ANAKISIS DE LOS SISTEMAS DE APROVECHAMIENTO DE LA

ANALISIS DE LOS SISTEMAS DE
APROVECHAMIENTO DE LA FRACCION RESTO
DE RESIDUOS URBANOS
JUNIO 2008
ANALISIS DE LOS SISTEMAS DE APROVECHAMIENTO DE LA
FRACCION RESTO DE RESIDUOS URBANOS
OBJETIVOS DEL ESTUDIO
- Unidades de gestión: Mágina y Macondo
- Metodología seguida
- Fuentes de información
GENERACION DE RESIDUOS URBANOS
- Caracterización de los residuos generados
- Generación en las unidades de gestión consideradas
RECOGIDA DE LOS RESIDUOS
- Recogida selectiva de materia orgánica
- Recogida selectiva de envases ligeros
- Recogida selectiva de papel y cartón
- Recogida selectiva de otros materiales
- Determinación de las fracciones resto para tratamiento
GESTION DE LA MATERIA ORGANICA RECOGIDA SELECTIVAMENTE
- Características de la materia orgánica recogida
- Formas de tratamiento de materia orgánica
- Pretratamiento mecánico y afino de compost
- Tratamientos biológicos
- Tratamiento aerobio
- Biometanización
- Comparación de las dos vías de tratamiento
ESCENARIOS DE GESTION DE LA FRACCION RESTO
- Definición de los escenarios de gestión
- Escenario A: Gestión en ausencia de vertederos
- Escenario 1: Incineración con pretratamiento
- Escenario A2: Incineración tras estabilización
- Escenario A3: Incineración tras biosecado
- Comparación energética de los escenarios de incineración
- Escenarios B: Tratamiento mecánico biológico + vertido de fracciones
- Escenario B1: Incineración de RDF
- Escenario B2: Estabilización y preparación de RDF para cementeras
- Escenario B3: Vertido de residuos estabilizados.
- Comparación de los escenarios tipo B
- Escenarios C: Tratamientos de biosecado + biorreactor
- Escenario C1: Incineración de CSR + biorreactor
- Escenario C2: Valorización de CSR en cementeras + biorreactor
ESCENARIOS DE GESTION PARA MACONDO
- Escenarios sin vertedero (A)
- Escenarios con vertedero (B)
1
2
3
4
5
6
9
11
12
12
13
15
17
17
19
19
20
22
24
27
29
31
34
36
37
40
43
46
48
4
9
53
57
61
63
-i-
- Escenarios con biorreactor (C)
ANALISIS DE COSTES DE LOS DISTINTOS ESCENARIOS
- Bases generales para el análisis de costes
- Costes de recogida
- Costes de operación
- Costes de amortización
- Gastos de gestión de las instalaciones
- Ingresos por ventas de materiales y energía
- Resumen de costes para los distintos escenarios: Mágina
- Resumen de costes para los distintos escenarios: Macondo
- Comparación entre los distintos escenarios
- Influencia de los costes de vertedero
ANALISIS DE ECOEFICIENCIA
- Objetivo del análisis de ecoeficiencia
- Categorías de impacto analizadas
- Calentamiento global
- Acidificación
- Eutrofización
- Emisiones de materia particulada
- Análisis ambiental de los procesos seguidos
- Metodología seguida en el análisis de ecoeficiencia
- Resultados obtenidos para FR1
- Calentamiento global
- Acidificación
- Eutrofización
- Emisiones de materia particulada
- Resultados obtenidos para FR2
- Calentamiento global
- Acidificación
- Eutrofización
- Emisiones de materia particulada
- Comparación entre escenarios
EFICIENCIA ENERGETICA
65
89
90
90
91
91
92
94
98
98
99
102
104
105
106
106
107
108
109
110
111
ANEXO: VALORIZACION ENERGETICA MEDIANTE GASIFICACION CON PLASMA
114
67
68
70
75
75
75
76
79
82
85
-
ii -
OBJETIVOS DEL ESTUDIO
El paradigma de la gestión sostenible del trinomio recursos – productos - residuos se basa
en la aplicación jerarquizada y secuencial de los siguientes principios:
-
disminución de la generación real de residuos mediante acciones de prevención y
reutilización
-
obtención del máximo aprovechamiento material de los recursos contenidos en los
residuos, potenciando los sistemas de recogida selectiva, incluyendo dentro de este
máximo aprovechamiento el de la materia orgánica, especialmente de aquélla que
es recogida de forma selectiva.
-
valorización de la fracción no recogida selectivamente, tanto de forma de
recuperación material como de valorización energética.
En diversos estudios realizados por el ISR se ha incidido específicamente en los dos
primeros apartados, de prevención y reciclado material; también se han analizado los
diferentes aspectos tecnológicos relacionados con la valorización de la fracción resto, por
procedimientos mecánicos, biológicos y/o térmicos.
El objetivo de este Estudio es el análisis y la comparación de diferentes sistemas de
aprovechamiento de esta fracción de los residuos urbanos, obtenida mediante exclusión
de las diferentes recogidas selectivas que deben ser aplicadas en la extensión necesaria
para alcanzar el cumplimiento de los objetivos establecidos en las diferentes
planificaciones ambientales; las comparaciones se establecerán en términos económicos y
mediante el análisis de los impactos ambientales derivados de la gestión de los residuos.
Como variable fundamental, además de los propios procedimientos de gestión definidos
para los diferentes escenarios, se consideran dos opciones de recogida selectiva:
-
la obtenida en un sistema de recogida de cuatro fracciones: papel – cartón + vidrio
+ envases ligeros + fracción resto.
-
la obtenida en un sistema de recogida en cinco fracciones, agregando la recogida
selectiva de materia orgánica a las señaladas anteriormente.
De esta forma se pretende conocer las ventajas económicas y ambientales derivadas de la
implantación extendida de los sistemas de recogida selectiva de materia orgánica.
Al mismo tiempo se pretende un análisis de la influencia del factor de escala,
especialmente para instalaciones de gran capacidad; para esto se analizan dos unidades
de gestión de tamaño muy diferente.
-1-
Unidades de gestión.
Una primera simplificación se refiere a la tipología de las unidades de gestión en las que
se realizan el estudio; se han simulado dos unidades de gestión ficticias, Mágina y
Macondo, cuya diferencia fundamental es la población: 1.200.000 habitantes en el caso
de Mágina y 600,000 habitantes en el caso de Macondo.
Ambas tienen la misma tipología, urbana de alta densidad de población, por lo que las
cantidades unitarias y las características de los residuos generados no serán muy
diferentes, aunque existan diferencias en los sistemas de recogida y en los costes
derivados de los mismos; éstos serán estimados de acuerdo con el trabajo realizado por
el ISR, (Proyecto Casta Diva), que analiza detalladamente las actividades de recogida.
La diferencia fundamental entre las dos unidades de gestión se referirá a los costes, ya
que el factor de escala de las instalaciones es, generalmente, favorable en el caso de
instalaciones de gran capacidad.
Cuando el tamaño de las unidades de gestión se consigue por agregación de unidades
reducidas pero territorialmente vecinas, la influencia económica y ambiental del
transporte de residuos también debe ser tenida en cuenta aunque, por simplicidad y
uniformidad del análisis, no se ha tenido en cuenta en el presente Estudio.
