Tecnologías y oferta de Condorchem Envitech

Existen diferentes tratamientos de los residuos mediante los cuales se puede llevar a cabo la valoración energética. El tratamiento más conveniente depende de forma directa del tipo de residuo y de su composición química. Así, en términos generales, los procesos utilizados por Condorchem Envitech son los siguientes:

Biometanización

La biometanización es un proceso biológico en el que, en ausencia de oxigeno y a lo largo de varias etapas en las que intervienen una población heterogénea de microorganismos, se consigue transformar la fracción más degradable de la materia orgánica en biogás, una mezcla de gases formada principalmente por metano y dióxido de carbono y por otros gases en menor proporción (vapor de agua, CO, N2, H2, H2S, etc.).

El biogás es una fuente de energía al ser un gas combustible de elevada capacidad calorífica (5.750 kcal/m3), lo que permite su aprovechamiento energético en motores de cogeneración, calderas y turbinas (generando electricidad, calor o como biocarburante).

El tipo de material a digerir influye en gran medida en el rendimiento y en la composición del biogás obtenido. Para una producción máxima es preferible utilizar residuos ricos en grasas, proteínas e hidratos de carbono ya que su degradación conlleva la formación de cantidades importantes de ácidos grasos volátiles, precursores del metano.

La biometanización es un proceso adecuado para el tratamiento y valoración de residuos agrícolas, ganaderos y urbanos, así como para la estabilización de fangos procedentes del tratamiento de aguas residuales urbanas.

Pirólisis

La pir√≥lisis es la degradaci√≥n t√©rmica de un material en ausencia de ox√≠geno a√Īadido, por lo que la descomposici√≥n se produce mediante calor, sin que se produzcan las reacciones de combusti√≥n. Las caracter√≠sticas b√°sicas de dicho proceso se detallan a continuaci√≥n:

  • El √ļnico ox√≠geno presente es el contenido en el residuo a tratar.
  • Las temperaturas de trabajo, oscilan entre los 300 ¬ļC y los 800 ¬ļC.
  • Como resultado del proceso se obtiene un:
    • Gas de s√≠ntesis, cuyos componentes b√°sicos son CO, CO2, H2, CH4¬†y compuestos m√°s vol√°tiles procedentes del cracking de las mol√©culas org√°nicas, conjuntamente con las ya existentes en los residuos.
    • Residuo l√≠quido, compuesto b√°sicamente por hidrocarburos de cadenas largas como alquitranes, aceites, fenoles, o ceras, formados al condensar a temperatura ambiente.
    • Residuo s√≥lido, compuesto por todos aquellos materiales no combustibles, los cuales o bien no han sido transformados o proceden de una condensaci√≥n molecular con un alto contenido en carb√≥n, metales pesados y otros componentes inertes de los residuos.
  • Al no darse la reacci√≥n de oxidaci√≥n de los compuestos m√°s vol√°tiles, el poder calor√≠fico del gas de s√≠ntesis procedente del proceso de pir√≥lisis llega a oscilar entre 10 y 20 MJ/Nm3.

Las bajas temperaturas de trabajo provocan una menor volatilización de carbono y otros contaminantes precursores en la corriente gaseosa, como metales pesados o dioxinas. Por esto, los gases de combustión necesitarán teóricamente un tratamiento menor para cumplir los límites mínimos de emisiones fijados en la Directiva de incineración. Los compuestos que no se volatilicen, permanecerán en los residuos de la pirólisis y necesitará ser gestionado adecuadamente.

Para poder tratar los residuos mediante pirólisis, se deben cumplir una serie de requisitos. Sin embargo, es difícil definir la tipología de residuos considerados como adecuados o inadecuados, dado que está muy relacionado con el tipo de reactor usado y de las condiciones de operación. Básicamente, se consideran como residuos más aptos: papel, cartón, astillas de madera, residuos de jardín y algunos plásticos seleccionados. No son admisibles los residuos voluminosos, los metales, los materiales de construcción, los residuos peligrosos, vidrio y algunos plásticos, como el PVC.

