Anexo 5.2- Alternativas de tratamiento de la FR by medio ambiente navarra

PLAN INTEGRADO DE GESTIÓN DE RESIDUOS DE NAVARRA 2025

ANEXO 5.2 - ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO DE LA FR

BORRADOR CONSOLIDADO 29 FEBRERO 2016

ÍNDICE

OBJETO ................................................................................................................................. 1

ALCANCE............................................................................................................................... 1

DESARROLLO INDIVIDUAL DE TECNOLOGÍAS....................................................................... 2 3.1.

TÉCNICAS PRETRATAMIENTO Y ESTABILIZACIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA ........... 2

3.1.1.

Tratamientos Mecánico-Biológicos (Tmb)............................................................................3

3.1.1.1.

Estabilizacion Aerobia...........................................................................................................3

3.1.1.2.

Digestión anaerobia..............................................................................................................5

3.1.1.3.

Conclusiones de los TMB ......................................................................................................7

3.1.2.

Tratamientos Biológico-Mecánicos (tbm) ............................................................................8

3.1.2.1.

Biosecado .............................................................................................................................8

3.1.2.2.

Autoclave............................................................................................................................10

3.1.2.3.

Biorreactores ......................................................................................................................12

3.1.2.4.

Conclusiones de los TBM ....................................................................................................14

3.1.3.

Obtencion de CDR/CSR.......................................................................................................16

3.2.

TÉCNICAS DE VALORIZACIÓN ENERGÉTICA ............................................................... 19

3.2.1.

Procesos Térmicos ..............................................................................................................20

3.2.1.1.

Incineración ........................................................................................................................20

3.2.1.2.

Gasificación.........................................................................................................................22

3.2.1.3.

Gasificación por plasma......................................................................................................24

3.2.1.4.

Pirólisis................................................................................................................................26

3.2.1.5.

Comparativa entre procesos térmicos de valorización energética ....................................28

3.2.2.

Procesos no térmicos .........................................................................................................29

3.2.2.1.

Producción de combustibles líquidos .................................................................................29

3.2.3.

Conclusiones de la valorización energética ........................................................................31

3.3. 3.3.1.

VERTEDERO DE RESIDUOS ......................................................................................... 31 Concepto de pretratamiento..............................................................................................32

3.3.2.

“Vertido cero” como concepto...........................................................................................33

3.3.3.

Impactos ambientales de un vertedero..............................................................................34

3.3.4.

Coste de gestión y Tarifa de vertido ...................................................................................35

CONCLUSIONES PRELIMINARES ......................................................................................... 36

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y FUENTES DE INFORMACIÓN.......................................... 38

ANEXOS Anexo 1 – Tecnología Biocubi (Biosecado) Anexo 2 – Tecnología Geiserbox (Autoclave) Anexo 3 – Biorreactores rotativos en ecoparc 1 de Barcelona Anexo 4 – Cuadro resumen de tecnologías

1. OBJETO El Plan Integrado de Gestión de Residuos de Navarra (PIGRN 2010-2020) contempla la implantación de una instalación de valorización energética mediante tecnología de incineración para ofrecer tratamiento a la fracción resto (FR) generada en toda la Comunidad Foral de Navarra, tras la recogida selectiva de la fracción orgánica (FORS), así como a los rechazos de tratamiento de selección de envases, de materia orgánica y a residuos industriales no peligrosos no reciclables. Sin embargo, pese a que el Plan está vigente, esta alternativa de gestión ha sido rechazada política y socialmente, por lo que el objeto del presente informe es recopilar información sobre las principales alternativas y tecnologías de tratamiento que se utilizan actualmente o están en proceso de desarrollo para su posible aplicación a la FR generada en Navarra, desde un punto de vista técnico, ambiental y en la medida de lo posible, económico, de forma que sirva como punto de partida para el análisis de la mejor alternativa para la FR.

2. ALCANCE Para una adecuación de la información a tener en cuenta en el análisis de cada una de las alternativas, principalmente la cantidad total y composición de los residuos, se han tenido en cuenta las previsiones de generación de la fracción resto realizadas para 2020 y 2030, 100.000 t y 70.000 t respectivamente. Aunque el estudio se centra en la búsqueda de alternativas para la fracción resto, también se contempla el tratamiento de otras fracciones potencialmente valorizables como los rechazos de las plantas de selección. Se ha realizado una búsqueda de información en bibliografía técnica a nivel nacional e internacional con el objeto de conocer el estado del arte de las diferentes tecnologías aplicables para el tratamiento de la FR. Este análisis se centra en: -

Describir los procesos de forma genérica, las especificaciones de entrada en cuanto a capacidad y tipología de residuos tratados, así como las principales ventajas e inconvenientes del proceso.

El grado de implantación a escala industrial o piloto y a nivel nacional, europeo o internacional.

La adecuación de las tecnologías a la cantidad de FR generada en Navarra.

Las alternativas que se han analizado se pueden englobar en 2 grupos: 1.

Pretratamiento y estabilización de la materia orgánica: -

Tratamientos Mecánicos-Biológicos (TMB) o

Estabilización aerobia

Digestión anaerobia

Tratamientos Biológicos – Mecánicos (TBM) o

Biosecado

Autoclave

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Biorreactores rotatorios

Obtención CDR/CSR

Valorización energética: -

Tratamientos térmicos o

Incineración

Gasificación

Gasificación por plasma

Pirólisis

Tratamientos no térmicos o

Producción combustibles líquidos

La distinción de las distintas tecnologías en 2 grupos diferenciados no implica que sean excluyentes. El tratamiento de los residuos puede combinar técnicas de ambos grupos, de hecho podría resultar la mejor forma para minimizar la cantidad de residuos destinados a vertedero. En el Anexo IV se muestra un cuadro-resumen con los aspectos más relevantes de las principales tecnologías descritas (estabilización aerobia, biometanización, biosecado, autoclave, obtención de CSR/ CDR, incineración, gasificación, pirólisis). Independientemente de la elección de una alterativa u otra, o de la combinación de varias, el tratamiento de la Fracción resto llevará siempre asociada una eliminación final de los rechazos obtenidos en un vertedero de residuos, por lo que se incluye un tercer grupo correspondiente a vertedero.

3. DESARROLLO INDIVIDUAL DE TECNOLOGÍAS 3.1. TÉCNICAS PRETRATAMIENTO Y ESTABILIZACIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA Estas técnicas están destinadas a estabilizar o higienizar los residuos generados, principalmente la materia orgánica, de modo que se obtenga un residuo que pueda ser depositado en vertedero sin contenido en material biodegradable, o pueda ser aprovechado en restauración de suelos. Se prepara el residuo con el objeto de provocar un cambio en sus propiedades físicas, químicas y/o morfológicas, adecuándolo de este modo para posteriores procesos de eliminación en cumplimiento de las condiciones del Real Decreto 1481/2001, de 27 de diciembre, por el que se regula la eliminación de residuos mediante depósito en vertedero. En este apartado se analiza de una forma más breve y concisa la estabilización aerobia, la digestión anaerobia y la obtención de CSR/CDR, ya que de estas técnicas se dispone de amplia información y experiencia sobre plantas en funcionamiento. Sí se considera de interés analizar con más detalle otras alternativas de más reciente estudio y aplicación como son el biosecado, autoclave, biorreactores rotatorios.

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3.1.1.

Tratamientos Mecánico-Biológicos (Tmb)

Para tratar la FR, la estabilización aerobia y la digestión anaerobia requieren una etapa de pretratamiento mecánico en la que se separa la materia orgánica de los materiales reciclables y no reciclables. Esta etapa mecánica puede aprovecharse para destinar los materiales no reciclables a la producción de CDR/CDR. 3.1.1.1.

Estabilizacion Aerobia

La denominación de estabilización aerobia en lugar de utilizar el concepto tradicional de compostaje se debe a que el producto obtenido tras la bioestabilización no puede ser considerado compost, según la Ley 22/2011, de 28 de julio, de residuos y suelos contaminados, por la que se establece que solo podrá ser denominado compost el producto resultante del tratamiento biológico de la Fracción Orgánica de Recogida Selectiva (FORS). Fundamento y definición La digestión o degradación aerobia es un proceso biológico por el cual la fracción orgánica de los residuos bajo condiciones de ventilación, humedad y temperatura estrictamente controladas y debido a la presencia del oxígeno del aire, es descompuesta por microorganismos transformándolo en un material estable. Por tanto, no es posible tratar la FR directamente, es necesario un pretratamiento mecánico para separar la materia orgánica de las otras fracciones reciclables y no reciclables contenidas en la FR. Por este motivo, en este estudio se analiza el conjunto de los 2 procesos, es decir, un tratamiento mecánico biológico (TMB). Durante el proceso se pueden distinguir dos etapas, una primera de digestión y una segunda de maduración. Aunque éstas tienen mecanismos de reacción variables y tiempos de tratamiento distintos, en ambos hay una emisión de CO2 y vapor de agua. Además existen otras emisiones minoritarias de compuestos orgánicos volátiles (COV’s) presentes en la materia orgánica, siendo las responsables de los malos olores. Tras el proceso, el bioestabilizado resultante puede ser destinado a vertedero, en la mayoría de los casos debido a su alto contenido en impropios, o a recuperación paisajística como sustitutivo de tierra natural, dependiendo de si su caracterización cumple con la normativa vigente. Esquema de entradas y salidas Dado que para tratar la fracción resto mediante esta tecnología es necesario una separación mecánica previa, se muestra un diagrama de proceso de un tratamiento mecánico-biológico mediante estabilización aerobia de la materia orgánica. Este procedimiento puede realizarse aplicando diferentes técnicas, según el tipo de instalación en la que se realice el proceso de estabilización. Entre las distintas técnicas que se pueden utilizar podemos destacar como las más importantes la estabilización aerobia en pilas, en túneles cerrados, en volteadoras móviles con nave cerrada o en volteadoras automáticas sobre carros en nave cerrada. A pesar de las diferencias técnicas todas se pueden englobar siguiendo el mismo esquema general:

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T. Mecánico

T. Biológico

FR Aire

Recepción Separación de

ESTABILIZACION AEROBIA

impropios Materiales recuperados (reciclado)

Agua

Gases

Lixiviados

Recuperación paisajística (R10)

Afino

Rechazos

Bioestabilizado

Vertedero

Rechazos

R1/CDR

Grado de desarrollo e implantación En España, los procesos de estabilización aerobia son técnicas ampliamente implantadas para el tratamiento de la materia orgánica de los residuos. La mayoría de las plantas existentes tratan la fracción resto + la materia orgánica, material procedente del modelo de recogida en 4 contenedores, es decir, sin recogida selectiva de materia orgánica (FORS), sometiéndola a un proceso de triaje, por el que se separa la fracción orgánica destinada a estabilización y los materiales recuperables para su reciclaje. Según datos del MAGRAMA, referidos al año 2011, en España existen 62 plantas que utilizan esta tecnología. Según las cantidades de generación de fracción resto previstas en 2020 y 2030, 100.000 t y 70.000 respectivamente, se mencionan como ejemplo, por su similitud en capacidad: -

En Vélez de Benaudalla (Granada) con 73.000 t anuales

La planta de tratamiento de residuos urbanos de Villena (Alicante) que trató 65.000 t.