La elección de estos tamaños de unidades de gestión se justifica por el tipo de
instalaciones a considerar para la gestión de la fracción resto; aunque las instalaciones
destinadas a la recuperación material (plantas de clasificación y recuperación de distintos
materiales y plantas de tratamiento de materia orgánica mediante compostaje) puedan
estar distribuidas en el territorio de la unidad de gestión, cerca de los puntos de
generación, las instalaciones que exigen un mayor desarrollo tecnológico y una mayor
complejidad en la operación elevada deben reducirse al mínimo indispensable, con
capacidades de tratamiento elevadas y crecientes, tanto por mejor resultado económico
como por mejores rendimientos energéticos y ambientales; como se ha indicado, el
incremento de los impactos relativos al transporte de residuos debe ser tenido en cuenta
y reducido mediante adecuados emplazamientos en relación con las vías de acceso y
otras medidas.
Por simplificación analítica se han supuesto que todas las instalaciones contempladas en
cada escenario están concentradas en un emplazamiento único aunque, como se ha
señalado, algunas instalaciones podrían estar dispersas en el territorio de la unidad de
gestión sin que esto origine originar cambios resaltables en los resultados.
-2-
Metodología seguida
El Estudio realiza la simulación de numerosos escenarios de tratamiento de la fracción
resto, atendiendo a las características de las fracciones de los residuos a tratar y a los
distintos objetivos ambientales planteados.
Además de la tipología de las unidades de gestión, la realización del Estudio requiere el
establecimiento de numerosas hipótesis simplificadoras tanto de los datos caracterización
de los residuos como de los parámetros de funcionamiento de las instalaciones que deben
ser consideradas en cada escenario; en cada caso se indican estas hipótesis, las razones
que las aconsejan y los rangos de validez de las mismas.
Los escenarios analizados son numerosos y, aunque se identifican de forma detallada, se
han introducido algunas simplificaciones en función de las informaciones disponibles y
contrastadas; en todos los casos el Estudio se ha basado la información en datos reales
de instalaciones reales; sin embargo, los resultados obtenidos deben ser considerados
más como elementos de comparación entre alternativas que como análisis de detalle de
los sistemas aislados.
La metodología seguida en el Estudio ha sido la siguiente:
-
especificación de las características de los residuos urbanos generados en cada una
de las unidades de gestión, tanto en cantidad como en composición.
-
determinación de las fracciones recogidas selectivamente en cada caso, incluyendo
las previsiones de generación y la reducción debida a las acciones de prevención y
reutilización; se establecen dos sistemas de recogida (con o sin recogida selectiva
de materia orgánica) lo que determina dos tipos diferentes de fracción resto.
-
análisis de las distintas opciones de tratamiento para cada una de las fracciones
resto obtenidas; para cada una de los escenarios se realizan balances de masa y
energía que determinan los resultados de los distintos tratamientos.
Para la realización del análisis se han seleccionado aquellas formas de gestión para
las que existe suficiente experiencia y que representan tecnologías fiables y con
proyección futura; en todos los casos se supone que el funcionamiento de las
mismas está dentro de lo que podría ser considerado como MTD en relación con la
forma de tratamiento y que se cumplen todas las exigencias ambientales en vigor.
Debe resaltarse que el número de escenarios posibles es mucho más extenso que el
considerado en el Estudio; en ningún caso la selección efectuada debe ser
considerada excluyente de otras formas de tratamiento posibles aunque se ha
pretendido que sea representativa de las diferentes familias de soluciones.
-3-
-
mediante los balances de masa y energía determinan los tamaños y características
de las instalaciones necesarias para los tratamientos, que a su vez permiten la
estimación de las inversiones y de los costes de operación de las mismas; de esta
forma se alcanza la comparación económica de las distintas formas de tratamiento
para cada uno de las fracciones vinculadas a las diferentes formas de recogida.
-
también a partir de los balances y asumiendo características standard para los
distintos tipos residuos constitutivos de la fracción resto se han estimado todas las
variables que permiten el análisis de ecoeficiencia y de impactos ambientales,
utilizando un software específico, UMBERTO®, que permite la modelización de las
distintas hipótesis consideradas.
Las categorías de impacto ambiental analizadas han sido:
-
Potencial de Calentamiento Global por la emisión de gases de efecto
invernadero
-
Potencial de Acidificación, por la emisión de SO2 y otros gases ácidos
-
Potencial de Toxicidad Humana, por emisiones de materia particulada PM10
-
Potencial de Eutrofización, por las emisiones de nutrientes
-
Aprovechamiento energético, analizado mediante el consumo o exportación
neta de energía en relación con la energía primaria contenida en los residuos
generados
De esta forma se ha obtenido el perfil ambiental de cada uno de los escenarios de
gestión que permite la comparación de los diferentes escenarios de gestión.
Fuentes de información
Para la realización del Estudio se han utilizado numerosas fuentes de información:
-
Planes de gestión de residuos urbanos elaborados por el ISR (Castilla La Mancha,
Asturias) y por otras entidades, (Cataluña, Guipúzcoa, Vizcaya, etc.)
-
Borrador del PNIR, especialmente para el establecimiento de objetivos ecológicos
-
Estudios multiparticipantes realizados por el ISR en relación con distintos aspectos
de gestión: NERU I, NERU II, TEVER, CASTA DIVA.
-
Consultas directas a fabricantes de equipos y suministradores de tecnología.
-4-
GENERACION DE RESIDUOS URBANOS
Las diferentes hipótesis sobre generación y recogida selectiva se han establecido teniendo
en cuenta los diferentes objetivos establecidos en los distintos Planes, como el PNIR, la
Directiva Marco, la modificación de la Ley de Envases y las planificaciones de las CCAA.
Por esto, se toma como referencia el año 2012, o un año suficientemente alejado como
para garantizar que se han implantado todos los criterios de optimización de la gestión en
relación con la prevención y reutilización así como los modelos de recogida selectiva.
Por el origen, los residuos generados se han dividido en dos grandes fracciones:
-
residuos domiciliarios, con una generación del 70% de los residuos urbanos totales.
-
residuos industriales, comerciales e institucionales asimilables los residuos urbanos
(RICIA) con una generación total del 30% de los residuos urbanos.
En la tabla se indica la composición media de los residuos en función de su origen.
Tabla 1: Composición de los residuos generados, en función del origen, en %
Materia orgánica cocina
Restos podas
Materia orgánica total
RD
33,14
2,86
36,00
RICIA
29,33
10,00
39,33
TOTAL
32,00
5,00
37,00
Papel y cartón impresión
Papel y cartón envases
Papel y cartón total
15,03
5,68
20,71
4,33
17,34
21,67
11,82
9,18
21,00
Plásticos envases
Plásticos no envases
Plásticos totales
4,64
5,49
10,13
28,69
1,00
29,69
11,86
4,14
16,00
Vidrio envases
Vidrio no envases
Total vidrio
10,40
1,94
12,33
0,64
0,59
1,22
7,47
1,53
9,00
1,43
2,03
0,71
1,31
1,20
2,82
4,29
7,03
100.00
5,00
0,27
1,67
0,27
0,53
0,08
0,00
0,27
100.00
2,50
1,50
1,00
1,00
1,00
2,00
3,00
5,00
100.00
Metales Fe envases
Metales Fe no envases
Metales no Fe envases
Metales no Fe no envases
Madera
Textil
Celulosa
Varios
TOTAL
-5-
No son muy abundantes, en estos momentos, las caracterizaciones de las distintas
fracciones separadas en función del origen de las mismas; los valores obtenidos para
algunas actividades industriales y comerciales permiten una extrapolación de las
composiciones de las fracciones anteriores.
