Basura que se convierte en energía
Una investigación demuestra que algunos residuos domésticos e industriales son aptos para hacer pélets que se transforman en gas para usarlo como fuente de calor.
Jorge Arenales, doctor en Ingeniería Química y Ambiental .-E. M.
La recuperación energética de residuos no reciclables con contenido en materiales plásticos se ha convertido en una alternativa viable a la mera eliminación de residuos vía vertedero o incineración. Ante las nuevas normativas europeas, cada vez más restrictivas, en lo que se refiere a la eliminación en vertedero de residuos, se abre la posibilidad de aprovechar estos residuos para la producción de combustibles aptos para su transformación energética en instalaciones de conversión térmica, como gasificación.
El investigador Jorge Arenales ha realizado un estudio en el Centro de Desarrollo de Energías Renovables (CEDER), dependiente del Ciemat, ubicado en Lubia (Soria), para demostrar la viabilidad técnica de emplear estos residuos como combustibles y transformarlos en energía.
Para realizar esta investigación, Arenales obtuvo unos combustibles sólidos recuperados (CSR), en forma de pélets, a través de residuos de origen doméstico y de origen industrial. Los primeros eran una mezcla de varias fracciones de rechazo de basura orgánica y de la clasificación de la selección de envases de plástico, ambos llevados generados en una planta de tratamientos de residuos sólidos de Tudela (Navarra), que da servicio a la Mancomunidad de la Ribera Baja, que no entran en el reciclaje y que al final terminan en un vertedero. Los residuos de origen industrial procedían de los rechazos del papelote de entrada de una papelera, ubicada en Fuenlabrada (Madrid), así como de los lodos que se generaban en el proceso.
Con este tipo de residuos, Arenales elaboró, en un proceso de peletización, un combustible sólido para transformarlo en un gas de características renovables y de composición adecuada que permite sustituir a combustibles gaseosos de origen fósil, como el gas natural, y que puede ser empleado como fuente de calor.
Los resultados de toda la investigación son «bastante prometedores», explica Arenales, quien señala que el gas que se obtiene puede ser empleado como fuente de calor por parte de las propias empresas que generan este tipo de residuos.
El proceso de obtención del combustible gaseoso a partir de este tipo de residuos se hizo en varios pasos en las instalaciones y en las plantas piloto de gasificación que tiene el CEDER, centro integrado en el departamento de Energía del Ciemat, organismo adscrito al Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades.
La investigación arrancó con la caracterización de las fracciones de residuos de partida que se iban a utilizar, tanto las domésticos como las industriales, así como con el estudió de la normativa europea en vigor en relación con los combustibles sólidos recuperados. Los residuos empleados para la investigación se engloban dentro del combustible sólido recuperado ya que son residuos no peligrosos que se pueden emplear como combustible en procesos de combustión.
Respecto a las fracciones residuales de origen doméstico, éstas fueron analizadas suministrándose datos relevantes sobre la procedencia de cada una de ellas, su caracterización y su idoneidad o no como materia prima en la producción de combustibles. Los estudios englobaron desde análisis cuantitativos del residuo a la determinación del contenido en biomasa del mismo. Todo ello permitió obtener un pélet adecuado para someterlo al proceso de gasificación. Arenales reconoce que se tuvieron que realizar numerosos ensayos «para obtener un combustible sólido con la dureza adecuada», explica el investigador, ya que en algunos de estos ensayos se observaron fundidos de material plástico. A su vez explica que «la calidad del pélet se mide por su durabilidad y por la densidad a granel que tiene».
Los residuos fueron sometidos a un proceso de peletización que fue estudiado a través de una matriz plana, donde se modificó la relación de compresión con objeto de optimizar el producto peletizado. En cuanto a las fracciones residuales procedentes de la industria papelera, éstas fueron estudiadas en distintos turnos de trabajo para conocer la variabilidad del material. Al igual que ocurrió con el residuo de origen doméstico, se analizó química y físicamente para su posterior empleo como materia prima en la producción de combustibles, dando lugar a cuatro tipos de combustibles obtenidos a través de una mezcla de residuos con alto contenido en material plástico y distintas cargas de lodos (entre el 5% y el 35%).
El pélet que se obtuvo de los residuos domésticos mostró bajo contenido en mercurio, moderado de cloro, alto poder calorífico y bajo riesgo ambiental. Los cuatro tipos de pélets que se obtuvieron a través de los residuos industriales también tenía bajo contenido en mercurio, con lo que los riesgos ambientales también eran bajos y con poderes caloríficos semejantes al de una biomasa convencional.
En definitiva, tras los ensayos se consiguió un combustible sólido, a través de un proceso de peletización, cercano a los 600 kilogramos por metro cúbico de densidad a granel y superior a un 95% de durabilidad que lo hicieron apto para su aprovechamiento energético con el objetivo de obtener el gas final.
Este combustible sólido es el que se utilizó para alimentar las plantas piloto del CEDER y quemarlo para obtener el gas. El investigador hizo uso de dos tipos de plantas (un lecho fluidizado burbujeante y un lecho fluidizado circulante). Se emplearon tanto los pélets procedentes de los residuos domésticos como los cuatro que se obtuvieron de los residuos industriales. Respecto a estos últimos, Arenales puntualiza que se eligieron los residuos de una papelera porque esta industria genera bastante toneladas de lodos en su proceso industrial que antes de la crisis los aprovechaban y ahora no, « se nos ocurrió que se podría obtener un combustible a partir de estos residuos y hemos comprobado que se han podido gasificar bien y los resultados han sido aceptables», agrega.
Concretamente, en los ensayos con los residuos industriales se comprobó que el pélet que tenía una mayor composición de lodos de la papelera mejoraba su calidad, en cuanto a poder calorífico. El gas final resultante está compuesto por metano, monóxido de carbono, hidrógeno y dióxido de carbono, «con cierto poder combustible», explica Arenales, doctor en Ingeniería Química y Ambiental, y apto para ser empleado como fuente de calor en los procesos de las industrias que generan este tipo de residuos.
Este estudio ha mostrado la aplicabilidad de los residuos no susceptibles de reciclaje en la producción de combustibles secundarios. «La producción de combustibles sólidos recuperados, en forma de pélets, es adecuada para recuperación energética y esto puede abrir nuevas expectativas en la gestión de residuos evitando su eliminación o depósito en vertedero», explica Jorge Arenales, quien indica que toda esta investigación también deja abierta la posibilidad de conseguir un gas más limpio que se puede emplear para obtener energía eléctrica, en lugar de térmica, pero para ello se debe usar otro agente gasificante en el proceso que aumente el poder calorífico del gas del proceso final obtenido.