En Canarias, en el Complejo Medioambiental de Arico se trataron cerca de 99.000 t

El Centro de tratamiento de residuos urbanos de Torija (Guadalajara) procesó 97.000 t

El Centro de tratamiento de residuos urbanos de Toledo tuvo una entrada de 102.000 t

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3.1.1.2.

Digestión anaerobia

Fundamento y definición La digestión anaerobia, también denominada biometanización, consiste en un proceso biológico de degradación de materia orgánica en ausencia de oxígeno en el que intervienen una población de microorganismos heterogénea, de modo que se obtienen dos productos: biogás y digestato. El biogás es un gas combustible de elevada capacidad calorífica compuesto principalmente por metano CH4 y dióxido de carbono CO2. Dependiendo de los residuos de entrada puede contener también trazas de disulfuro de hidrógeno H2S, siloxanos y COV’s (compuestos orgánicos volátiles). Puede ser utilizado para su valorización energética en motores de cogeneración, en calderas o en turbinas para obtener energía eléctrica, aunque también se puede utilizar para producir calor o biocarburantes. El digestato es el componente obtenido tras la extracción del biogás que tras pasar por un proceso de estabilización aerobia podría utilizarse como fertilizante si su caracterización cumple con lo exigido en la normativa vigente o destinarse a vertedero, lo que suele ocurrir en la mayoría de los casos debido a su alto contenido de impropios. Esta tecnología, para el caso de la fracción resto, requiere una etapa previa de acondicionamiento del residuo. Normalmente consiste en una separación mecánica de impropios y una adecuación del tamaño de partícula para intentar evitar al máximo problemas mecánicos (obturaciones, incrustaciones en los digestores, etc.). Por ello, se describirá los 2 procesos en conjunto, como tratamiento mecánicobiológico (TMB). Existen dos vías distintas para el tratamiento de residuos mediante biometanización. Esta diferenciación tiene que ver con el contenido en sólidos de la fracción que alimenta el digestor: -

Vía húmeda: cuando el residuo contiene una humedad superior al 80%. Requieren mayor aporte de energía para calentar, bombear y extraer el agua utilizada.

Vía seca: si el contenido de humedad es menor del 80%. Requiere menor aporte energético, por tanto en el balance final hay más cantidad de energía exportable a la red.

Esquema de entradas y salidas Dado que para tratar la fracción resto mediante esta tecnología es necesario una separación mecánica previa, se describirá el proceso como un tratamiento mecánico-biológico mediante digestión anaerobia de la materia orgánica. A continuación se muestra un esquema general para el proceso de digestión anaerobia.

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T. Mecánico

T. Biológico Energía térmica Tratamiento del biogás

Recepción y separación de impropios

Biogás DIGESTOR Digestato Deshidratación

Rechazo

Valorización Electricidad

Bioestabilización

Materiales

Vertedero

recuperables Agua

(reciclado)

Vertedero

Afino

Bioestabilizado

Rechazo

Recuperación paisajística (R10)

R1/CDR

Grado de desarrollo e implantación A pesar de que se obtienen mejores rendimientos con el tratamiento de otras fracciones (fracción orgánica de recogida selectiva, de origen animal, vegetal, etc.) actualmente también se utiliza la biometanización para tratar la materia orgánica procedente de fracción resto, siendo imprescindible un pretratamiento de separación mecánica. A nivel europeo, el país con mayor número de plantas es Alemania, 85 en total, seguido por España con 24 y Francia con 8. Sin embargo, en Alemania sólo el 25% de las instalaciones tratan materia orgánica procedente de resto, la mayor parte utilizan materia orgánica de recogida selectiva; mientras que en Francia por el contrario es el 70% y en España el 90%. Como instalaciones comparables a la cantidad generada prevista de FR en 2020 y 2030, 100.000 t y 70.000 t respectivamente, según las entradas registradas por el MAGRAMA del año 2011, se pueden citar las siguientes: -

El Ecoparque de La Rioja, que procesó 110.00 t

El Complejo Medioambiental SierraSur (Jaén) con 83.000 t de entrada

El CTR de Cortes (Burgos) con 68.000 t

El CTR de Palencia que procesó 66.00 t.

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En Navarra, la planta de biometanización de Tudela, con una entrada de 61.000 t

3.1.1.3.

Conclusiones de los TMB

La estabilización aerobia y/o la digestión anaerobia no son sistemas altamente indicados ni eficaces para tratar la fracción resto, dada la heterogeneidad de estos residuos, lo que provoca un rendimiento menor del proceso, respecto al tratamiento de FORS o fracciones orgánicas de origen animal o vegetal, por lo que pueden no resultar interesantes como alternativa de tratamiento de la FR de Navarra. El objeto principal de cualquiera de estos dos tratamientos es estabilizar la materia orgánica, por lo que no sería adecuado para tratar otras fracciones valorizables que actualmente están siendo eliminadas en vertedero, como los rechazos de plantas de selección. Dependiendo del sistema de recogida, en 4 contenedores, ó en 5 contenedores, el bioestabilizado obtenido en cualquiera de estos dos tratamientos tendría finalidades distintas: -

Con el sistema de recogida en 4 contenedores, el material de entrada sería el contenedor de fracción resto + orgánico. El bioestabilizado producido podría utilizarse para restauración de vertederos, si la caracterización es óptima, dado su alto porcentaje en materia orgánica.

Con el sistema de recogida en 5 contenedores, se procesaría el contenedor de fracción resto, con cantidades mínimas de materia orgánica. El bioestabilizado producido se destinaría a vertedero, pudiendo alcanzar el objetivo de RMB en vertedero, establecido en el RD 1481/2001 para el año 2016.

La estabilización aerobia es una tecnología con amplia experiencia en España para el tratamiento de la FR. Del mismo modo, la digestión anaerobia está también ampliamente instaurada. Sin embargo, el bioestabilizado resultante de cualquiera de estas dos tecnologías, tiene dificultades de salida debido a su baja calidad, por lo que suele acabar depositado en vertedero. Este hecho, sumado a los bajos índices de recuperación de los materiales, hacen que el rechazo de estas plantas sea considerable, siendo algo mayor en el caso de la estabilización aerobia. En el caso de la digestión anaerobia, suelen producirse acumulaciones de inertes en tuberías y circuitos, pero tiene la ventaja de generar biogas, a partir del cual puede generarse energía eléctrica, aportando un beneficio ambiental al evitar la producción de energía mediante combustibles fósiles, resultando en cómputo global una tecnología más correcta medioambientalmente que las plantas de estabilización aerobia.

SALIDAS

Estabilización aerobia

Digestión anaerobia

Materiales reciclables

3-5%

1-3%

Biogás

4-5%

Bioestabilizado

10-15%

4-5%

Rechazos/inertes

55-70%

50-60%

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3.1.2.

Tratamientos Biológico-Mecánicos (tbm)

Las técnicas de biosecado, autoclave y biorreactores rotatorios, están indicadas para tratar la FR directamente, con el objeto de incrementar la valorización de materia orgánica y de otros materiales. En la etapa mecánica puede aprovecharse para destinar los materiales no recuperables a la producción de CDR/CSR. 3.1.2.1.

Biosecado

Fundamento y definición El biosecado es la fase inicial de un tratamiento biológico-mecánico o TBM que consiste en hacer pasar corrientes forzadas de aire a través de los residuos, de modo que se higieniza la fracción orgánica de la FR, al mismo tiempo que se seca el resto de residuos. Debido a la alta temperatura que se alcanza en el interior de la masa de residuos (50-70ºC), este proceso aeróbico es un eficaz sistema de estabilización y desodorización del material. Tras finalizar el proceso se obtiene un material de menor volumen con un contenido en agua inferior al 20%. Normalmente tras la etapa de biosecado se realiza un tratamiento mecánico separando los metales, que se destinan a reciclaje, y las fracciones combustibles (papel, madera, plástico y textiles), que se aprovechan para obtener combustibles derivados de residuos (CDR/CSR). La materia orgánica higienizada queda incluida junto con los inertes. Esta fracción se puede destinar a vertedero, o utilizarse en restauración de áreas degradadas por vertidos o actividades extractivas. Esquema de entradas y salidas A continuación se muestra un esquema general del proceso. Se ha tomado como referencia el sistema patentado BIOCUBI, que se cita más adelante y se explica detenidamente en el Anexo I.

T. Biológico

T. Mecánico Reciclaje

Foso de recepción

Tratamiento de gases

CDR/CSR Metales

aire Trituración

ESTABILIZACIÓN BIOSECADO

Aire

Lixiviado

Criba mecánica y afino

Rechazos MO estabilizada Inertes

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Papel/cartón Madera Plástico Textiles

Vertedero Restauración de suelos

Grado de desarrollo e implantación En España no hay apenas instalaciones de biosecado aunque está bastante desarrollado en otros países, como Italia o Alemania. Existen varios sistemas patentados entre los que destacamos dos: BIOCUBI y HERHOF. La tecnología HERHOF es alemana y comienza con unos trituradores que reducen los desechos a partículas de menos de 20 cm. El material desmenuzado se traslada a túneles de biosecado donde permanecen unos seis días hasta perder un 15% de humedad y entre el 20-30% de su peso. El proceso finaliza con la extracción de los materiales metálicos. Dispone de 7 plantas en Europa, casi todas en Alemania. Por otro lado, el proceso BIOCUBI, con un procedimiento muy similar, tiene varias plantas instaladas y en funcionamiento en Italia, Reino Unido y una en España. De las dos técnicas se ha seleccionado este método como el más representativo para un análisis más detallado. Se ha encontrado suficiente información para verificar la versatilidad, fiabilidad y seguridad de este proceso ya que ha sido ampliamente contrastado a través de las plantas que están en funcionamiento desde mediados de los años noventa en Italia y Reino Unido. En Italia, existen varias instalaciones que utilizan el sistema BIOCUBI. En Bérgamo, desde 1998, y en Montanaso Lombardo, desde el año 2000, con capacidades de 60.000 t/año. Desde 2002, otra en Lacchiarella de 75.000 t/año. En Corteleona, desde 1996; y en Cavagliá, desde 2003, de 120.000 t/año. En Reino Unido también existen tres plantas que también utilizan este sistema. En Frog Island (Londres), desde 2006, una con una capacidad de 180.000 t/año. En Jenkins Lane, desde 2007, otra de capacidad similar. Y por último, en Escocia, una de menor tamaño que empezó a funcionar en 2006, con una capacidad de 65.000 t/año. En España existe una planta en funcionamiento con este sistema BIOCUBI, inaugurada en abril del año 2012 en Cervera del Maestrat, en la provincia de Castellón. Según datos del año 2013 trató 60.500 t de FR. La instalación dispone de dos líneas de tratamiento, una línea de biosecado para FR y otra de producción de compost a partir de FORS y fracción vegetal de recogida selectiva. La línea de biosecado acoge las fases de recepción, trituración preliminar, fermentación aeróbica y biosecado, afino y recuperación de materiales, prensado, almacenamiento de los materiales recuperados, estabilización complementaria del material orgánico separado y prensado y envío al depósito de los rechazos. Conclusiones El grado de implantación del biosecado es limitado en España, sin embargo está desarrollado en otros países europeos. El biosecado es una alternativa que tiene como objeto la estabilización de la materia orgánica y la producción de CSR. Dependiendo del grado de separación de los materiales y del contenido de plásticos y componentes combustibles, se podrían obtener CDR/CSR con un PCI de entre 13-21 MJ/kg. Desde un punto de vista operativo, es un sistema sencillo, y de menor coste si se compara con alternativas de tratamiento térmico. Desde el punto de vista del producto obtenido, resulta un material higiénico, sin malos olores y adecuado para el transporte a largas distancias o largos periodos de almacenamiento.