La composición anterior se basa en las informaciones procedentes de los Planes
elaborados por el ISR, de los diferentes Planes de Residuos de Cataluña, Guipúzcoa,
Castilla La Mancha, etc.
Generación en las unidades de gestión
La generación teórica de residuos urbanos, en el año de referencia, se estima en 580
kg/hab-año, que está en consonancia con la estimación de generación del PNIR y otros
documentos de referencia en relación con la planificación.
No obstante, por aplicación de las medidas de prevención y reutilización se ha supuesto
una reducción en la generación equivalente al 10% de la generación teórica; en
consecuencia, la generación real de residuos, que deben ser recogidos de forma selectiva
o como fracción resto, es de 522 kg/hab-año.
Aunque esta cantidad de residuos evitados, (58 kg/hab-año por medidas de prevención +
reutilización), pueda parecer elevada es inferior a la estimada en numerosos países
europeos, que representan la referencia próxima y que se acercan a 100 kg/hab-año
La cifra de generación de residuos de 522 kg/hab-año (1.45 kg/hab-día) está siendo
superada por una gran cantidad de unidades de gestión, aunque el deficiente control de
algunos flujos hace difícil su comprobación real.
La estimación de la generación de RSU en España en el año 2005, realizada por el MMA y
recogida en el PNIR, es de 23.54 Mt/a, lo que supone una generación superior a 560
kg/hab-año, con un crecimiento anual mantenido durante los últimos años del orden del
2% anual.
La planificación del MMA prevé un crecimiento menor que conduzca a la estabilización en
la generación para el año 2010 y una reducción progresiva que podría llegar al 10% para
el año 2015.
Por tanto, las cifras de generación indicadas parecen adecuadas, de acuerdo con los
instrumentos de planificación señalados.
-6-
Teniendo en cuenta la generación específica y las composiciones previstas para cada una
de las fracciones, la cuantificación de la generación será como se indica en la tabla, para
una población de 1.200.000 habitantes:
Tabla 2: Generación de residuos urbanos en Mágina
Materia orgánica cocina
Restos podas
Materia orgánica total
RD
t/a
%
145.325 33,14
12.528
2,86
157.853 36,00
RICIA
t/a
%
55.123 29,33
18.792 10,00
73.915 39,33
TOTAL
t/a
200.448
31.320
231.768
%
32,00
5,00
37,00
Papel y cartón impresión
Papel y cartón envases
Papel y cartón total
65.925
24.890
90.815
15,03
5,68
20,71
8.143
32.586
40.729
4,33
17,34
21,67
74.068
57.476
131.544
11,82
9,18
21,00
Plásticos envases
Plásticos no envases
Plásticos totales
20.350
24.085
44.435
4,64
5,49
10,13
53.910
1.879
55.789
28,69
1,00
29,69
74.260
25.964
100.224
11,86
4,14
16,00
Vidrio envases
Vidrio no envases
Total vidrio
45.588
8.488
54.076
10,40
1,94
12,33
1.200
1.100
2.300
0,64
0,59
1,22
46.788
9.588
56.376
7,47
1,53
9,00
Metales Fe envases
Metales Fe no envases
Metales no Fe envases
Metales no Fe no envases
Madera
Textil
Celulosa
Varios
6.264
8.896
3.132
5.764
5.264
12.369
18.792
30.820
1,43
2,03
0,71
1,31
1,20
2,82
4,29
7,03
9.396
500
3.132
500
1.000
159
0
500
5,00
0,27
1,67
0,27
0,53
0,08
0,00
0,27
15.660
9.396
6.264
6.264
6.264
12.528
18.792
31.320
2,50
1,50
1,00
1,00
1,00
2,00
3,00
5,00
438.480
100.0
187.920
100.0
626.400
100.0
TOTAL
La generación de Macondo, con una población de 600,000 habitantes, será la mitad de la
generación señalada en la tabla anterior, ya que no existen elementos objetivos que
permitan establecer diferencias en la generación específica entre las dos unidades de
gestión seleccionadas.
En cualquier caso, el interés del análisis diferencial no está tanto en relación con el
número de habitantes sino con las cantidades realmente generadas; interesa más analizar
el coste de gestión por unidad de peso, (€/t), que el coste por habitante y año; por esto,
se asume que la generación de residuos en Macondo será, en cada epígrafe, la mitad que
-7-
en Mágina, tal y como se refleja en la tabla siguiente:
Tabla 3: Generación de residuos urbanos en Macondo
RD
Materia orgánica cocina
Restos podas
Materia orgánica total
t/a
72.662
6.264
78.926
%
33,14
2,86
36,00
RICIA
t/a
%
27.562 29,33
9.396 10,00
36.958 39,33
Papel y cartón impresión
Papel y cartón envases
Papel y cartón total
32.962
12.445
45.407
15,03
5,68
20,71
4.072
16.293
20.365
4,33
17,34
21,67
37.034
28.738
65.772
11,82
9,18
21,00
Plásticos envases
Plásticos no envases
Plásticos totales
10.175
12.043
22.218
4,64
5,49
10,13
26.955
940
27.895
28,69
1,00
29,69
37.130
12.982
50.112
11,86
4,14
16,00
Vidrio envases
Vidrio no envases
Total vidrio
22.794
4.244
27.038
10,40
1,94
12,33
600
550
1.150
0,64
0,59
1,22
23.394
4.794
28.188
7,47
1,53
9,00
Metales Fe envases
Metales Fe no envases
Metales no Fe envases
Metales no Fe no envases
Madera
Textil
Celulosa
Varios
3.132
4.448
1.566
2.882
2.632
6.185
9.396
15.410
1,43
2,03
0,71
1,31
1,20
2,82
4,29
7,03
4.698
250
1.566
250
500
80
0
250
5,00
0,27
1,67
0,27
0,53
0,08
0,00
0,27
7.830
4.698
3.132
3.132
3.132
6.264
9.396
15.660
2,50
1,50
1,00
1,00
1,00
2,00
3,00
5,00
219.240
100.0
93.960
100.0
323.200
100.0
TOTAL
TOTAL
t/a
%
100.224
32,00
15.660
5,00
115.884
37,00
Con estos datos de partida se elaborarán las distintas alternativas de los modelos de
gestión, que deben iniciarse en la optimización de las recogidas selectivas de materiales
reciclables.
Por esto, en primer lugar se establecen los objetivos de recogida selectiva, de acuerdo
con la planificación conocida y con las prácticas en otros países europeos de referencia.
-8-
RECOGIDA DE LOS RESIDUOS
Como ya se ha señalado, se han considerado dos formas alternativas de recogida en cada
una de las unidades de gestión:
-
una recogida en cuatro fracciones (papel y cartón, envases ligeros, vidrio y fracción
resto)
-
una recogida en cinco fracciones (papel y cartón, envases ligeros, vidrio, materia
orgánica y fracción resto)
A continuación se establecen los objetivos de recogida selectiva que se han considerado
en cada uno de los materiales
Recogida selectiva de materia orgánica
Como se ha indicado, es una variable del Estudio ya que se pretende analizar la influencia
de la recogida selectiva de una parte importante de la materia orgánica en los costes de
gestión y en los impactos ambientales de la misma.
