nm3)
MTD Comentario
polvo 2–5 precipitador electrostático,
filtro de manga, lavador
húmedo, inyección de
sorvente, combinaciones de
los MTD
Inversión de varios millones
por tecnología, consumo de
energía y material, por
operación depende de la
tecnología
Cd + Tl 0.01–0.02
Sb + As + Pb + Cr + Co
+ Cu+ Mn + Ni + V
0.05–0.3
http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/
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Ejemplo de financiamiento WTE: Efecto de incrementar los
impuestos para disposición final en Inglaterra
2015 todas las
tecnologías competitivas
~ 100 – 120 €/t
SRF= CDR
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Ejemplo de financiamiento para coprocesamiento: El atractivo económico depende
de la tarifa para RSU y el precio por coque de petróleo
Fuente: Nueva guía para coprocesamiento
Desarrollo del precio por coque
de petróleo de 2001 hasta 2017
Costos del coque de petróleo a la entrada al horno (US$/t) (~130% del mercado)
Tari
fa p
ara
RS
U
pre
-sep
arad
o (
US
$/t)
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Fuente: www.kebag.ch/
Planta de incineración
Estación de transferencia RSU
Disposición final escoria
Estación de transferencia escoria
Ejemplo de incineración: KEBAG en Zuchwil, Suiza
• Capacidad 240’000 t/a
• 1’200 km2
• 184 municipios
• 500’000 personas
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Ejemplo de incineración: KEBAG, flujo de energía en 2017
VaporPérdidas
Venta de electricidad 17.2%
Venta de calor 14.1%
Fuente: www.kebag.ch/
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autoconsumo
220 kt de
residuos
50% de la energía vendida es
renovable y recibe una
bonificación
55 kt de escoria y cenica
volante
Ingreso:
135 t/€Ingreso:
17 €/t
Costos de transporte y
disposición final 50 €/tCostos de capital: 75 €/t Costos de operación y
mantenimiento: 27 €/t
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Ejemplo de planificación y comunicación: Proyecto KEBAG para
reemplazar una planta vieja de incineración
Proceso de planificación ha empenzado
El director de la Secretaria de Medio Ambiente explica el
procedimiento
En junio de 2016 cada quien puede dar propuestos de cambio
Operador: KEABAG , Accionarios: 150 municipios
No se plantea un incremento de las tarifas para basura
En enero de 2017 la planeación esta disponible para apelación
Argumentos para la realización del proyecto
Inversión ~ 400 millones €, KEBAG paga 30% de los cotos, el
resto los accionarios
Fuente: www.kebag.ch/
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Ejemplo de comunicación de averías y emisiones: Transparencia en los
reportes anuales de la KEBAG
• Valores para Dioxinas y Fueranas en la línea
1 cerca de los limites de 0.1 ng I-TEQ /Nm3
• Secretaría de Medio Ambiente obliga a
KEBAG a un monitoreo más profundo.
% d
e v
alo
r lim
iteImpacto al medio
ambiente
24.04.17 Las NOx excedieron
los límites hasta que el
sistema sustituto fue
activado.
bomba para inyectar
amonio averiada
Descripción de 20 averías en
2017
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Resumen
• En comparación con la incineración y la pirolisis el coprocesamiento de CDR en una
planta de cemento no genera emisiones adicionales y es menos costoso para los
municipios en la región
• Sin embargo, la incineración, la pirólisis y el coprocesamiento son complementarios
por la variedad de los materiales no reciclables que requieren tratamiento térmico.
• Aplicar las mejores técnicas disponibles para reducir emisiones es costoso, pero es
un requisito para asegurar altos estándares de medio ambiente.
• Incrementar las tarifas para rellenos sanitarios es una clave para que WtE sea más
viable.
• Una comunicación transparente sobre costos, emisiones, averías etc. es una base
para generar confianza en los ciudadanos en WtE.
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Gracias por su interés
Publicado por: Deutsche Gesellschaft für Internationale
Zusammenarbeit (GIZ) GmbH, mayo del 2017
Proyecto de asesoría: Conceptos para la Gestión
Sustentable de Residuos Sólidos y la Economía Circular
Autores: Dieter Mutz, Dirk Hengevoss, Christoph Hugi,
Thomas Gross de la Universidad de Ciencias y Artes
Aplicadas del Noroeste de Suiza (FHNW).
Editado por: Daniel Hinchliffe, Johannes Frommann y
Ellen Gunsilius de GIZ.
Disponible:
ttps://www.giz.de/en/downloads/Guia%20GIZ%202017%
20WasteToEnergy%20-%20SP.pdf