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Sin embargo, los materiales a priori reciclables (papel, cartón, plásticos) contenidos en la FR quedan incluidos dentro del material biosecado que posteriormente se valoriza como CSR/ CDR, en vez de ser reciclados. Por ello, sería adecuado como material de entrada los contenedores de FR procedentes de un sistema de recogida óptimo, es decir, con el menor contenido de materiales reciclables. También podrían tratarse los rechazos de plantas de selección de materia orgánica que actualmente se eliminan en vertedero y los rechazos de plantas de compostaje como alternativa a la estabilización aerobia. 3.1.2.2.

Autoclave

Fundamento y definición La tecnología de autoclave, también conocida como higienización activa o higienización por vapor, es un método que originariamente empezó a aplicarse a pequeña escala mediante el uso de autoclaves, es decir, recipientes herméticos que permiten trabajar con alta presión, principalmente para tratar residuos hospitalarios. En el caso de los residuos, se considera el inicio de un tratamiento biológico-mecánico (TBM) de esterilización con vapor de agua. Somete los residuos a alta presión y temperatura moderada con el objeto de homogeneizar el residuo, reducir el volumen en un 50% de la masa de entrada, separar en fracciones la FR y esterilizar los residuos para eliminar las sustancias patógenas. Según los promotores esta técnica está especialmente indicada para actuar al comienzo de la cadena de procesos de una instalación de tratamiento de residuos, situándose justo después de la recogida. Sin embargo, en función del flujo de residuos estos procesos deberían situarse tras la selección de materiales reciclables, de hecho es así como los han instalado en algunas plantas. En el material de entrada es necesario retirar los voluminosos antes de comenzar. Tras esta separación, según los promotores deben triturarse los residuos para que puedan entrar en contacto directo con el vapor. Una vez triturados los residuos se pasan al proceso de higienización. No obstante, desde el punto de vista técnico, no es condición necesaria la trituración, proceso que solo va a encarecer el tratamiento. El proceso, para su funcionamiento, requiere de un sistema de generación de vapor. Por ello se ha de disponer de una caldera de vapor industrial convencional. Así mismo, el proceso requiere de aire comprimido y suministro eléctrico para garantizar que el sistema funcione correctamente. Al finalizar el proceso se consigue separar en fracciones más del 90% de los materiales de entrada, obteniendose cuatro fracciones diferenciadas: biomasa, metales limpios, plásticos y resto de materiales inertes (vidrio, textil, arenas, etc.). La biomasa es la fracción más abundante y encontrar un destino de valorización es lo que da o quita sentido a estos tratamientos. Está compuesta principalmente por la materia orgánica higienizada, junto con el papel/cartón y celulosa. Se puede valorizar en procesos de incineración para obtención de electricidad, en gasificación, así como en procesos de biometanización, bioestabilización, u obtención de CSR/CDR o biocombustibles (bioetanol). Los metales a la salida del proceso aparecen limpios y se clasifican en férricos, aluminio y otros metales no férricos. La limpieza de los mismos incrementa su valor pues ahorra costes en su posterior reciclaje. La fracción de plásticos no es apta para el reciclado mecánico ya que se degradan completamente pero

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debido a su alto poder calorífico es susceptible de ser utilizada para generar energía o para la obtención de CDR/CSR o biocombustibles. Para los rechazos o inertes obtenidos, las únicas alternativas son el depósito en vertedero controlado o la incineración. Esquema de entradas y salidas A continuación se muestra un diagrama de proceso general de una planta de Barcelona, situada concretamente en Barberá del Vallés que utiliza la tecnología GEISERBOX-AMBIENSYS. En el Anexo II se puede consultar con más detalle esta tecnología.

Recepción y acopio

Trituración

T. Biológico

T. Mecánico

Vapor de agua

Biomasa

Biometanización o Incineración o Obtención CSR/CDR

HIGIENIZACIÓN ACTIVA AUTOCLAVE

Depuración liquido

Separación mecánica

Plásticos

Etc. Obtención CSR/CDR o biocombustibles

Metales

Reciclaje

Rechazos

Vertedero o incineración

Está especialmente indicado para que la aplicación de posteriores procesos de separación y valorización pueda llevarse a cabo con una mayor eficiencia. Grado de desarrollo e implantación A pesar de que esta tecnología se puede aplicar para la fracción resto, está más extendido su uso para tratamiento de residuos biosanitarios. A modo de ejemplo, en Europa, el grupo Aerothermal tiene instalada cerca de Plymouth (Inglaterra) una planta que utiliza un autoclave con posterior digestión anaerobia para tratar 75.000 t/año de residuos urbanos. En España hay dos centros que aplican esta técnica de higienización activa para el tratamiento de FR; una en Rivas Vaciamadrid (Madrid), gestionada por la empresa ECOHISPÁNICA con una capacidad de 40.000 t/año, y otra en la provincia de Barcelona, de la empresa AMBIENSYS, con capacidad de 25.000 t/ año, aunque actualmente esta última no está operativa. Conclusiones La tecnología de autoclave o higienización activa no está apenas implantada en España, se trata de 2 plantas a pequeña escala, y una de ella no esta operativa en la actualidad. La capacidad de tratamiento

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de las mismas está entre los 25.000 y 40.000 t/ año. Se trata de un pretratamiento orientado a unas eventuales mejoras de las condiciones de trabajo (más higiénicas y sin olores) y de los rendimientos de las plantas TMB. El objetivo principal es reducir el volumen en un 50% de la masa de entrada, la obtención de una biomasa homogénea y disgregada (compuesta por la fracción orgánica, papel-cartón, y la celulosa) y complementariamente, la posibilidad de producir CDR/CSR. La capacidad de la instalación necesita que la fracción orgánica en la fracción resto no disminuya, siendo contradictorio con el desarrollo previsible en la evolución de la recogida selectiva de materia orgánica (FORS), no siendo compatible con la gestión sostenible de residuos en el marco europeo del reciclado. 3.1.2.3.

Biorreactores

Fundamento y definición Esta técnica es la fase inicial de un pretratamiento biológico-mecánico (TBM) en el que se introducen los residuos en un reactor rotatorio para provocar la apertura de las bolsas de basura, la desfibrilación del papel y el cartón así como una estabilización parcial de la materia orgánica. Se produce la incorporación de la fracción papel/cartón a la fracción orgánica de modo que se incrementa de forma notable la cantidad de fracción a gestionar en una posterior línea de compostaje, y disminuye también significativamente la recuperación del papel y el cartón. Durante el proceso, dentro del reactor se produce un incremento rápido de la temperatura, entre 40-70 ºC, debido a reacciones endógenas originadas por microorganismos que digieren la materia orgánica originando calor. En un ambiente con esta temperatura y una humedad del 50-55%, el material biodegradable entra rápidamente en fase de degradación y se produce una especie de precompostaje por semifermentación aeróbica. Aunque no estabiliza totalmente la fracción biodegradable, el proceso consigue eliminar las bacterias patógenas. Posteriormente, mediante un tratamiento mecánico se separan otros materiales recuperables como los bricks, plásticos y metales. Este proceso se ve facilitado por una disminución de la humedad en el tramo final. Este procedimiento no es un tratamiento final. Incrementa la capacidad de un tratamiento biológico posterior sobre la fracción orgánica pero no la estabiliza por completo. No es posible depositar la fracción orgánica en vertedero tras el tratamiento en biorreactores. La alternativa más habitual para estabilizarla completamente suele ser una etapa de estabilización aerobia posterior. Esquema de entradas y salida del sistema A continuación se muestra el esquema de un proceso con utilización de biorreactores rotativos, situado en el Ecoparc-1 de Barcelona:

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T. Biológico

T. Mecánico Depuradora

Aire Agua

Agua limpia Materia orgánica

BIORREACTOR

Electricidad

Aire

Separador mecánico

Agua

Estabilización

Recuperados

Reciclaje /

(brik,metal,plástico)

CSR/CDR

Inertes

Vertedero

(arena, vidrio…)

Para tratar la FR se incluyen cuatro bioestabilizadores rotativos con el objetivo de prefermentar la materia orgánica y disgregar el papel/cartón. La función del pretratamiento es separar la materia orgánica de posibles materiales reciclables y de otros impropios que no pueden aprovecharse. De este modo: La alternativa de la fracción biodegradable y del papel desfibrilado es la estabilización aerobia. El resto de materiales pueden destinarse a reciclaje de materiales (metales, plásticos) , o a preparación de combustibles derivados de residuos CSR/ CDR, dependiendo si son apto para el reciclaje (plásticos, …) Según datos del año 2012 obtuvo una entrada de fracción resto de 153.000 t. Para una información más detallada sobre el funcionamiento de estos biorreactores en el ECOPARC-1 de Barcelona se puede consultar el Anexo III. Grado de desarrollo e implantación Existen biorreactores instalados a escala industrial en plantas de tratamiento de residuos domésticos en España, a nivel europeo e internacional. A continuación se citan algunos ejemplos. A nivel europeo, en Francia hay dos plantas que tratan residuos domésticos utilizando biorreactores para posteriormente destinar el material semiestabilizado a compostaje. Una se encuentra en Marsella y la otra en Varennes-Jarcy. En Canadá, la empresa Conporec Inc. ha desarrollado la tecnología Conporec, cuyo objeto es acelerar los procesos de compostaje evitando malos olores. Para ello utiliza biorreactores rotativos en una de las primeras etapas. En España, el ECOPARC-1 de Barcelona, que posee una línea de tratamiento de materia orgánica procedente de recogida selectiva y dos líneas de tratamiento de FR. Conclusiones Su nivel de implantación a escala industrial es mayor que la tecnología de autoclave, así como su capacidad de tratamiento.

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La materia orgánica parcialmente estabilizada se debe tratar posteriormente mediante proceso biológico para producir el producto final de bioestabilizado. A pesar de que no higieniza la materia orgánica, es una técnica aceptable para estabilizarla parcialmente. La incorporación del papel y el cartón incrementa de forma notable la cantidad de fracción fina a gestionar en la línea de estabilización aerobia, aunque disminuye la recuperación de papel cartón para su posterior reciclaje. En cuanto a los plásticos no queda muy claro si después del proceso serían aceptables por los recicladores. En comparación con el biosecado y el autoclave es el tratamiento que menor porcentaje de rechazos produce. Como material de entrada serían adecuados los contenedores de FR procedentes de un sistema de recogida óptimo, es decir con el menor contenido de materiales reciclables. También podrían tratarse los rechazos de plantas de selección de materia orgánica que actualmente se eliminan en vertedero y los rechazos de plantas de compostaje como alternativa a la estabilización aerobia. La capacidad de la instalación necesita que la fracción orgánica en la fracción resto no disminuya, siendo contradictorio con el desarrollo previsible en la evolución de la recogida selectiva de materia orgánica (FORS), no siendo compatible con la gestión sostenible de residuos en el marco europeo del reciclado. 3.1.2.4.