Cuando se realiza esta forma de recogida separada, se supone que se alcanzan los
siguientes objetivos:
-
el 30 % de la materia orgánica contenida en los residuos de origen domiciliario
-
el 66% de la materia orgánica contenida en los RICIA
-
para los residuos de poda, tanto de origen domiciliario como en RICIA, se supone
una recogida selectiva del 46% de la cantidad presente en cada fracción.
En todos los casos se ha supuesto que las impurezas en la fracción recogida (materiales
distintos de la materia orgánica) son el 18% del total recogido; estas impurezas están
constituidas por:
-
2% de papel y cartón de impresión
-
2% de plásticos no derivados de envases, (film, bolsas de plástico, etc.)
-
1% de vidrio no procedente de envases
-
1% de materiales metálicos, férricos, procedentes de recogidas de materia orgánica
en sistemas de contenedores no discriminados.
-
1% de textiles
-
2% de materiales celulósicos
-
9% distintos materiales inertes, que no son fácilmente biodegradables
-9-
Dada la tipología de las unidades de gestión consideradas, la recogida de la fracción
orgánica de origen domiciliario se realizaría en un sistema de quinto contenedor
indiscriminado, de carga trasera y con una frecuencia de cuatro recogidas semanales, con
una pureza de la materia orgánica recogida del 82%, (Casta Diva, ISR 2007)
La forma de recogida de fracción orgánica procedente de grandes productores (RICIA) es,
en principio, indiferente para el Estudio ya que se supone que el coste será asumido por
estos grandes generadores y no por los servicios públicos de recogida.
En consecuencia, la cantidad y composición de la materia orgánica recogida de forma
selectiva, cuando esta recogida tiene lugar, será como se indica en la tabla:
Tabla 4: Recogida selectiva de materia orgánica en Mágina, en t/a
de RD
43.597
0
43.597
de RICIA
36.381
14.407
50.789
Papel y cartón impresión
Papel y cartón envases
Papel y cartón total
767
0
767
1.535
0
1.535
2.302
0
2.302
2,00%
0,00%
2,00%
Plásticos envases
Plásticos no envases
Plásticos totales
0
767
767
0
1.535
1.535
0
2.302
2.302
0,00%
2,00%
2,00%
Vidrio envases
Vidrio no envases
Total vidrio
0
384
384
0
767
767
0
1.151
1.151
0,00%
1,00%
1,00%
0
0
0
0
0
576
2.302
3.453
0
1.151
0
0
0
576
0
6.906
0
1.151
0
0
0
1.151
2.302
10.359
0,00%
1,00%
0,00%
0,00%
0,00%
1,00%
2,00%
9,00%
51.847
63.258
115.105
100.00%
Materia orgánica cocina
Restos podas
Materia orgánica total
Metales Fe envases
Metales Fe no envases
Metales no Fe envases
Metales no Fe no envases
Madera
Textil
Celulosa
Varios, (inertes)
TOTAL
Fracción
79.979
14.407
94.386
orgánica
69,48%
12,52%
82,00%
Para una unidad de gestión de 600,000 habitantes la recogida selectiva de materia
orgánica se considera proporcional al número de habitantes; en consecuencia, se
obtendrá una recogida total de 57.552 t/a, de las cuales 25.923 t/a proceden de residuos
domiciliarios y 31.628 t/a de RICIA.
- 10 -
Recogida selectiva de envases
Se suponen los siguientes objetivos de recogida de envases
-
para los residuos de origen domiciliario se supone un objetivo de recogida selectiva
del 60% del total de envases; este objetivo se fundamenta en los objetivos legales
establecidos en el RD 252/2006 que modifica los objetivos de la Ley de Envases
para el año 2008 y siguientes; por materiales, se supone una recogida selectiva del
70% para vidrio y papel-cartón, 50% de envases metálicos y 30% de envases de
plástico.
-
para los RICIA se supone un objetivo de recogida selectiva del 75% de los envases
generados, cualquiera que sea el material de envase; este objetivo corresponde a
los resultados normales obtenidos en los países comunitarios, algunos de los cuales
establecen objetivos de recuperación entre el 80% y el 90% de los envases
generados con los RICIA.
En la tabla se muestran las cantidades de envases ligeros de diferentes materiales
presentes en los residuos generados; representan el porcentaje de recogida selectiva de
cada material; estos porcentajes deben entenderse como netos; cualquier rechazo de las
plantas de clasificación de materiales estaría contenido dentro de la fracción resto.
Tabla 5: Recogida selectiva de envases en Mágina, en t/a
Envases en
RD
RICIA
Recogidos
%
Papel y cartón envases
24.890
32.586
41.863
68,50
Plásticos envases
20.350
53.910
46.538
62.67
Vidrio envases
45.588
1.200
32.812
60.38
Metales Fe envases
6.264
9.396
10.179
69.00
Metales no Fe envases
3.132
3.132
3.915
67.50
100.224
100.224
135.307
67.50
TOTAL
Siguiendo los mismos criterios, para la unidad de gestión de 600.000 habitantes las
cantidades de envases recogidas selectivamente serían proporcionales a los habitantes de
las unidades de gestión; en realidad el grado de recogida selectiva no es necesariamente
proporcional a la población pero pueden adoptarse los mismos parámetros en ambos
casos.
La recuperación de materiales de envases es, en todos los casos y para todos los
materiales, superior a los objetivos señalados en el RD 252/2006, que modifica los
objetivos de la Ley de Envases.
- 11 -
Recogida selectiva de papel y cartón distintos de envases
Se suponen los siguientes objetivos de recogida selectiva de papel y cartón, distinto de
envases:
-
para los residuos de origen domiciliario el objetivo es la recuperación del 33.2 % de
la cantidad de papel no clasificado como envases presente en la fracción.
-
para los RICIA se supone un objetivo de recogida selectiva del 75% de los
materiales distintos de los envases; (este objetivo coincide con el de envases en
esta misma fracción).
La cantidad de papel y cartón recuperado, para la unidad de gestión de 1.200.000
habitantes, ascendería a 27.994 t/a, que representa el 37.80% de la totalidad de papel y
cartón, distinto del de envases, en las fracciones recogidas.
Para la unidad de gestión de 600.000 habitantes la recogida de papel no procedente de
envases ascendería a 13.998 t/a.
Recogida selectiva de otros materiales
En principio sólo está prevista la recogida selectiva de las fracciones señaladas (en cuatro
o cinco contenedores); no obstante, estos sistemas de recogida selectiva coexisten con la
recogida selectiva de otras fracciones minoritarias, que se realizan en puntos limpios o en
otros sistemas específicos.
El resto de sistemas de recogida selectiva, especialmente los desarrollados por Sistemas
Integrados de Gestión no están incluidos en el presente Estudio, ya que su existencia y
grado de actividad no afectan a los sistemas de gestión de la fracción resto.
En todo caso, la incidencia cuantitativa de estas formas de recogida y gestión son, en
general, poco relevantes en relación con la gestión de la fracción resto, ya que no
modifican de forma significativa ni las cantidades ni las características de la fracción resto
a gestionar, ya que la mayor parte de los residuos depositados en puntos limpios son, por
definición, aquellos que no son susceptibles de ser recogidos, eficientemente, por los
sistemas ordinarios de recogida.
