Transformación de residuos en energía

Recientemente se ha desarrollado un nuevo sector a nivel mundial que ha demostrado una gran  rentabilidad, se trata de convertir los residuos en energía mediante las tecnologías de generación de electricidad, calor, combustibles o biocombustibles. Esta conversión no significa sólo quema, porque la elección de las tecnologías depende fuertemente de la mezcla de los residuos. Por ejemplo, un contenido alto de materia orgánica y de humedad reduce la eficiencia de la combustión de residuos.

Estas nuevas tecnologías se clasifican en dos categorías: térmicas, que generan la electricidad directamente a través de la combustión; y no térmicas, o que producen combustibles tales como metano, metanol, etanol, hidrógeno y otros tipos de combustibles sintéticos. Estos procesos de conversión están basados en operaciones sofisticadas y ofrecen energía renovable segura y probada de acuerdo con las estrictas normas ambientales, por lo cual la confianza en estas tecnologías ha aumentado significativamente en el mundo.

En 2007 había más de 600 grandes plantas para convertir residuos en energía en 35 países de todo el mundo. En este sentido, Dinamarca está ocupando una posición avanzada en el tratamiento de sus residuos, ya que alrededor del 54% de ellos van a las estaciones de conversión de residuos en energía. Otros países como Suecia, Bélgica, Alemania, Holanda, España, Francia o Japón tratan más de un tercio de sus residuos en plantas similares, frente al 14% de Estados Unidos.

La incineración y pirolisis

La quema de residuos sólidos convirtiéndolos en cenizas con recuperación de energía es una de las tecnologías de conversión de residuos en energía más comunes en el mundo, produciendo electricidad y calor. Todas las nuevas instalaciones de incineración de los países de OECD cumplen con las estrictas normas de emisiones y reducen el volumen inicial de los residuos del 95% al 96% (Equivalente al 75% del peso).

La capacidad de incineración mundial ha aumentado en un 3% al año durante el período de 2005 a 2010. Japón trata 40 millones de toneladas al año de residuos sólidos urbanos por métodos térmicos,  ocupando el primer lugar en el mundo. También cabe destacar la exitosa experiencia de Suecia,  considerada como uno de los líderes europeos en la recuperación de energía a partir de basura, que actualmente tiene que importar unas 800.000 toneladas anuales de residuos del resto del continente. En este país las incineradoras generan la energía suficiente como para satisfacer el 20% de la calefacción del país (810.000 hogares) y el suministro de electricidad a 250.000 hogares, de un total de  4,6 millones de hogares del país.

Sin embargo, la incineración de residuos es objeto de un intenso debate en todo el mundo (vease aquí, aquí y aquí). En general, las preocupaciones están relacionadas con la producción de contaminantes atmosféricos durante la operación de los incineradores, tales como partículas y metales pesados, dioxinas y gases ácidos. Aunque estas emisiones son muy bajas en las incineradoras modernas. La mayoría de las incineradoras existentes, generan electricidad a través de un ciclo de vapor, que se caracteriza por la baja eficiencia eléctrica (entre 14% y 28%). Los sistemas de vapor, como las incineradoras de residuos, podrían generar entre 450 y 550 kWh de electricidad por tonelada de residuos sólidos urbanos, que también echan cerca de una tonelada de dióxido de carbono a la atmósfera.

La pirólisis es otra tecnología que se basa en el uso de cantidades de calor elevada en ausencia de oxígeno, para descomponer el material orgánico rico en carbono y producir tres tipos de fuentes de energía: un 35 % del peso total se convierte en carbón, un 40% en un líquido bio-combustible, y un 10% de un gas artificial, que es una mezcla de monóxido de carbono, hidrógeno y dióxido de carbono. Los dos primeros productos son almacenables, mientras que el gas se quema mediante pirólisis, que se considera un proceso más seguro y menos contaminante que la quema.

La pirólisis permite el uso directo de los productos, y existe una tendencia hacia al uso del plástico reciclado para convertirlo en petróleo o gas, lo que puede generar de 1.8 hasta 3.6 (Btu) por tonelada de plástico. De esta manera, el coste del tratamiento de los residuos sólidos en los países industrializados se estima alrededor de 50 Dólares por tonelada.

Gas a partir de residuos

La tecnología de "gasificación" es un proceso eficiente para convertir algunos tipos de combustibles de bajo valor y residuos en gas sintético. Se pueden “gasificar” muchos tipos de productos tales como residuos sólidos municipales, combustibles derivados de residuos y de plástico que no se recicla, los restos de la industria agrícola, materia seca de los lodos de depuración, y el carbón. La conversión de estas materias produce un  gas  sintético  que tiene un valor calorífico del 10 al 15% del valor de gas natural. 

En plantas grandes, este gas sintético resultante se utiliza para generar electricidad y producir calor. También se puede convertir este gas en metanol y amoniaco sintético, benceno, o usarlo directamente como una alternativa al gas natural, e incluso mezclado con gas natural en la red de suministro de gas. Por lo que se considera  atractivo por sus ventajas económicas y medioambientales.

En comparación con el envío a rellenos sanitarios, la gasificación de residuos sólidos urbanos proporciona entre 7 y 14 millones de Btu por tonelada y de 0,33 a 0,66 toneladas de emisiones de carbono equivalente por tonelada de residuos. El coste del tratamiento de los residuos sólidos urbanos por las tecnologías de gasificación se estima en alrededor de 50 Dólares por tonelada.

La ventaja más importante que hace a la gasificación de residuos más atractiva que la incineración, es la posibilidad de generar energía eléctrica en los motores y turbinas de gas, y esto es mucho más barato y eficiente que el ciclo de vapor utilizado en la incineración. Por otra parte, las emisiones son menores (2%), y se pueden echar de manera químicamente estable. También, con esta tecnología, se pueden convertir hasta el 98% de los residuos en energía. Las turbinas de generación en las estaciones de gasificación, durante un ciclo combinado, pueden generar entre 900 y 1.200 kWh de electricidad por tonelada de residuos sólidos urbanos, que es el doble de lo que se logra en el ciclo de vapor utilizado en los sistemas de incineración. El coste de la creación de una planta de gasificación de residuos de una capacidad de tratamiento de 680 toneladas por día, suficiente para un ciudad pequeña, se estima en alrededor de 150 millones de Dólares. Sin embargo, se requiere una atención cuidadosa para determinar el coste de cada proceso, especialmente cuando los precios de la electricidad, los materiales adecuados para su reciclaje, las tasas de interés y los impuestos son muy variados.

Proyectos en el mundo árabe

La basura total generada en los países árabes se estima en más de 80 millones de toneladas anuales, y los vertederos a cielo abierto son la forma más prevalente de eliminación. Sin embargo, recientemente  surgieron en algunos países iniciativas para trabajar en proyectos que consisten en convertir los desechos en energía. Por ejemplo, la compañía Abu Dhabi National Energy Company (TAQA) y el Centro para la Gestión de Residuos en Abu Dhabi han firmado recientemente un memorando de entendimiento para construir una central térmica para convertir los desechos en energía de 100 MW de capacidad, en Abu Dhabi en 2015-2016. La planta será capaz de manejar una cantidad de hasta un millón de toneladas de residuos municipales al año. En Bahrein, se están desarrollando centrales térmicas en el pueblo de Askar, cerca de Manama, con capacidad para procesar 390 toneladas de residuos domésticos al año y generará 25 megavatios de electricidad que alimenta a la red pública. En Túnez también se dan estas iniciativas, pues se instaló una planta piloto para convertir los residuos en biogás anaeróbico.