Conclusiones de los TBM

Los principales aspectos que se deben tener en cuenta para poder comparar a todos los niveles estas tecnologías son los siguientes: -

Respecto al sistema de recogida, el biosecado está enfocado a un sistema de recogida en 5 contenedores, con una buena recogida selectiva de materiales reciclables, por lo que se adecuaría perfectamente al sistema implantado en Navarra. El autoclave y los biorreactores están más enfocados a una recogida en 4 contenedores, en los que la FR contenga un alto porcentaje en materia orgánica.

Respecto al material de entrada, todas las técnicas contempladas requieren retirar previamente los voluminosos e impropios. El autoclave y el biosecado requieren además que los residuos estén triturados, estableciendo un tamaño de partícula en función del proceso. Por tanto para estas dos últimas es necesario la introducción de instalaciones adicionales de trituración previas, que se traduce en un aumento del espacio necesario en la planta y un coste económico añadido.

Respecto a la tecnología aplicada, el biosecado, autoclave y biorreactores son tecnologías que tienen por objeto reducir el contenido en agua de los residuos, eliminar olores, facilitar la posterior clasificación de los materiales producto y reducir rechazos. Sin embargo, el grado de estabilización que aportan puede ser distinto. El autoclave opera con mayores temperaturas, además de una alta presión, higienizando la muestra. En el biosecado no se alcanza ese nivel de higienización. Aun así, está comprobado que es un sistema eficaz de desodorización y estabilización de la materia orgánica. En el caso de los biorreactores si que se ha comprobado que no se alcanza una estabilización suficiente, se produce una semiestabilización, por lo que sería necesario un tratamiento

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biológico final adicional (tratamiento TBMB). -

Respecto a los resultados obtenidos con cada una de estas nuevas técnicas, es decir, qué productos se obtienen y en qué cantidad una vez finalizado el proceso respecto al material de entrada, para un sistema de recogida de 4 contendores, se resume en la siguiente tabla: SALIDAS

Biosecado

Autoclave

Biorreactor

Materiales reciclables

Destinado a CDR / CSR

45%

31%

37%

Biomasa

(*)

55%

31%

Rechazos/inertes

20%

(1)(*) Materia orgánica estabilizada (finos < 1-2 cm) incluida dentro de rechazos (2) En cuanto al porcentaje de materiales reciclables, en el caso del biosecado es menor ya que no se está considerando la recuperación de plásticos, papel/ cartón, y madera.

Respecto a las aplicaciones y alternativas de la materia obtenida se deduce que son similares. o

CDR: están orientados a valorización energética en cementeras, plantas de incineración/gasificación y otros hornos industriales. La calidad de estos dependerá de los posteriores procesos mecánicos.

Materiales reciclables: en el biosecado, autoclave, y biorreactores solo se recuperan con seguridad los metales para su posterior reciclado. Las fracciones reciclables separadas (metales, plásticos) en la tecnología de CSR/ CDR se obtienen en condiciones aceptables para su reciclaje.

Materia orgánica: en función de cada tecnología existen distintas alternativas. En autoclaves, se denomina fibra orgánica o biomasa y las alternativas son la valorización energética o la valorización material por biometanización o estabilización aerobia. Con biorreactores, la alternativa más habitual para la fracción orgánica semiestabilizada es la estabilización aerobia aunque también puede destinarse a biometanización. En biosecado queda incluida en el material biosecado, pudiendo ser destinado posteriormente a recuperación de suelos.

Rechazos e inertes: la alternativa para éstos es el depósito en vertedero o la incineración.

Respecto al grado de desarrollo las tecnologías de biosecado y biorreactor tienen un mayor nivel de implantación que la de autoclave, y capacidades mayores de tratamiento. Existen dos plantas de autoclave en España pero son a pequeña escala y todavía están vía de desarrollo y estudio.

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Respecto a los costes de inversión, no es posible realizar una comparativa actualmente debido a la escasez de información publicada.

3.1.3.

Obtencion de CDR/CSR

Tal y como se ha indicado anteriormente, la etapa mecánica de cualquiera de los procesos TMB puede aprovecharse para destinar los materiales no recuperables a la producción de CDR/CDR. En los procesos TBM también puede generarse CDR/CSR tal y como se detallará en el apartado 3.1.2. Fundamento y definición Los CDR/CSR son combustibles obtenidos a partir de residuos no reciclables para su aprovechamiento energético en industrias o en cementeras, ó en R1. Según el Comité Europeo de Normalización (CEN): -

un combustible sólido recuperado CSR es un combustible sólido preparado a partir de residuos no peligrosos, para su valorización energética en plantas de incineración o de co-incineración y que cumple unos requisitos de clasificación y especificación establecidos por el Comité Europeo de Normalización (documento CEN/TS 15359:2006 Solid recovered fuels).

un combustible derivado de residuo CDR es sólido, líquido, pastoso o gaseoso; preparado a partir de residuos peligrosos, no peligrosos o inertes. También se valoriza en plantas de incineración/co-incineración. Sin embargo, no están sujetos a especificaciones técnicas estandarizadas y solo han de cumplir los requisitos establecidos entre los productores y los usuarios.

Los CDR/CSR procedentes de FR tienen características variables según los residuos de partida y del tratamiento al que se someten, pueden obtenerse con distintas técnicas. No se puede afirmar que tengan unas características comunes ni que sean homogéneos. Aunque la composición en peso varía de unas fuentes de información a otras, en general podrían acercarse a la siguiente composición:

Material

Composición (% en peso)

Plásticos

Textiles

Madera

Papel/Cartón

Otros

Los consumidores potenciales de CDR/CSR demandan un material de características conocidas, ya que éstas influyen en su proceso de producción. Para estos consumidores, los elementos más críticos de estos combustibles son: -

el poder calorífico

el contenido en cloro, azufre y metales pesados

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el contenido de cenizas

la humedad

el contenido de biomasa.

Esquema de entradas y salidas Existen diferentes procesos para la preparación de CDR/CSR a partir de la fracción resto: 1.

Por tratamiento mecánico-biológico (TMB) de la fracción resto y posterior afino de la fracción seca separada en el triaje inicial, permitiendo obtener un alto poder calorífico del producto final

En el proceso TMB, tras el pretratamiento se obtienen dos fracciones: una húmeda y otra seca. La fracción húmeda tiene un alto contenido en materia orgánica y requiere una posterior digestión aerobia o anaerobia para finalizar su tratamiento. La fracción seca, tras ser sometida a una clasificación mecánica, permite la obtención del CDR/CSR. La fracción seca está constituida principalmente por materiales como: envases, plásticos, papel/cartón, textiles y metales férricos/no férricos. Estos metales serán separados del resto antes del acondicionamiento final del combustible, que dependerá de las necesidades y exigencias del cliente. Estos pueden presentarse a granel, en copos, en forma de pellets o de briquetas. 2.

Por tratamiento biológico-mecánico (TBM) de la fracción resto mediante, biosecado, autoclave o biorreactores rotativos, en el los que se degrada la materia orgánica volátil, y posteriormente se realiza una separación y clasificación, al objeto de obtener combustible de alto PCI.

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T. Biológico

T. Mecánico Reciclaje

Foso de recepción

BIORREACTORES

CDR/CSR Metales

BIOSECADO AUTOCLAVE

Trituración

Papel/cartón Madera Plástico Textiles

Criba mecánica y afino

Rechazos MO estabilizada /Biomasa Inertes La cantidad de CDR/CSR obtenida es superior en el caso de los TBM, aunque en esta tecnología se pierden algunos reciclables, como el papel y plásticos.

SALIDAS (%)

Materiales reciclables

Destinado a CDR/ CSR

Biomasa

Rechazos/ inertes

TMB

TBM

Las plantas TMB están destinadas a recuperar los materiales reciclables y obtener el mejor nivel de calidad de la materia orgánica separada, ya que de esta calidad dependerá el producto principal obtenido (bioestabilizado), por lo que las características del rechazo del triaje, destinado a la obtención de CDR/CSR, quedan en un segundo plano. No ocurre así con las TBM, donde se produce una estabilización temporal suficientemente intensa para todos los residuos. Sin embargo, mediante TMB el CSR/ CDR obtenido no estaría exento de materia orgánica fácilmente biodegradable, dado que su estabilidad biológica no es completa. Para solucionar este inconveniente se recurre a la densificación. En cambio, con TBM quedaría estabilizada, aunque de manera temporal debido a la ausencia de humedad. Para la producción de CDR/CSR, en el caso del TBM, sería necesaria una nueva planta, mientras que en el caso de TMB se aprovecharían las infraestructuras ya existentes (planta selección, estabilización), extendiendo a la valorización de los rechazos de las mismas mediante CSR/ CDR.

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De todos modos, como uno de los objetivos marcados es llegar al 50% de recogida de biorresiduos en 2020, se espera que la fracción resto contenga menor proporción de materia orgánica, y por tanto, la viabilidad de los TMB sea mayor. Grado de desarrollo e implantación Las técnicas para la obtención de CDR/CSR están desarrolladas e implantadas a nivel industrial, tanto a nivel nacional como internacional. En Navarra, existe una empresa dedicada a la producción de CDR pero no está preparada para tratar la FR, ya que procesa residuos industriales más homogéneos. En la actualidad, en España no existe como tal una demanda de CSR producido bajo especificación técnica de la norma EN 15359, sino una demanda emergente y creciente de CDR que cumpla los requisitos técnicos definidos por la instalación de co-incineración de destino o los requisitos medioambientales definidos por el órgano ambiental de la comunidad autónoma donde se ubica la instalación. El destino principal son las cementeras, que lo utilizan como sustituto del coque de petróleo. El consumo de CDR en estas plantas ha crecido de forma muy importante durante los últimos años. En 2007 era prácticamente nulo y en tres años aumentó a más de 112.000 toneladas. Según datos proporcionados por la Fundación Laboral del Cemento y el Medio Ambiente (CEMA), en el año 2009 en España había 18 plantas cementeras autorizadas para quemar CDR. Según la última actualización del año 2012, 30 de las 36 cementeras españolas están autorizadas para utilizar estos residuos como combustible. Por tanto, es una alternativa que está creciendo notablemente en los últimos años. Conclusiones de la obtención de CDR/CSR La utilización de combustibles procedentes de residuos en plantas industriales supone algunas ventajas. Principalmente destaca la reducción en la eliminación de residuos en vertedero por aprovechamiento energético del poder calorífico contenido en los residuos, así como la reducción del uso de combustibles fósiles. Además de la FR, podrían tratarse otras fracciones de residuos no reciclables como los rechazos de plantas de tratamiento (selección de envases, afino de compost, …). Uno de los requisitos indispensables que debe tenerse en cuenta en la utilización de estos combustibles es la garantía de suministro, sobre todo para residuos domésticos, ya que al estar sujetos a una producción continua debe garantizarse su consumo. Este es la principal problemática en la implantación de plantas de producción de CDR/CSR, ya que debe garantizarse un contrato de suministro durante un periodo suficientemente largo que permita poder rentabilizar la inversión económica de la planta. En relación a las técnicas de obtención de CDR/CSR, los tratamientos TBM permiten obtener un mayor porcentaje de CDR/CSR que los TMB, pero requieren de la construcción de una planta específica para este fin, a diferencia de los TMB, en los que bastaría con complementar la valorización de los rechazos. 3.2. TÉCNICAS DE VALORIZACIÓN ENERGÉTICA En la Ley 22/2011 que transpone la Directiva 2008/98/CE de residuos, se define la “valorización” como cualquier operación cuyo resultado principal sea que el residuo sirva a una finalidad útil al sustituir a otros materiales, que de otro modo se habrían utilizado para cumplir una función en particular, o que el residuo sea preparado para cumplir esa función en la instalación o en la economía en general.