Sólo en algunos casos podrían ser gestionados con la fracción resto; en general,
incrementarán los porcentajes de recogida selectiva de materiales reciclables de la unidad
de gestión y, por tanto, no tienen relevancia en el Estudio.
- 12 -
Determinación de las distintas fracciones resto para tratamiento
Teniendo en cuenta los objetivos de recogida selectiva en cada una de las hipótesis se ha
calculado la cantidad de fracción resto que sería recogida en cada unidad de gestión:
-
FR1 representa la fracción resto en ausencia de recogida selectiva de materia
orgánica
-
FR2 es la fracción resto cuando se incluye la recogida selectiva de materia orgánica
-
RS representa la suma de la recogida selectiva de materiales reciclables, incluyendo
envases, pero sin incluir la materia orgánica recogida selectivamente
-
RSMO representa la materia orgánica recogida selectivamente
En la tabla se indican las cantidades de fracción resto, para 1.200.000 habitantes.
Tabla 6: Distribución de fracciones recogidas en Mágina
RS
t/a
Materia orgánica cocina
Restos podas
Materia orgánica total
FR1
t/a
%
0 200.448 43,29
0 31.320
6,76
0 231.768 50,05
RSMO
FR2
t/a
t/a
%
79.979 120.469 34,62
14.407 16.913
4,86
94.386 137.382 39,48
Papel y cartón impresión
Papel y cartón envases
Papel y cartón total
27.994
41.863
69.856
46.074
15.614
61.688
9,95
3,37
13,32
2.302
0
2.302
43.772
15.614
59.386
12,58
4,49
17,07
Plásticos envases
Plásticos no envases
Plásticos totales
46.538
0
46.538
27.723
25.964
53.687
5,99
5,61
11,59
0
2.302
2.302
27.723
23.662
51.384
7,97
6,80
14,77
Vidrio envases
Vidrio no envases
Total vidrio
32.812
0
32.812
13.976
9.588
23.564
3,02
2,07
5,09
0
1.151
1.151
13.976
8.437
22.413
4,02
2,42
6,44
Metales Fe envases
Metales Fe no envases
Metales no Fe envases
Metales no Fe no envases
Madera
Textil
Celulosa
Varios
10.179
0
3.915
0
0
0
0
0
5.481
9.396
2.314
6.264
6.264
12.528
18.792
31.320
1,18
2,03
0,50
1,35
1,35
2,71
4,06
6,76
0
1.151
0
0
0
1.151
2.302
10.359
5.481
8.245
2.314
6.264
6.264
11.377
16.490
20.961
1,58
2,37
0,67
1,80
1,80
3,27
4,74
6,02
TOTAL
PCI (MJ/kg)r
163.299 463.066 100.00
8.96
115.105 347.962 100.00
9.99
- 13 -
-
para la hipótesis de ausencia de recogida selectiva de materia orgánica, la cantidad
de fracción resto sería de 463.066 t/a, que representan el 73.92% de la generación
real, con una recuperación material de 163.335 t/a, equivalentes al 26.08 %
-
para la hipótesis de inclusión de la recogida selectiva de materia orgánica, la
cantidad de fracción resto sería de 347.962 t/a, que representan el 55.52 % de la
generación real, con una recuperación del 44.45 %, incluyendo la materia orgánica
-
la recogida selectiva de materia orgánica supondría un flujo de 115.105 t/a, con una
riqueza del 82%, que representa un 18.37% de la generación total.
Para una población de 600.000 habitantes las cantidades correspondientes a las
fracciones FR1 y FR2 serían como se indica en la tabla:
Tabla 7: Distribución de fracciones recogidas en Macondo
RS
t/a
Materia orgánica cocina
Restos podas
Materia orgánica total
FR1
t/a
%
0 100.224 43,29
0 15.660
6,76
0 115.884 50,05
Papel y cartón impresión
Papel y cartón envases
Papel y cartón total
14.016
19.687
33.702
23.018
9.051
32.070
9,94
3,91
13,85
Plásticos envases
Plásticos no envases
Plásticos totales
23.269
0
23.269
13.861
12.982
26.843
Vidrio envases
Vidrio no envases
Total vidrio
14.126
0
14.126
5.403
0
2.114
0
0
0
0
0
Metales Fe envases
Metales Fe no envases
Metales no Fe envases
Metales no Fe no envases
Madera
Textil
Celulosa
Varios
TOTAL
PCI (MJ/kg)
RSMO
t/a
39.989
7.204
47.193
1.151
21.867
9.051
30.919
12,57
5,20
17,77
5.91
5,61
11.44
1.151
1.151
13.861
11.831
25.692
7.83
6,80
14.51
9.268
4.794
14.062
4,00
2,07
6,07
576
576
9.268
4.218
13.486
5,33
2,42
7,75
2.427
4.698
1.018
3.132
3.132
6.264
9.396
15.660
1,05
2,03
0,44
1,35
1,35
2,71
4,06
6,76
2.427
4.122
1.018
3.132
3.132
5.688
8.245
10.480
1,40
2,37
0,59
1,80
1,80
3,27
4,74
6,02
78.614 231.533 100,00
8.96
1.151
FR2
t/a
%
60.235 34,62
8.456
4,86
68.691 39,48
576
0
576
1.151
5.180
57.552 173.981 100,00
9.89
- 14 -
GESTION DE LA MATERIA ORGANICA RECOGIDA SELECTIVAMENTE
La materia orgánica recogida selectivamente será destinada a producción de compost de
alta calidad, ya que este uso es el prioritario dentro de los recogidos en la planificación
general.
Las cantidades recogidas en cada una de las unidades de gestión y la participación de los
distintos tipos de materiales están indicadas en las tablas anteriores y se resume en la
siguiente:
Tabla 8: Materia orgánica recogida selectivamente en las unidades de gestión
Mágina
Materia orgánica
Papel y cartón
Plásticos
Vidrio
Metales Fe
Textil
Celulosa
Varios
TOTAL
t/a
94.336
2.302
2.302
1.151
1.151
1.151
2.302
10.359
115.105
Macondo
%
82.0
2.0
2.0
1.0
1.0
1.0
2.0
9.0
100.0
t/a
47.193
1.151
1.151
576
576
576
1.151
5.180
57.552
%
82.0
2.0
2.0
1.0
1.0
1.0
2.0
9.0
100.0
Para poder analizar detalladamente la transformaciones durante los procesos de
tratamiento biológico y los resultados de las mismas es necesario distinguir entre los
distintos tipos de carbono, en función de la posibilidad de ser degradado biológicamente
en el tratamiento, ya sea siguiendo un proceso bacteriano aerobio o anaerobio.
Esta diferenciación en función el comportamiento durante el tratamiento se aplica
exclusivamente al carbono, dividiéndolo en los siguientes grupos:
C tot: % de carbono total en base seca
C fos: % de carbono de origen fósil; este carbono permanece inalterable durante el
tratamiento biológico y debe ser considerado como biológicamente estable; no da
lugar a emisiones de CO2 cuando se deposita en vertedero; el caso más
representativo es el C de los plásticos.
C ren: % de carbono renovable, procedente de fuentes biológicas pero que no es
degradado en un periodo de tiempo reducido; en general, este carbono forma
parte de estructuras moleculares estables; su depósito en vertedero, (o en el
suelo en forma de compost) tiene un efecto de sumidero de CO2, al menos en un
periodo de tiempo suficientemente dilatado; un caso representativo es gran parte
- 15 -
del C contenido en la madera y, parcialmente, el contenido en el papel, celulosa o
fibras textiles.