Gasificación

La gasificación es un proceso de oxidación parcial de la materia, en presencia de cantidades de oxígeno inferiores a las requeridas estequiométricamente. En términos generales, las características para el proceso de gasificación de una corriente de residuos, son las siguientes:

  • Se usa aire, ox√≠geno o vapor como fuente de ox√≠geno, y en ocasiones como portador en la eliminaci√≥n de los productos de reacci√≥n.
  • La temperatura de trabajo es t√≠picamente superior a los 750 ¬ļC.
  • Las reacciones qu√≠micas producidas en este proceso son de dos tipos: de cracking molecular, la temperatura provoca la rotura de los enlaces moleculares m√°s d√©biles originando mol√©culas de menor tama√Īo, generalmente hidrocarburos vol√°tiles, y de reformado de gases, estas reacciones son espec√≠ficas de los procesos de gasificaci√≥n y en ellas suele intervenir el vapor de agua como reactivo.
  • Como resultado del proceso de gasificaci√≥n se obtiene un:
    • Gas de s√≠ntesis, compuesto principalmente por CO, H2, CO2, N2¬†(si se emplea aire como gasificante) y CH4 en menor proporci√≥n. Como productos secundarios se encuentran alquitranes, compuestos halogenados y part√≠culas.
    • Residuo s√≥lido, compuesto por materiales no combustibles e inertes presentes en el residuo alimentado; generalmente contiene parte del carbono sin gasificar. Las caracter√≠sticas de este residuo son similares a las escorias de los hornos en las plantas de incineraci√≥n.
    • La cantidad, composici√≥n y poder calor√≠fico de los gases procedentes de la gasificaci√≥n depender√° de la composici√≥n de los residuos, de la temperatura y de las cantidades de aire y vapor utilizadas.

El gas de síntesis obtenido en el proceso de gasificación tiene potencialmente varios usos:

  • Como materia prima para la producci√≥n de compuestos org√°nicos, como la s√≠ntesis directa de metanol, amon√≠aco, o para su trasformaci√≥n en hidr√≥geno mediante el reformado con vapor o el reformado catal√≠tico.
  • Como combustible en los procesos de producci√≥n de energ√≠a el√©ctrica mediante ciclos t√©rmicos distintos a los de vapor de agua, ya sean ciclos combinados o simples, en turbinas de gas o motores de combusti√≥n interna.
  • Como combustibles en calderas tradicionales o en hornos.

En cuanto a los residuos m√°s apropiados, la gasificaci√≥n tambi√©n tiene la restricci√≥n de poder tratar s√≥lo algunos materiales espec√≠ficos. Las caracter√≠sticas del combustible alimentado deben asegurar como m√≠nimo que contenga el m√≠nimo de inertes y de componentes muy h√ļmedos, tenga un tama√Īo de part√≠cula comprendido entre 80 y 300 mm, contenga una cantidad de carbono suficiente para poder llevarse a cabo las reacciones del proceso de gasificaci√≥n, no contener sustancias peligrosas y, si es posible, que tenga un elevado poder calor√≠fico.

Incineración

En la incineración tiene lugar la combustión, reacción química que se basa en una oxidación térmica total en exceso de oxígeno. Las características generales de la incineración de residuos, son las siguientes:

  • Se requiere un exceso de ox√≠geno respecto al estequiom√©trico durante la combusti√≥n, para asegurar una completa oxidaci√≥n.
  • La temperatura de combusti√≥n est√°, t√≠picamente, comprendida entre los 850 ¬ļC y 1.100 ¬ļC despu√©s de la √ļltima inyecci√≥n de aire secundario, en funci√≥n de la composici√≥n en compuestos halogenados del residuo a tratar.
  • Como resultado del proceso de incineraci√≥n se obtiene:
    • Gases de combusti√≥n, compuesto principalmente por CO2, H2O, O2¬†no reaccionado, N2¬†del aire empleado para la combusti√≥n y otros compuestos en menores proporciones procedentes de los diferentes elementos que formaban parte de los residuos. Los componentes minoritarios presentes depender√°n de la composici√≥n de los residuos tratados. As√≠ pues, pueden contener gases √°cidos derivados de reacciones de hal√≥genos, azufre, metales vol√°tiles o compuestos org√°nicos que no se hayan oxidado. Finalmente, los gases de combusti√≥n contendr√°n part√≠culas, que son arrastradas por los gases.
    • Residuo s√≥lido, compuesto fundamentalmente por escorias inertes, cenizas y residuos del sistema de depuraci√≥n de los gases de combusti√≥n.

El proceso global convierte pr√°cticamente toda la energ√≠a qu√≠mica contenida en el combustible en energ√≠a t√©rmica, dejando una parte de energ√≠a qu√≠mica sin convertir en gas de combusti√≥n y una muy peque√Īa parte de energ√≠a qu√≠mica no convertida en las cenizas. El aprovechamiento del calor de ese proceso se realiza mediante la generaci√≥n de vapor de agua recalentado, con rendimientos t√©rmicos del orden del 80%, debido a las p√©rdidas calor√≠ficas tanto en el horno como en la caldera y por la temperatura m√≠nima de salida de los gases de combusti√≥n de la caldera de recuperaci√≥n.