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Dentro del concepto de valorización, se considera “valorización energética” cuando la utilización principal del residuo es como combustible u otro modo de producir energía (R1), siempre y cuando se cumpla con la fórmula de eficiencia energética establecida en dicha Ley, superando unos límites concretos fijados. Existen diferentes tecnologías de valorización energética, las estudiadas en este informe se pueden clasificar en dos grupos: -

Procesos térmicos: o

Incineración

Gasificación

Gasificación por plasma

Pirólisis

Procesos no térmicos: o

Producción de combustibles líquidos

Mientras que la incineración es una tecnología desarrollada a nivel industrial, el resto son de carácter más emergente, es decir están poco probadas, su implantación industrial o comercial no cuenta con un número significativo de referencias en la Unión Europea, aunque si es posible que existan algunas referencias en otros lugares. 3.2.1.

Procesos Térmicos

3.2.1.1.

Incineración

Fundamento y definición La incineración es un tratamiento térmico consistente en un proceso de combustión de los residuos a alta temperatura, entre 800-1300 ºC. Se produce una oxidación rápida de la materia combustible en fase gaseosa, con desprendimiento de calor. El calor liberado en la combustión puede ser aprovechado para la generación de electricidad y/o energía térmica, de modo que se obtiene un subproducto para la gestión de la propia planta de incineración. La fracción resto que podría tratarse con esta técnica debe estar libre de residuos reciclables , quedado únicamente las fracciones que se destinarían en último término a eliminación en vertedero. Para ello, la recogida selectiva de los residuos domésticos tiene que realizarse con porcentajes óptimos de eficiencia. O previamente de ser incinerada la fracción resto, someterla a un tratamiento mecánico para recuperar las fracciones reciclables no separadas en origen. Esquema de entradas y salidas Se muestra un esquema de un proceso genérico de incineración, con las entradas y salidas más relevantes del sistema, teniendo en cuenta que utiliza un sistema de recuperación para obtener electricidad o energía térmica:

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El sistema de inertización de las cenizas puede estar integrado en la planta, aunque lo más habitual es que éstas se entreguen a un gestor autorizado. Grado de desarrollo e implantación La incineración es una tecnología altamente desarrollada desde el punto de vista medioambiental, con unas exigencias de límites de emisión mucho más restrictivas que otros sectores que utilizan incineración de un combustible dentro de su proceso de producción. Muestra de ello es el endurecimiento de la legislación Europa en cuanto a las condiciones existentes o la imposición de condiciones adicionales. Esta tecnología está muy extendida en Europa, principalmente en la zona norte y centro, con más de 400 plantas en funcionamiento. Los países con mayor renta per cápita y mayores necesidades de energía (Suiza, Suecia, Holanda o Dinamarca por ejemplo) son los que han optado por los residuos como una fuente de energía, tanto calorífica como eléctrica. Otros países como Austria, Bélgica, Suecia, Dinamarca, Holanda y Alemania han optado, durante la última década, políticas como la prohibición del vertido de residuos de un poder calorífico aprovechable, encaminadas hacia la promoción de la valorización energética. Además, según el Eurostat, en 2012 los países con mayores cotas de reciclaje (Dinamarca, Holanda, y Alemania) son los países que tienen mayor proporción de residuos valorizados, por lo que se demuestra que la recuperación o reciclaje de materiales va ligado a la valorización energética de los rechazos no reciclables. Actualmente, en España hay 10 incineradoras en activo inscritas en el registro administrativo de instalaciones para producción de energía eléctrica. Por lo general la capacidad de tratamiento es elevada, de las 10 incineradoras solo 3 están por debajo de las 100.000 t de residuos tratados al año (una de 95.000 t en Cantabria, y dos de 35.000 t, en Melilla y en Gerona), el resto están muy por encima, llegando cerca de las 730.000 t (Islas Baleares), según datos del MAGRAMA de 2011.

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Unos de los inconvenientes que podría tener esta técnica es la cantidad de residuos a tratar, ya que para cantidades no muy elevadas pueden no resultar rentables. Para suplir este inconveniente, ya que en el caso de Navarra, la previsión de la generación de la fracción resto estaría entre las 100.000 t en 2020 y las 70.000 t en 2030, se podrían admitir otras fracciones que se destinan a vertedero, como los rechazos de plantas de selección de envases o residuos industriales no peligrosos no reciclables. Conclusiones de la incineración La incineración sigue siendo una de las técnicas de tratamiento de residuos más utilizada en la actualidad, sin embargo con el tiempo su implantación ha adquirido opiniones contrapuestas. La principal ventaja de la incineración es que permite tratar aquellos residuos que no puedan ser reciclados para evitar su vertido, en grandes cantidades y sin pretratamiento, con la posibilidad de un aprovechamiento energético durante el proceso para producir electricidad o energía térmica. Sin embargo, la inversión inicial necesaria para la construcción de incineradoras es elevada y por lo general requieren de concesiones largas (25-30 años) para la empresa que construye y gestiona la instalación, puesto que deben tener asegurada una entrada de residuos determinada para que la amortización de la planta sea factible. También hay que considerar un alto coste del tratamiento de las cenizas tóxicas, de los gases contaminantes emitidos o los vertidos de efluentes. Las ventajas que presenta suponen que esta técnica parezca una opción viable, no obstante en muchos casos se impone el rechazo social para nuevos proyectos. Desde la implantación de las primeras incineradoras en Europa hubo este rechazo debido a que no se trataban las emisiones ni los vertidos contaminantes de estas plantas. A pesar de que hoy en día sí que se tienen muy en cuenta los impactos sobre el entorno y las incineradoras cumplen la legislación vigente, poco a poco ha aumentado la tendencia a buscar otras alternativas a la incineración, como la gasificación, pirólisis, producción de combustibles a partir de residuos, que se describen a continuación. 3.2.1.2.

Gasificación

Fundamento y definición La gasificación es un proceso de tratamiento térmico de los residuos que utiliza un agente de gasificación (aire, oxígeno…) para convertir la biomasa, los residuos orgánicos, el carbón o cualquier material carbonado, en ‘‘Singás’’ o gas de síntesis. Este gas producto está compuesto principalmente por monóxido de carbono CO, hidrógeno H2, dióxido de carbono CO2 y metano CH4 en menor medida, de modo que puede convertirse en electricidad o en productos químicos con buenos rendimientos. En comparación con la incineración, las condiciones de reacción dentro del horno de gasificación son distintas. Se establece una atmósfera con un volumen de oxígeno del 25-30% y una temperatura típicamente superior a 750ºC. Por tanto, se produce una oxidación parcial, no como en incineración, en la que el O2 se encuentra en exceso respecto al necesario estequiométricamente para la combustión. Esta diferencia es sustancial ya que se libera menor cantidad de CO2, que se traduce en una serie de ventajas: produce un menor impacto ambiental y los productos son más fácilmente limpiables y depurables. Además, las cenizas obtenidas no son tan tóxicas y peligrosas debido a una menor temperatura dentro del horno, y por tanto el tratamiento para su depuración no es tan exhaustivo. La composición del singás obtenido y su poder calorífico depende de las condiciones en las que se realiza el proceso, tanto por el agente gasificante como por la composición de la materia prima de entrada. Históricamente la gasificación se ha llevado a cabo utilizando aire como agente gasificante, de

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modo que se obtiene un singás con un PCI medio-bajo. Sin embargo, la energía de este gas aumenta al utilizar otros agentes, siendo el PCI ascendente utilizando los agentes gasificantes en el siguiente orden: aire, oxígeno, vapor de agua e hidrógeno. Esquema de entradas y salidas El siguiente diagrama muestra un proceso genérico de gasificación que incluye el proceso de depuración del gas síntesis destinado a la producción de energía. Los residuos obtenidos son los impropios procedentes de la separación en la entrada, cenizas y escorias del gasificador, y alquitranes del proceso de acondicionamiento del gas.

El gas producido (gas pobre) tiene que ser sometido a operaciones de limpieza/ depuración, para que pueda destinarse a varios usos: -

Como combustibles sustitutivos de gas natural en los procesos de producción de energía eléctrica, o en calderas tradicionales u hornos.

Como materia prima para la síntesis de compuestos orgánicos de interés industrial, como el metanol o amoníaco.

En cuanto a los residuos de entrada admisibles, normalmente se tratan de rechazos del tratamiento de la fracción resto, de tratamiento de otras fracciones o combustible derivado de residuos (CDR), que suelen mezclarlos junto con biomasa o residuos de origen industrial. Dependiendo de la composición de los residuos de entrada, puede ser necesario etapas adicionales para la separación de voluminosos, y metales, y trituración para homogeneizar su tamaño. No todos los residuos son válidos para esta tecnología, es importante que tengan una cantidad importante de carbono orgánico gasificable para que las reacciones del proceso puedan producirse de forma óptima, no deben presentar un alto porcentaje de humedad e inertes para evitar disminuir el rendimiento, evitar la presencia de sustancias peligrosas para que de este modo no dificulte la

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depuración del gas síntesis, y el tamaño de la particula tiene que ser pequeño ya que favorece los mecanismos de transferencia de materia y de calor y reduce la cantidad de carbono residual en las escorias. Grado de desarrollo e implantación La mayor parte de las plantas con estas tecnologías son de pequeña escala. Las de capacidad significativa están localizadas en Japón, y solo un número pequeño de ellas están orientadas a la producción de gas síntesis que pueda ser utilizado posteriormente en motores térmicos o ciclos combinados. Japón tiene unos condicionantes ambientales distintos a los europeos, están muy centrados en el vertido cero, lo que conlleva la vitrificación de escorias y supone unos rendimientos energéticos bajos con costes muy elevados. La mayor parte combinan la gasificación con la incineración del gas crudo o gas pobre antes de su depuración, ya que existen dificultades para alcanzar un adecuado nivel de depuración, por la variabilidad de los residuos de entrada y los alquitranes generados en el proceso de depuración. En Europa, las plantas que han intentado aplicar esta tecnología a residuos domésticos, estos han sido pretratados y mezclados con otros residuos para mejorar sus características. Sin embargo, han tenido problemas técnicos, ambientales y económicos, que no han permitido lograr los resultados esperados, ni trabajar de una forma estable y continua. La empresa inglesa ENERGOS, tiene 7 plantas en funcionamiento a pequeña escala en Noruega, Reino Unido y Alemania. Como por ejemplo, dos de las instalaciones de Noruega, Sarpsborg 1 y Sarpsborg 2, tratan 78.000 t/año de residuos domésticos. Todas las plantas de esta empresa aún están en desarrollo, lo que sugiere que todavía hay barreras para el impulso de esta tecnología aplicada al tratamiento de residuos a escala real. En España, algunos centros tecnológicos y universidades están trabajando en la materia y disponen de plantas experimentales. Sin embargo van encaminados al tratamiento de biomasa. Conclusiones de la gasificación La gasificación de residuos domésticos a día de hoy todavía está en vías de desarrollo y no se puede asegurar su fiabilidad. Esta tecnología solo está demostrada a pequeña escala debido a la dificultad de operación del sistema en el caso de residuos mezclados. Las experiencias más importantes se refieren al tratamiento de residuos monomateriales. Su rendimiento energético es bajo dado que la depuración del gas crudo no está desarrollada óptimamente debido a las dificultades que presenta. 3.2.1.3.