C bio: % de carbono biodegradable en el tratamiento, a corto plazo, expresado en base
seca; el porcentaje de este carbono que se degrada en el tratamiento es una
característica del mismo; en los mecanismos de biodegradación deben incluirse
tanto los tratamientos aeróbicos como anaeróbicos.
Para la determinación de los parámetros anteriores es necesario definir otros dos
parámetros previos:
Hum: Humedad de cada uno de los materiales constitutivos de la materia orgánica
M sec: Fracción seca en cada material, expresada en %
Los valores típicos considerados en el Estudio, para cada uno de los componentes de la
materia orgánica recogida selectivamente son:
Tabla 9: Características de la fracción orgánica recogida selectivamente
Materia orgánica
Papel y cartón
Plásticos
Vidrio
Metales Fe
Textil
Celulosa
Varios
Humedad
%
75.0
20.0
15.0
1.0
1.0
15.0
20.0
40.0
M sec
%
25.0
80.0
85.0
99.0
99.0
85.0
80.0
60.0
C tot
% ms
42.3
38.1
73.1
0.0
0.0
48.6
48.0
27.0
C fos
% ms
0.0
0.0
73.1
0.0
0.0
23.3
24.0
8.0
C ren
% ms
42.3
38.1
0.0
0.0
0.0
23.3
24.0
19.0
C bio
%ms
38.1
11.4
0.0
0.0
0.0
6.9
7.2
9.5
Las composiciones típicas indicadas en la tabla están suministradas por los bancos
analíticos de IFEU y son representativas de la recogida selectiva en países europeos; la
ausencia de estos datos se debe a la incipiente puesta en marcha de los sistemas de
recogida selectiva de materia orgánica en España.
Teniendo en cuenta la recogida selectiva en cada unidad de gestión y las características
señaladas en las tablas anteriores puede calcularse la entrada a las instalaciones de
tratamiento de materia orgánica en cada unidad de gestión, como se recoge en la tabla:
Tabla 10: Materia orgánica recogida selectivamente en las unidades de gestión
M total
t/a
Mágina (1.200.000 hab) 115.105
Macondo (600.000 hab)
57.552
M sec Humedad
t/a
t/a
38.710
76.395
19.355
38.197
C fos
t/a
2.598
1.299
C ren
t/a
12.534
6.267
C bio
t/a
9.985
4.992
- 16 -
Tratamiento de la materia orgánica recogida selectivamente
El tratamiento de la fracción orgánica se centra en la fracción de carbono biodegradable,
que es la única que sufre alteración durante el proceso, y está orientado a producir
compost que pueda ser utilizado para fines agrícolas.
Para el análisis el tratamiento se ha dividido en tres etapas:
-
pretratamiento mecánico y clasificación
-
tratamiento biológico, que puede realizarse por vía aerobia o anaerobia
-
afino del producto final, compost,
El diagrama de bloques representa las distintas etapas consideradas en el análisis
Diagrama de bloques del tratamiento de la materia orgánica
MATERIA
ORGANICA
PRETRATAMIENTO
EMISIONES
(CO2, AGUA)
BIOGAS
TRATAMIENTO
BIOLOGICO
AFINADO DE
COMPOST
RECUPERACION
DE METALES
COMPOST
VERTIDO
Pretratamiento mecánico del residuo y afino del compost producido
Antes del tratamiento biológico propiamente dicho se realiza una etapa de clasificación
mecánica previa en al que se separan los tamaños superiores a 60 mm y en la que se
recuperan, adicionalmente, hasta el 75% de los metales presentes en la fracción
recogida, que se clasifican como chatarra férrica.
Esta separación previa se completa con un afino del producto final, compost, para reducir
la cantidad de vidrio, textil e inertes presentes en la fracción recogida selectivamente y
que influyen negativamente en la calidad del compost.
Inevitablemente, también se produce una separación de una parte del carbono
biodegradable, lo que produce en una pérdida de la cantidad potencial de compost y a un
incremento de la presencia de material biodegradable en el rechazo destinado a
vertedero.
- 17 -
En la tabla se indica la cantidad de materiales separados y enviados a vertedero, tanto en
la etapa previa de clasificación como en el afino final del compost; el análisis de este
vertido es importante para determinar las emisiones que podrían producirse en el
vertedero como consecuencia del mismo.
Tabla 11: Fracción enviada a vertedero, para Mágina
% vertido
10
10
15
70
15
50
30
50
Materia orgánica
Papel y cartón
Plásticos
Vidrio
Metales Fe
Textil
Celulosa
Varios
TOTAL
Total
9.439
230
345
806
173
576
691
5.180
17.438
C ren
1.597
70
0
0
0
114
133
590
2.504
C bio
1.437
21
0
0
0
34
40
295
1.828
En el análisis de los efectos ambientales del vertido debe considerarse el depósito de
1.828 t/a de C biodegradable, que se transformará parcialmente en metano, aumentando
las emisiones de CO2 equivalente; además, se depositarán 676 t/a de carbono renovable
no biodegradable, que permanecerá secuestrado en el vertedero, lo que suponen un
crédito, al menos temporal, de CO2.
En consecuencia, las cantidades de materia orgánica seleccionada sometidas a
tratamiento biológico son las siguientes:
Tabla 12: Materia orgánica a tratamiento biológico en Mágina
Materia orgánica
Papel y cartón
Plásticos
Vidrio
Textil
Celulosas
Varios
Total
Tal cual
t/a
84.947
2.072
1.957
345
576
1.611
5.180
96.803
M sec Humedad
t/a
t/a
21.237
63.711
1.658
414
1.663
294
342
3
489
86
1.289
322
3.108
2.072
29.900
66.904
C fos
t/a
0
0
1.216
0
114
309
249
1.888
C ren
t/a
8.983
632
0
0
114
309
590
10.629
C bio
t/a
8.085
189
0
0
34
93
295
8.697
Para la unidad de gestión de Macondo las cantidades depositadas en vertedero y
alimentadas a las plantas de tratamiento son proporcionales a la población.
- 18 -
Tratamiento biológico de la materia orgánica
Se han analizado las dos formas posibles de obtención de compost:
-
por digestión aerobia de la mayor parte de la materia orgánica biodegradable, con
producción de CO2, seguido de una etapa de maduración y afino del compost
producido, que da lugar a un producto estable y seco
-
por digestión anaerobia de una parte de la materia orgánica biodegradable, con
producción de metano, seguida de una etapa de maduración aerobia, similar a la
maduración del proceso anterior; el proceso se completa con una etapa de afino, ya
considerada anteriormente.
Para la cuantificación de los resultados de los distintos tratamientos señalados se han
realizado las siguientes hipótesis:
-
en las etapas de digestión se produce la transformación del 62% del carbono
biodegradable, que se transformará en CO2 en el tratamiento aerobio y en una
mezcla equimolecular de metano y CO2 en el tratamiento anaerobio
-
en las etapas de maduración se produce una transformación adicional de un 13%
del carbono biodegradable; en ambos casos el resultado de la transformación de la
etapa de maduración es CO2.
-
el compost producido tiene una humedad del 25%, tras la etapa de maduración y
afino.