Los procesos de incineración son muy flexibles en cuanto a combustibles heterogéneos, por lo que pueden tratar RSU, residuos industriales, residuos peligrosos, lodos de depuradoras o residuos hospitalarios.

Generación de plasma

El plasma es un estado de la materia, formado a partir de un gas sometido a altas temperaturas y en el cual prácticamente todos los átomos han sido ionizados. El resultado es un fluido formado por una mezcla de electrones, iones y partículas neutras libres, siendo en conjunto eléctricamente neutro, pero conductor de la electricidad.

Las características que definen este proceso son las siguientes:

  • La generaci√≥n de plasma se realiza al hacer fluir de un gas inerte a trav√©s de un campo el√©ctrico existente entre dos electrodos, form√°ndose el denominado arco de plasma.
  • Las temperaturas de trabajo var√≠an entre 5.000 ¬ļC y 15.000 ¬ļC.
  • En el seno del gas se producen las siguientes reacciones: disociaci√≥n de √°tomos, p√©rdida de electrones de las capas externas y formaci√≥n de part√≠culas cargadas positivamente.
  • El fundamento del proceso es el siguiente: si un gas se halla en las condiciones anteriores y se introduce en un campo el√©ctrico se generar√° una corriente el√©ctrica, formada por los electrones libres dirigi√©ndose al polo positivo del campo el√©ctrico, y las part√≠culas positivas hacia el negativo. Esta corriente el√©ctrica determina una resistividad y, por tanto, una transformaci√≥n en calor que depende de la intensidad el√©ctrica. De este modo, aumentando la intensidad del campo el√©ctrico se aumenta la intensidad electr√≥nica y cati√≥nica, la transformaci√≥n en calor y la temperatura del gas.
  • Este proceso tiene como l√≠mite pr√°ctico la resistencia mec√°nica y t√©rmica de los electrodos.

El plasma, como método térmico para el tratamiento de residuos, presenta tres posibilidades:

    • Tratamiento de gases peligrosos, los cuales se someten a las temperaturas de trabajo, destruyendo as√≠ su estructura molecular. Un ejemplo claro, es la aplicaci√≥n para la destrucci√≥n de PCBs, dioxinas, furanos, pesticidas, etc.
    • Vitrificaci√≥n de residuos peligrosos, tanto para los residuos org√°nicos, destruyendo su estructura molecular, como para los inorg√°nicos, mediante la fusi√≥n de los mismos dentro de una masa v√≠trea. Despu√©s de enfriar y solidificar la masa fundida, los residuos permanecen f√≠sicamente capturados dentro de la masa v√≠trea, y por tanto se convierten en un s√≥lido inerte, minimizando sus posibilidades de lixiviaci√≥n.
    • Gasificaci√≥n por plasma, en la que se utiliza como fuente de calor la energ√≠a t√©rmica contenida en el propio plasma a partir de la energ√≠a (normalmente el√©ctrica) consumida para la generaci√≥n del mismo. De esta forma, se obtiene como productos finales: un gas, compuesto fundamentalmente por mon√≥xido de carbono e hidr√≥geno, y un residuo s√≥lido, consistente en una escoria inerte generalmente vitrificada.

Como resultado de las pruebas realizadas en planta piloto, esta tecnología podría llegar a tratar una amplia variedad de los residuos, como RSU, residuos industriales, biomasa, residuos sanitarios, de desguaces de vehículos, neumáticos, plásticos, residuos especiales, etc.

Concepto (necesidad y beneficios)

De acuerdo con la jerarquía de los residuos, que establece el tipo y prioridad de tratamiento que debe recibir un residuo, cuando la reutilización y el reciclado no son posibles, la valorización debe ser tenida en cuenta.

La ‚Äúvalorizaci√≥n‚ÄĚ consiste en cualquier operaci√≥n cuyo resultado principal sea que el residuo sirva a una finalidad √ļtil al sustituir a otros materiales que de otro modo se habr√≠an utilizado para cumplir una funci√≥n particular, o que el residuo sea preparado para cumplir esa funci√≥n, en la instalaci√≥n o en la econom√≠a en general.
Para la valorización energética, la utilización principal del residuo será como combustible u otro modo de producir energía.

Mediante la valorización energética se reduce drásticamente el volumen de los residuos a la vez que se genera energía, habitualmente, energía eléctrica y energía térmica. La energía se autoconsume en la propia actividad, por lo que al ahorro económico derivado de la gestión de los residuos se le suma el ahorro en la compra de electricidad.