Gasificación por plasma

Fundamento y definición La gasificación por plasma es un caso particular de gasificación con aporte de calor (energía) externo a alta temperatura orientado a la producción de combustibles gaseosos más ricos que los obtenidos en los procesos de gasificación autotérmica o convencional, la cual obtiene el calor necesario para la formación del gas en la propia transformación de los residuos. El producto obtenido, gas síntesis, es similar al de la gasificación convencional pero con menor cantidad de alquitranes y líquidos, y el residuo sólido resultante se trata de una escoria inerte vitrificada, por trabajar a temperaturas más altas.

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Para ello se usa una poderosa fuente externa de calor como es el plasma (gas inerte ionizado a alta temperatura) en una atmósfera muy pobre en oxígeno. Usando plasma las temperaturas utilizadas son muy superiores a las contempladas en gasificación o incineración, en el intervalo de 2.200-14.000ºC. A pesar de esta alta temperatura no hay apenas combustión, por falta de O2. Debido a esto último no se forman apenas gases tóxicos, como dioxinas o furanos. Los niveles de óxidos de nitrógeno NOx y de azufre SOx son también mucho más bajos. El resultado neto es que solo una fracción del 1% de los desechos ingresados no se convierte en productos vendibles. En el caso del tratamiento de residuos con presencia de dioxinas y furanos, sustancias peligrosas o gases tóxicos por esta tecnología implica una ventaja, ya que permite alcanzar grados de destrucción altos. Pero para el caso de residuos domésticos no es necesario debido a su carácter no peligroso y además conlleva una pérdida significativa de energía, en forma de calor sensible de los gases (recuperables), y de las escorias, que no suele ser recuperada. Pueden tratarse gran variedad de residuos, entre los que se incluyen los residuos domésticos, con humedad elevada y con cantidades significativas de compuestos orgánicos. Las limitaciones que tiene son la viablidad económica ya que si el PCI es bajo, o los % de humedad son altos o la presencia de inertes es elevada, va a resultar el rendimiento menor ya que aumentará la necesidad de energía externa. Esquema de entradas y salidas Se muestra un esquema general de una instalación completa de gasificación a alta temperatura, por plasma.

DEPURACION GASES

Plasma Residuo

Gas síntesis

VALORIZACION ENERGETICA

REACTORES GASIFICACION PLASMA

Gases de combustión Energía

Vertidos Vertidos Escorias vitrificadas

Grado de desarrollo e implantación La gasificación por plasma se ha utilizado habitualmente en las industrias siderúrgicas o para residuos médicos y peligrosos. Sin embargo su uso para residuos urbanos es muy limitado ya que resulta costosa económicamente, en cuanto a inversión inicial y mantenimiento, por lo que las experiencias de estos se reducen a plantas piloto o de demostración. La mayor planta de gasificación se encuentra en Japon, existiendo otras de menor capacidad en Canada que tratan residuos domésticos, aunque mezclados con otro tipo de residuos (NFU, plásticos,etc.)

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Conclusiones de la gasificación por plasma La gasificación por plasma se utiliza en su mayoría para tratar residuos peligrosos. No existen referencias de plantas que traten únicamente residuos domésticos, solo con la mezcla de otros residuos, siendo muy escasas. Conllevan un alto coste de mantenimiento de equipos, y los rendimientos energéticos son peores que la gasificación convencional. 3.2.1.4.

Pirólisis

Fundamento y definición La pirólisis es un tratamiento térmico que consigue la descomposición de la materia orgánica de los residuos por acción del calor en ausencia de oxígeno. Se opera con unas temperaturas entre 500-900 ºC y se obtienen tres fracciones de producto valorizables: gas combustible, líquido combustible y un sólido combustible denominado ‘char’, que se asemeja al coque de carbón. Los inertes quedan unidos a esta fracción sólida. Estas tres fracciones combustibles pueden ser utilizadas para ser valorizadas energéticamente, una vez se han tratado para eliminar contaminantes. En función de la composición de los residuos de entrada, se obtiene un producto de composición variable. Los componentes principales de las tres fracciones producto de la pirólisis suelen ser: -

Corriente gaseosa: H2, CH4 y CO. También CO2 en menor medida y compuestos más volátiles procedentes del cracking de las moléculas orgánicas.

Fracción líquida: alquitranes, aceites, fenoles y ceras formados al condensar a temperatura ambiente.

Residuo sólido: compuesto por todos aquellos materiales no combustibles que no han sido transformados o proceden de condensación molecular con un alto contenido en carbón, metales pesados mezclado con otros materiales inertes (sílice, vidrios, etc.)

Esta tecnología requiere un pretratamiento de trituración y secado, algo más exhaustiva que en la gasificación, ya que para obtener buenos rendimientos exige que el residuo esté homogeneizado, la humedad sea menor del 10%, el tamaño de partícula reducido, y el contenido en impropios menor del 3% respecto al material de entrada. La principal ventaja de este procedimiento radica en una mínima producción de contaminantes. Debido a que se trabaja en ausencia de O2 no se forman casi dioxinas, furanos u óxidos peligrosos como los NOx ó SOx. Los metales pesados, debido a que la temperatura es moderada, no volatilizan y quedan unidos a la fracción sólida. No todos los procesos de pirólisis son iguales. Existen tres procedimientos distintos en función del tiempo que permanecen los residuos dentro del reactor y de la temperatura utilizada. La siguiente tabla muestra las principales características de las tres posibilidades:

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Fundamento y definición Proceso

Temperatura (ºC)

Velocidad de calentamiento (ºC/s)

Tiempo de residencia

Producto mayoritario

Convencional

500

Gases: 5 s Sólido: horas

Char y condensables

Rápida

400 a 800

Gases: < 2 s

Condensables

Instantánea o ‘flash’

> 600

> 200

Gases: < 0.5 s

Gases e hidrocarburos ligeros

La pirolisis solo puede aplicarse a un reducido tipo de residuos, en particular a aquellos que no den lugar a una gran proporción de alquitranes, porque el tratamiento posterior de los productos sería complicado, y los que estén más limpios y bien seleccionados para que la calidad de los productos sea óptima. En este grupo estarían el papel, cartón, madera, residuos de jardín y los plásticos. De todos modos, todos los residuos deben ser previamente pretratados para eliminar los voluminosos, metales, materiales de construcción, residuos peligrosos, vidrio, PVC, etc, reducir su tamaño, secado y homogeneización de los mismos. Esquema de entradas y salidas A continuación se muestra un diagrama ejemplo del proceso que se lleva a cabo en una planta de pirolisis.

PIGRN 2025 BORRADOR CONSOLIDADO 29 FEBRERO 2016 ANEXO 5.2 Alternativas de tratamiento de la FR pág. 27 de 39

Grado de desarrollo e implantación Existen pocas plantas a nivel industrial que tratan residuos domésticos, la mayoría son plantas piloto o a nivel demostrativo. Como en los casos de gasificación y gasificación por plasma las principales referencias se encuentran en Japón con capacidades de tratamiento entre las 8.000 t y las 135.000 t. Aunque también hay en Alemania con una capacidad de tratamiento de 48.000 t y en Francia con capacidad de 50.000 t. Conclusiones de la pirólisis Actualmente la pirólisis es una tecnología de muy baja implantación para el tratamiento de residuos domésticos. Para el correcto funcionamiento de la pirólisis es preciso partir de un residuo limpio, y homogéneo, por lo que el tratamiento de la FR con este método no sería factible dada la heterogeneidad de dicha fracción, y el alto coste de pretratamiento que conllevaría. 3.2.1.5.

Comparativa entre procesos térmicos de valorización energética

Se van a analizar varios aspectos que se deben tener en cuenta para poder comparar a todos los niveles los principales tratamientos: incineración, gasificación, y pirólisis. -

Respecto al material de entrada al proceso, no todos los procedimientos están suficientemente desarrollados para poder tratar la FR procedente de residuos domésticos, como en el caso de la gasificación y pirólisis que requieren pretramientos más específicos que la incineración.

Respecto a la tecnología aplicada, la incineración, gasificación, y pirólisis son tratamientos térmicos con temperaturas moderadas o altas para obtener productos valorizables energéticamente.

Respecto a los resultados obtenidos, en todas se obtienen productos valorizables y rechazos, sin embargo difiere la naturaleza de cada uno de éstos de una a otra técnica. A continuación se muestra una tabla indicativa sobre los principales productos y subproductos obtenidos para cada una de estas tecnologías: PROCESO

Producto valorizable

Utilización

Rechazo

Incineración

Calor

· Electricidad

Cenizas y escorias tóxicas

Gasificación

Singás

· Electricidad · Síntesis de compuestos químicos

Cenizas/escorias Alquitranes

Pirólisis

Hidrocarburos líquidos Singás

· Electricidad · Síntesis compuestos orgánicos · CDR

Cenizas/Escorias Carbón contaminado con metales pesados

Respecto a las aplicaciones y alternativas de la materia obtenida. Las aplicaciones son similares. El calor en incineración o el singás en gasificación y pirólisis están orientados a la producción de electricidad/energía térmica o para síntesis de productos orgánicos (ej. metanol).

Respecto a los costes de inversión, la instalación y el mantenimiento de plantas de tratamiento térmico suponen un elevado coste económico. No es posible comparar objetivamente los costes de inversión por falta de información para plantas de gasificación y pirólisis, dado que su nivel experimental para el tratamiento de la fracción resto.

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Respecto al grado de desarrollo sólo la incineración está implantada a nivel industrial y cuenta amplia experiencia, en cambio la pirólisis y la gasificación se consideran dentro del grupo de tecnologías emergentes, es decir en fase de desarrollo.

Respecto a la emisión de sustancias contaminantes, como dioxinas y furanos, aunque se generan en todos las instalaciones de tratamiento térmico, en mayor o menor grado según la tecnología, bien por su presencia en los residuos, por formación durante la combustión debido a los compuestos aromáticos clorados que actúan de precursores, o formación durante la combustión por la presencia de compuestos hidrocarbonados y cloro, en todos los casos se disponen de sistemas intensivos de tratamiento de gases para minimizar su impacto y reducir su emisión por debajo de los límites legales establecidos

3.2.2.

Procesos no térmicos

3.2.2.1.