Tratamiento biológico aerobio
Como se ha indicado, el tratamiento tendrá lugar en dos etapas, de
digestión y
maduración, con mecanismos de reacción muy diferentes y tiempos de tratamiento
variables; a efectos de análisis de los balances de masa y de las transformaciones puede
simplificarse en una única etapa, en la que el 75% del C biodegradable entrado se
transforma en CO2, al tiempo que se ajusta la cantidad de agua en el compost.
La transformación del C bio señalada es equivalente a una pérdida de materia seca de
6.522 t/a de C, por lo que la cantidad de materia seca al final del tratamiento será de
23.337 t/a; en forma de compost con el 25% de humedad suponen 31.095 t/a de
producto.
El agua evaporada se calcula por la diferencia entre el agua de entrada y la de salida con
el compost y asciende a 59.189 t/a.
Las emisiones a la atmósfera están compuestas por las señaladas 59.198 t/a de vapor de
- 19 -
agua y 23.914 t/a de CO2 correspondientes a la transformación de las 6.522 t/a de C bio.
El balance de masas, teniendo en cuenta las condiciones previas señaladas, es como se
muestra en la tabla:
Tabla 13: Balance de masa para tratamiento aeróbico para Mágina
Materia orgánica
Papel y cartón
Plásticos
Vidrio
Textil
Celulosa
Varios
TOTAL
Entrada
t/a
84.947
2.072
1.957
345
576
1.611
5.180
96.803
Emisiones
t/a
Agua: 59.189
CO2: 23.914
73.576
Compost
t/a
19.451
2.072
1.957
345
576
1.611
5.180
31.092
La producción de compost equivale al 27 % de la cantidad recogida selectivamente; este
porcentaje puede parecer elevado, comparado con los rendimientos de numerosas
plantas de compostaje, pero debe tenerse en cuenta que en el Estudio se ha considerado
una recogida selectiva con una riqueza del 82%, (18% de impropios), que supone una
calidad de recogida muy elevada.
Cuanto mayor es el porcentaje de impropios mayor debe ser la proporción de rechazos en
los procesos de afino de las plantas, lo que conduce a menores rendimientos de las
plantas de compostaje.
Aunque las emisiones están constituidas, fundamentalmente por CO2 y el agua evaporada
para alcanzar el ajuste de la humedad, existirá también una presencia de compuestos
volátiles presentes en la materia orgánica que exigirá que la planta de tratamiento esté
dotada de un sistema de eliminación de olores.
Biometanización de la fracción orgánica
Se trataría de una digestión anaerobia con captación del biogás producido para su
posterior valorización energética; de esta forma se aumenta la recuperación global de la
fracción orgánica.
Es importante señalar que los resultados finales del tratamiento son idénticos a los de la
transformación aerobia, aunque las condiciones y el tiempo necesario para alcanzar la
transformación serán completamente distintos, puesto que responden a mecanismos de
reacción diferentes.
- 20 -
En la figura se muestra el diagrama de bloques del tratamiento, con las dos etapas de
transformación de C biodegradable; en la primera se transforma en 62% del C
biodegradable en biogás mientras que la etapa de maduración es similar a la de
tratamiento aeróbico, obteniéndose un producto con un contenido de humedad del 25%
en peso, idéntico al obtenido por digestión aeróbica y maduración.
Diagrama de bloques de la biometanización de la materia orgánica
Biogás
ALIMENTACION
PRETRATAMIENTO
ENERGIA
VALORIZACION
DEL BIOGAS
DIGESTION
ANAEROBICA
MADURACION
AEROBICA
EMISIONES
AFINADO DE
COMPOST
RECUPERACION
DE METALES
COMPOST
VERTIDO
La transformación de 5.392 t/a de C biodegradable en la etapa de digestión anaeróbica
conduce a la formación de 9.865 t/a de CO2 y 3.595 t/a de CH4; en la segunda etapa de
maduración se transforman 1.131 t/a de C biodegradable en 4.145 t/a de CO2.
El balance de masa es como se muestra en la tabla:
Tabla 14: Balance de masa para tratamiento anaeróbico para Mágina
Materia orgánica
Papel y cartón
Plásticos
Vidrio
Textil
Celulosa
Varios
TOTAL
Entrada
t/a
84.947
2.072
1.957
345
576
1.611
5.180
96.803
Biogás
Emisiones
t/a
CO2: 9.985
CH4: 3.595
AGUA: 1.000
Agua: 59.189
CO2: 23.914
83.103
Compost
t/a
19.451
2.072
1.957
345
576
1.611
5.180
31.092
Las emisiones de CO2 indicadas son netas, tras la valorización energética del biogás
producido, pero sin tener en cuenta los créditos por generación de energía; obviamente,
para el mismo grado de transformación del C bio la emisiones de CO2 será las mismas
- 21 -
con independencia del tipo de proceso de digestión seguido.
La producción de compost también es la misma que en el caso del tratamiento aerobio,
ya que únicamente cambia la forma en la que se produce la degradación del carbono,
pero no la extensión del mismo, que es una variable de la operación, ligada al tiempo de
tratamiento, a la temperatura y a la composición de la materia orgánica.
Comparación de las dos vías de tratamiento
La única razón para seguir una vía de tratamiento mediante biometanización es la de
obtener un aprovechamiento energético marginal, al tiempo que se produce una
reducción de las emisiones de GEI, (no en el tratamiento sino como créditos debidos a la
aportación energética neta procedente del C biodegradable recuperado como biogás).
Obviamente, la cantidad de energía recuperada depende de la transformación del C bio
en CH4 y CO2; la relación entre estos gases viene establecida por las características de la
materia orgánica y de las condiciones de la reacción biológica y puede suponerse siempre
en torno al 50 ÷ 55 % (v/v).
En la tabla 9 se indican las propiedades de la materia orgánica considerada, que
responden a valores medios de composición obtenidos; es probable que esta composición
pueda modificarse de forma apreciable, aumentando la cantidad de C bio; esta alteración
es mucho más probable en los residuos procedentes de grandes generadores que en los
de origen domiciliario, (ya que los RICIA pueden considerarse específicos para cada
actividad);
la
comparación
se
realiza
manteniendo
los
parámetros
señalados
anteriormente en la tabla 9.
La energía primaria del biogás producido es de 39.94 GWh/a (valorada por la producción
de CH4 y estableciendo un valor del PCI del CH4 de 40 MJ/kg); suponiendo que la
transformación en energía eléctrica tiene un rendimiento del 35% (sin incluir ningún
aprovechamiento térmico marginal) la transformación en energía eléctrica puede producir
13.98 GWh/a, con una potencia de generación es del orden de 1.6 MW.
Para no duplicar los casos a estudiar, teniendo en cuenta que la valorización de la materia
orgánica es un pretratamiento complementario de cada escenario al tratamiento de la
fracción resto, se han comparado ambas formas de tratamiento de forma que sólo se
considerará la que presente un mejor balance global.