Producción de combustibles líquidos

Las tecnologías para la producción de combustibles líquidos que se van a analizar, a diferencia del caso anterior, se basan en procesos químicos o biológicos que son muy específicos y requieren residuos con características determinadas. Los residuos deben ser homogéneos y estables en el tiempo, ya que las variaciones en la composición y en la calidad disminuyen los rendimientos y pueden paralizar las reacciones. Por este motivo, están encaminadas a tratar fracciones concretas de la fracción resto de residuos domésticos. Existen dos tipos de procesos, los químicos, en los que se utilizan, además de las fracciones biodegradables (materia orgánica, papel/cartón, celulosa), fracciones no biodegradables (plásticos) para producir combustibles sintéticos (diésel), y los biológicos, en los que solo se utiliza la fracción biodegradable para producir biocombustibles (bioetanol). No existen plantas industriales, solo plantas piloto cuyo desarrollo no se ha concluido y al funcionar en modo pruebas no tienen prolongadas referencias de producción en continuo. A continuación se describen de forma general dos plantas piloto españolas que están estudiando estas tecnologías. Procesos químicos Se toma como referencia la planta piloto de GRIÑO ECOLOGIC, en la que se utiliza la despolimerización catalítica KDV de fracciones no reciclables de residuos domésticos (rechazos de plantas tratamiento) y otros materiales similares, para la producción de diesel sintético. La planta no trata directamente estas fracciones sino que previamente deben convertirse en Combustible Sólido de Sustitución (CSR), constituido principalmente por plásticos, papel, textiles, etc. (residuos no reciclables). Y además este debe cumplir con los parámetros de CEN/TS 15359, un poder calorífico de 18.900 Kj/Kg, presencia de cloro inferior al 7% y granulometría entre 25-35 mm. La despolimerización o cracking catalítico se realiza a una temperatura baja, en torno a los 270 ºC, a presión reducida, 0,9 bar, y en ausencia de oxígeno, por lo que se requiere la presencia de un catalizador para que las reacciones se lleven a cabo y la ruptura de las moléculas de los hidrocarburos complejos. Dado que la temperatura permanece siempre por debajo de los 350 ºC no se producen dioxinas y furanos. Los materiales de salida del proceso pretenden ser: -

Combustible líquido (diésel sintético): al no poder considerarse biocombustibles por proceder

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de materiales no biogénicos, existen una gran incertidumbre con su eventual mercado. -

Gases ligeros no condensables con alto poder calorífico con posibilidad de generar energía para el propio proceso

Residuo sólido inerte con destino a vertedero.

Agua de proceso proveniente del material de entrada

Actualmente la planta de Griñó se encuentra en fase de ajuste debido a problemas técnicos. Por otro lado, cabe comentar otro método para la producción de diesel que se corresponde con el proceso KROMS (Alemania), el cual procesa biomasa forestal para obtener biodiésel. Este proceso se basa en reacciones de craking catalítico e hidrogenación, que se producen sometiendo a los residuos a una temperatura por debajo de los 300 ºC. Esta reacción depende en gran parte de procesos limitantes asociados a la transferencia de masas, por ello requiere de un reactor especial tipo turbina (turbina de fricción), donde los materiales son mezclados y puestos en contacto para facilitar las reacciones y así provocar la descomposición del residuo. Las condiciones de entrada al proceso de despolimerización deben cumplir un nivel de impropios menor del 3%, contenido de humedad menor del 15% y un tamaño de partícula inferior al 10% respecto al material de entrada. Los productos qué se generan tras el proceso son: diésel, inertes, vapor de agua y CO2. Para el rechazo de residuos domésticos es de rara aplicación, generalmente se utiliza como tratamiento para biomasa forestal o subproductos de la industria cárnica y agroalimentaria. Además, es necesario complementar estos residuos de origen orgánico con una fracción de plásticos para optimizar el proceso y obtener buenos rendimientos. Procesos biológicos En estos procesos, a diferencia de los químicos, los residuos de entrada son fracciones biodegradables (materia orgánica, papel/ cartón, celulosa), por lo que el producto resultante se considera un biocombustible de segunda generación. La presencia de materia orgánica tiene un papel fundamental, se necesita en porcentajes elevados, libre de elementos inhibidores y lo suficientemente disgregada para que los microorganismos puedan degradarla. Esto implica una separación efectiva de la misma y el tratamiento posterior. Este tratamiento solo estaría indicado para la materia orgánica separada de la fracción resto, por lo que los demás residuos no biodegradables necesitan otro tratamiento para proceder a su reciclaje o eliminación. En este caso, dado que es necesario un contenido importante de materia orgánica en la fracción resto, el desarrollo de la recogida selectiva de FORS seria contraproducente, siendo lo contrario al objetivo del 50% de recogida de biorresiduos marcado para 2020. La empresa ABENGOA BIOENERGIA ha desarrollado el proceso “Waste to biofuels (W2B)” para tratar la fracción resto y otros residuos domésticos separados. Es un tratamiento de fermentación e hidrólisis enzimática que transforma la materia orgánica en azucares simples que posteriormente son

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fermentados en etanol. El etanol producido se destila, y deshidrata consiguiendo una pureza del 99.5%. Previamente a la hidrólisis, la fracción resto a de pasar un pretratamiento en el que se tritura e higieniza mediante un proceso con vapor de agua a presión y temperatura, posteriormente se separa el material reciclable (metales, plásticos) (6%), no reciclables CDR (31%), inertes (8%), y la biomasa (materia orgánica, papel/ cartón y celulosa) (55%) que entraría en el proceso de hidrólisis. 3.2.3.

Conclusiones de la valorización energética

Las tecnologías de valorización energética de gasificación, gasificación por plasma, pirolisis, y producción de combustibles líquidos mediante procesos químicos y biológicos, se descartan por tratarse de tecnologías emergentes, por estar poco probadas para el tratamiento de la FR, o porque su implantación industrial o comercial no cuenta con un número significativo de referencias en la Unión Europea, aunque si es posible que existan algunas referencias en otros lugares. La incineración se descarta, tal y como se detalló en el apartado 1 del presente documento, ante el gran rechazo político y social. 3.3. VERTEDERO DE RESIDUOS Esta tecnología estaría presente en cualquiera de los supuestos siguientes: -

que se seleccione una alternativa o la combinación de varias, y los rechazos resultantes se depositen en vertedero. ESCENARIO FUTURO RESIDUOS DOMESTICOS

RECOGIDA SELECTIVA BIORRESIDUOS Y OTROS MATERIALES

FRACCION RESTO

BIORRESIDUOS

MATERIALES (no biorresiduos)

RESIDUOS NO RECICLABLES

CLASIFICACION

ALTERNATIVA SELECCIONADA

BIORRESIDUOS COMPOSTAJE/ BIOMETANIZACION

Rechazos

MATERIALES (no biorresiduos)

Rechazos

RECICLADO

ALTERNATIVA SELECCIONADA

Rechazos

VERTEDERO RNP

En este supuesto el vertedero de residuos sería una tecnología complementaria a las técnicas de tratamiento seleccionadas como alternativa. En caso de seleccionar alternativas de pretratamiento y estabilización de la materia orgánica, se depositaría en vertedero la materia orgánica estabilizada, en el supuesto de que no se pudiera dar otro uso, y los rechazos inertes. En caso de seleccionar alternativas de valorización energética (incineración, gasificación,…), se depositarían en vertedero las cenizas, clasificadas como peligrosas, previamente inertizadas.

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También podrán depositarse las escorias en el caso de no encontrar alternativas de valorización material. Según las previsiones del 2020 y 2030, se destinaría aproximadamente entre 30.000 y 35.000 t de residuos de tratamiento (contando una media del 10% de rechazos de la alternativa seleccionada). -

que no se opte de momento por ninguna de las alternativas expuestas anteriormente y se utilicen los tratamientos existentes, mediante triaje, biometanización, compostaje y bioestabilizado. En este caso, se seguirían depositando en vertedero los rechazos no reciclables de los mismos, junto con el bioestabilizado producido, para en un futuro poder rescatarlos y tratarlos mediante una determinada tecnología. ESCENARIO FUTURO RESIDUOS DOMESTICOS

RECOGIDA SELECTIVA BIORRESIDUOS Y OTROS MATERIALES BIORRESIDUOS

MATERIALES (no biorresiduos)

CLASIFICACION

BIORRESIDUOS Rechazos

MATERIALES (no biorresiduos)

COMPOSTAJE/ BIOMETANIZACION

FRACCION RESTO RESIDUOS NO RECICLABLES

PRE-TRATAMIENTO Rechazos

RECICLADO

VERTEDERO RNP En relación al vertedero como alternativa, cabe destacar el gran número de problemas ambientales que presenta a largo plazo, así como que se trata de una tecnología muy restringida para el futuro de acuerdo a las directrices y estrategias de la UE. A continuación se van a detallar una serie de consideraciones fundamentales para valorar los vertederos como tecnología. 3.3.1.

Concepto de pretratamiento

En relación al concepto de pre-tratamiento, necesario para el depósito en vertedero, en el Real Decreto 1481/2001 se define como “procesos físicos, térmicos, químicos o biológicos, incluida la clasificación, que cambian las características de los residuos para reducir su volumen o su peligrosidad, facilitar su manipulación o incrementar su valorización”, por lo que no tiene en consideración los criterios de admisión en vertedero. Actualmente se consideran los criterios de admisión establecidos en la Decisión 2003/33/CE. La definición de pre-tratamiento va a hacernos replantear las entradas actuales a vertedero: -

el proceso que se aplique al residuo tiene que cambiar sus características, definidas como propiedades clave que determinan su potencial impacto en los vertederos (solubilidad,

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lixiviabilidad, biodegradabilidad, combustibilidad, volatilidad, composición química, forma física, peligrosidad y homogeneidad/heterogeneidad), por tanto, los procesos de compactación, humidificación o cualquier tipo de contenerización, no tienen la consideración de pre-tratamiento. -

el proceso que se aplique al residuo tiene que lograr reducir su volumen o peligrosidad, facilitar su manipulación o incrementar la valorización.

La Directiva europea 1999/31/CE sobre vertido, habla de cantidad en lugar de volumen, referida a la masa de residuos a ser vertida, por lo que los procesos de compactación en vehículo compactador, plantas de transferencia y/o en los propios vertederos, no tienen la consideración de pre-tratamiento. Tampoco la clasificación sería un pre-tratamiento, puesto que no se reduce la masa a depositar, sino la corriente a depositar. En relación a la peligrosidad, el proceso debe lograr eliminar las características de peligrosidad del residuo, así como reducir la concentración de los componentes peligrosos. La facilidad en la manipulación hace referencia al depósito en sí, no a operaciones anteriores. En relación al incremento de la valorización del residuo, la clasificación o separación no tienen la consideración de pretratamiento.

En relación a los criterios de admisión en vertedero establecidos en la Decisión 2003/33/CE, cabe destacar que los residuos municipales, las fracciones no peligrosas recogidas separadamente de residuos domésticos y los mismos materiales no peligrosos de otros orígenes podrán ser admitidos sin realización previa de pruebas en vertederos para residuos no peligrosos, siempre que hayan sido sometidos a un pretratamiento. El vertido de este tipo de residuos debería limitarse, sobre todo en cuanto a poder calorífico y contenido en materia orgánica se refiere, condicionando el tipo de tratamiento previo a realizar. 3.3.2.

“Vertido cero” como concepto

El “vertido 0” no es un valor absoluto, sino un concepto donde el vertido queda reducido a la mínima expresión, fundamentalmente para cubrir paradas y/o averías de las instalaciones de valorización, así como puntas estacionales. Se basa en definitiva en conseguir reducir al mínimo los rechazos de las actividades de reciclado y valorización energética, lo que supone uno de los más importantes retos técnicos de la próxima década. El vertido 0 puede lograrse a través de dos modelos que se desarrollan a continuación, aunque ambos modelos enuncian básicamente los mismos conceptos, pero con diferentes palabras. Residuos primarios y secundarios. Prohibición vertido residuos primarios Residuos primarios: residuos recogidos directamente de generadores, sin haber sido sometidos a clasificación, ni separación, ni a tratamientos (reciclaje, compostaje u otras operaciones de recuperación). Residuos secundarios: residuos generados como rechazo en plantas de tratamiento de residuos primarios (plantas de separación y clasificación de EELL, plantas de compostaje o biometanización de MO, plantas de pretratamiento mecánico-biológico/biológico-mecánico o instalaciones de recuperación energética).

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Residuo último (legislación francesa) Residuo último: residuo, resultante o no del tratamiento de residuos, no susceptible de ser tratado en las condiciones técnicas y económicas actuales, y en particular, mediante extracción de la parte valorizable o por reducción de su carácter contaminante o peligroso. Este modelo prohíbe el vertido de residuos que sean susceptibles de reutilizarse, reciclarse o recuperarse energéticamente (por sus propiedades combustibles), o de aprovecharse de cualquier otra forma, por lo que lleva implícita la obligación de un tratamiento previo de los residuos, a su eliminación en vertedero. 3.3.3.

Impactos ambientales de un vertedero

Los principales impactos ambientales de un vertedero para RDyC sobre aire, suelo y aguas son: -

pérdida de la capa de ozono

emisión de compuestos orgánicos volátiles (COV) tóxicos y gases de efecto invernadero (CH4, CO2)

olores

presencia de aves, insectos y otros animales de pequeño tamaño

explosiones y/o incendios

daños a la vegetación

contaminación del suelo

contaminación de aguas superficiales y subterráneas.

La normativa en materia de vertederos establece un control post-clausura por un período mínimo de 30 años, a efectos financieros, económicos y técnicos, sin embargo, no es suficiente como para evitar los impactos ambientales generados. El impacto de un vertedero, pese a estar en fase de postclausura, es muy significativo y puede prolongarse durante siglos:

Impacto a largo plazo de un vertedero

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Para intentar que los efectos ambientales de los vertederos sean asumibles al final del período postclausura, hay que reducir al máximo la difusión incontrolada de los contaminantes en el medio ambiente, definido hoy en día en la gestión de los vertederos como criterio multibarrera.

El criterio multibarrera surge una vez demostrado que la barrera artificial pierde su efecto al cabo de unos años, y combina los efectos de conceptos como las barreras climatológica, hidrogeológica y artificial, con el tipo de residuo depositado. En relación a este último punto, el control se realiza mediante los criterios de admisión establecidos y los pretratamientos aplicados, limitando el vertido a residuos de bajo poder calorífico y bajo contenido en materia orgánica, y a material estabilizado. De modo adicional a las multibarreras, para reducir el plazo en los períodos post-clasura, es necesario actuar in situ sobre la masa vertida, con tratamientos que aceleren el proceso de degradación de los residuos. De este modo surge el concepto de vertedero sostenible, con los que, mediante un pretratamiento y la degradación de la materia orgánica estabilizada, es posible alcanzar un impacto aceptable en los 30 años de post-clausura establecidos en la normativa. 3.3.4.

Coste de gestión y Tarifa de vertido

Pese a que el Real Decreto 1481/2001 establece que el precio de vertido deberá cubrir los costes totales asociados, la realidad es bien distinta, cubriendo únicamente en la mayoría de casos la gestión directa en vertedero, sin incluir pretratamientos, transportes, reciclado de materiales, costes de clausura, amortizaciones de la inversión inicial, costes financieros de seguros, fianzas u otros. La existencia del “vertido barato” deja fuera de competencia a las opciones de gestión más sostenibles definidas en la propia jerarquía europea de gestión de residuos. Es un método no competitivo respecto a la valorización de residuos, puesto que no favorece el aprovechamiento de los recursos ambientales contenidos en los residuos y no es una alternativa más económica si se tiene en cuenta la totalidad de costes asociados.

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4. CONCLUSIONES PRELIMINARES Después de analizar las distintas tecnologías de forma individual y las comparativas de los aspectos más significativos entre ellas, se analizan algunos aspectos que pueden ser claves en la decisión de la selección de la alternativa de tratamiento de la FR y de otras fracciones no reciclables, como estado del arte y nivel de implantación a escala industria, la seguridad para la salud, el rechazo social, posición política, costes, adecuación a las fracciones a tratar, y el interés de los materiales obtenidos. Posteriormente deberán valorarse en profundidad los aspectos medioambientales, técnicos, económicos y sociales, con profundidad, para el consenso y elección final de la alternativa de gestión Destacar que actualmente en Navarra, el tratamiento aplicado a casi el 60% de la fracción resto generada es el deposito en vertedero sin estabilización previa de la materia orgánica presente en el mismo. Debe quedar claro que cualquiera de las alternativas de tratamiento expuestas en el informe es preferente a la opción de verter residuos sin tratamiento previo. De hecho, esta opción debe quedar descartada de la planificación de residuos, contemplándola solo para los rechazos obtenidos en los procesos descritos que no tienen alternativa de reciclado, valorización energética u otras formas de valorización. En relación al grado de implantación, las tecnologías más emergentes, es decir, aquellas que están poco probadas para el tratamiento de la FR, o que su implantación industrial o comercial no cuenta con un número significativo de referencias en la Unión Europea, aunque si es posible que existan algunas referencias en otros lugares, serían las tecnologías de valorización energética de gasificación, gasificación por plasma, pirolisis, y producción de combustibles líquidos mediante procesos químicos y biológicos. Por esta razón no serían preferentes, y en caso de considerarse como opción, merecen un análisis y estudio exhaustivos sobre las ventajas que reportarían frente a las tecnologías consolidadas. El posible riesgo para la salud por la generación de dioxinas y furanos, generalmente se asocia a instalaciones de valorización energética, produciendo un fuerte rechazo social ante este tipo de plantas, pese a que disponen de sistemas intensivos de tratamiento de gases y cumplen con los límites legales de emisión al aire. Sin embargo, estos compuestos también se generan en otras instalaciones de tratamiento de residuos, incluso en plantas de compostaje, dado que están presentes en los propios residuos, instalaciones en las que no se toman medias al respecto para su minimización. Estudios de caracterización realizados sobre compost procedente de residuos domésticos, y sobre lodos de depuradora de aguas residuales urbanas aplicados directamente en suelo agrícola, reflejan la presencia de dioxinas y furanos. En cuanto al componente de los costes asociados, inversión y operación, hay un importante salto cuantitativo entre las tecnologías de valorización energética y los tratamientos TMB/TBM, a tener en cuenta especialmente tras estos años atrás de recesión económica. En última instancia, cabe citar los aspectos social y político, que toman especial relevancia cuando se barajan alternativas de valorización energética, y que en ocasiones pueden ser decisivos a la hora de seleccionar la alternativa de tratamiento. Sin embargo, en relación a estos aspectos, se han dado situaciones singulares, donde se han contemplado instalaciones de valorización energética como consecuencia de un rechazo social hacia plantas que a priori son consideradas más sostenibles ambientalmente. (Caso de la incineradora de Tarragona implantada por la necesidad de resolver de forma eficaz un problema ambiental y una contestación social creciente relativo una planta de compostaje con una gestión deficiente de residuos)

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En relación a las técnicas de pretratamiento y estabilización de la materia orgánica, los tratamientos TMB no están especialmente indicados para un sistema de recogida en 5 contenedores, por lo que no sería una opción óptima para el tratamiento de la FR de Navarra. Además, la baja calidad del bioestabilizado obtenido, y los bajos niveles de recuperación de materiales reciclables, provocan un alto porcentaje de rechazos que se depositan en vertedero. Por otro lado en el caso de la Mancomunidad de Montejurra, que cuenta con un sistema de recogida en 4 contenedores con FORS indiscriminada, sí que encajaría un TMB aerobio, tal y como se está realizando en la actualidad. En estos momentos se está llevando a cabo un proceso de optimización de la FORS indiscriminada, disminuyendo el porcentaje de impropios, lo que supondrá un mejor rendimiento del proceso TMB, por otro lado esta instalación está pendiente del resultado de una auditoría que podrá aportar más argumentos en cuanto al futuro de esta instalación. En relación a los tratamientos TBM, el autoclave y los biorreactores no están orientados a una recogida en 5 contenedores, con recogida selectiva de FORS, sino a una recogida en 4 contenedores, o bien en 5, pero de mala calidad. El biosecado sí que encajaría con el sistema de recogida selectiva de materia orgánica y materiales reciclables. El autoclave no se contempla como una opción preferente ante su bajo grado de implantación, ya que está más extendido su uso para el tratamiento de residuos biosanitarios, ya que su aplicación sobre residuos en España se reduce a dos plantas a pequeña escala y en vía de desarrollo. Los biorreactores no alcanzan más que una semiestabilización de la materia orgánica, por lo que sería necesario un tratamiento biológico final adicional (TBMB), a diferencia del biosecado. En relación a la obtención de CDR/CSR a partir de biosecado o por biorreactores, ofrece mejor resultado esta última tecnología: SALIDAS

Biosecado

Autoclave

Biorreactor

Materiales reciclables

Destinado a CDR / CSR

45%

31%

37%

Biomasa

(*)

55%

31%

Rechazos/inertes

20%

(1)(*) Materia orgánica estabilizada (finos < 1-2 cm) incluida dentro de rechazos; (2)En cuanto al porcentaje de materiales reciclables, en el caso del biosecado es menor ya que no se está considerando la recuperación de plásticos, papel/ cartón, y madera .

Por tanto, de una forma global, podría considerarse que la mejor opción para el tratamiento de la FR sería un pretratamiento y estabilización de la materia orgánica, por procesos TBM, junto con la obtención de CSR/CDR, teniendo en cuenta que habría que asegurarse una salida de valorización para estos productos, ya que en el caso de no existir mercado para ellos, había que evaluar alternativas para los mismos, como acopio temporal, etc. Además podrían tratarse otros residuos no reciclables como los rechazos de afino del compostaje. En el caso de la tecnología de obtención de CSR/CDR, pasando únicamente por la etapa de tratamiento mecánico, también serían adecuados como material de entrada los rechazos de plantas de selección de envases e incluso algunos residuos industriales no peligrosos no reciclables.

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5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y FUENTES DE INFORMACIÓN -

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Ponencia AEVERSU Angel Fernandez Homar. La valorización energética de residuos urbanos en España 2013

Ponencia técnica de la gestión sostenible de los residuos en Navarra’ ISR, Octubre 2008.

‘El tratamiento biológico-mecánico’ Luis Martínez Centeno, Director de Residuos, TECONMA.

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Articulo Revista Infoenviro. Marzo 2011. ‘’Evolución de la digestión anaerobia en España’’

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