Siguiendo la misma metodología de análisis que se detalla más adelante para los distintos
escenarios, se han calculado los costes principales de cada uno de los procesos, que se
relacionan en la tabla siguiente, que sólo contempla los aspectos económicos:
- 22 -
Tabla 15: Metanización vs. compostaje
Capacidad
Inversión(*)
Costes de amortización
Costes de mantenimiento
Mayor coste de personal
Mayor coste de energía
Mayor coste de operación
Mayor venta de energía
Mayor coste total
t/a MO
k€
k€/a
k€/a
k€/a
k€/a
k€/a
13.98 GWh/a
k€/a
Metanización Compostaje
115.000
115.000
44.358
17.000
4.427
1.696
887
340
100
0
50
0
250
0
823
0
4.261
2.036
Para el escenario considerado el tratamiento por biometanización supone un mayor coste
anual de algo más de 2.2 millones de euros, para un tratamiento de 115.000 t/a de
materia orgánica recogida selectivamente, con un mayor coste de casi 19 €/t de materia
orgánica tratada.
Junto al inconveniente económico debe señalarse también la mayor dificultad de
operación, la necesidad de disponer de servicios complementarios, con riesgos
industriales no despreciables debido al manejo de gases combustibles y explosivos, que
aumentan cuanto menor sea el tamaño de la instalación; también debe señalarse que
esta forma de tratamiento es más sensible a la presencia de impropios en la materia
orgánica recogida selectivamente.
La ventaja ambiental fundamental es la reducción de 5.242 t/a de CO2, correspondientes
a la generación neta de 19.96 GWh/a.
Por lo anterior, a lo largo del Estudio se mantendrá el compostaje aerobio como forma
complementaria de tratamiento de la materia orgánica recogida selectivamente, a pesar
de la menor recuperación energética de la materia orgánica; de esta forma el análisis es
más fácil y homogéneo en todos los escenarios.
Sin embargo, en determinados casos las instalaciones de biometanización pueden estar
económicamente justificadas por las características de la materia orgánica y, en especial,
de la cantidad de C bio presente; esta característica es razonablemente estable en
residuos de origen domiciliario pero puede ser muy variable en los RICIA, (por presencia
de grasas vegetales o residuos de alta DBO) por lo que si la influencia de éstos es elevada
debe realizarse un análisis detallado de la composición, para poder optimizar el
aprovechamiento de la fracción orgánica.
Por tanto, aún cuando la comparación pueda ser razonablemente generalizada, no debe
entenderse como válida en todas las situaciones de biometanización, que requerirían un
estudio particular caso a caso.
- 23 -
ESCENARIOS DE GESTION DE LA FRACCION RESTO PARA MAGINA
Definición de los escenarios de gestión
Cada una de las fracciones FR1 y FR2 recogidas, con las composiciones ya indicadas
anteriormente serán tratadas de acuerdo con diferentes escenarios.
El tratamiento de la fracción resto en cada uno de los escenarios se orienta a la
consecución de dos objetivos principales:
-
la máxima recuperación energética compatible con la forma de gestión elegida; esta
recuperación energética puede tener lugar dentro de las instalaciones descritas en
el escenario o en otras instalaciones no dedicadas específicamente a la gestión de
los residuos
-
la estabilización biológica de las fracciones destinadas a vertido.
Como objetivo complementario, en todos los escenarios se producirá una recuperación
material adicional a la producida mediante la recogida selectiva, especialmente de
residuos metálicos y plásticos; esta recuperación puede producirse antes o después de los
tratamientos biológicos o térmicos.
De entre un gran número de escenarios posibles se han seleccionado aquellos que
ofrecen mayor garantía de funcionamiento, basándose en datos reales de instalaciones
reales, aunque en algunos casos concretos las experiencias no sean muy numerosas.
Cada escenario supone la definición de los procesos e instalaciones necesarias para el
tratamiento completo de la fracción resto; a estos escenarios habría que añadir los
efectos del tratamiento de la materia orgánica recogida de forma separada que se han
comentado anteriormente, cuando ésta tenga lugar.
Se han definido diferentes escenarios de gestión, que varían desde el tratamiento térmico
por incineración de gran parte de la fracción resto hasta diferentes tratamientos
mecánicos y biológicos orientados a la estabilización y vertido de los residuos tratados,
incluyendo escenarios con valorización energética y material intermedia.
Se han agrupado en tres tipos diferentes de escenarios:
-
Escenarios A: que se caracterizan por la ausencia de vertederos de residuos: en
consecuencia, la casi totalidad de la fracción resto es sometida a un
proceso de incineración, tras distintos procesos de recuperación
material o pretratamiento biológico.
La recuperación material adicional a la obtenida en la recogida
selectiva se produce especialmente en una etapa de clasificación
previa a la incineración y a los tratamientos biológicos, si existen.
- 24 -
En principio, la aplicación de estos modelos de gestión parece
ventajosa en aquellas unidades de gestión que no disponen de
vertederos de residuos o cuya generación es muy elevada y exigirían
vertederos muy grandes.
-
Escenarios B: que se caracterizan porque al menos una parte de la fracción resto se
destina a vertedero; esto obliga a establecer tratamientos de
estabilización
de
los
residuos
biodegradables,
acelerando
la
biodegradación de los mismos hasta extremos que sean aceptables
para su depósito.
En todos los casos constan de una etapa inicial de clasificación de los
residuos que permitiría una recuperación adicional de materiales y la
clasificación en dos fracciones:
-
una seca que puede ser incinerada o usada como combustible
alternativo en plantas de cemento o en otras instalaciones
térmicas, como RDF.
-
una fracción húmeda que debe ser sometida a un tratamiento
de estabilización por vía biológica aerobia; esta fracción
estabilizada se deposita en vertederos, sin recuperación
material ni energética posterior.
Los diferentes escenarios se diferencian en las distintas formas de
gestión de la fracción seca.
-
Escenarios C: el elemento determinante de estos escenarios es la existencia de un
biorreactor que permite el aprovechamiento, vía biológica, de la
energía procedente del C biodegradable; consisten en una primera
etapa de tratamiento biológico orientado al secado de la fracción
resto, lo que conduce a una estabilización temporal del mismo; el
residuo
seco
es
clasificado
en
dos
fracciones
principales,
produciéndose un ligero incremento de la cantidad de materiales
recuperados, especialmente metales:
-
la fracción combustible, que se caracteriza por un elevado PCI,
se valoriza mediante incineración aunque, tras un adecuado
proceso de clasificación, el tratamiento puede orientarse a la
producción de CSR de alto poder calorífico, adecuado para su
uso en cementeras o en otras plantas térmicas.
- 25 -
-
la fracción metanígena está constituida por la fracción más fina,
que contiene la mayor parte de la materia orgánica seca; esta
falta de humedad le confiere una estabilidad circunstancial, (en
tanto mantenga la sequedad); por humectación controlada
puede reactivarse dando lugar a la digestión anaerobia del C
biodegradable, con producción de biogás que es valorizado
posteriormente en motores de combustión interna; este
procedimiento, que tiene lugar en los biorreactores, que es el
elemento característico de estos escenarios.
A continuación se analizan detalladamente los distintos escenarios de tratamiento,
incluyendo diagramas de bloques en los que se representan los datos más representativos
de los balances de masas de cada uno de los escenarios para las distintas fracciones
resto; debe recordarse que la fracción resto FR1 corresponde a la obtenida sin recogida
selectiva de la materia orgánica mientras que la fracción FR2 corresponde obtenida con
una recogida selectiva extendida a la materia orgánica.
Los balances y análisis económicos, (instalaciones necesarias y estimación de las
inversiones) se establecen para la unidad de gestión de 1.200.000 habitantes, (Mágina);
en el siguiente Capítulo se analizan los mismos escenarios para la unidad de gestión de
600.000 habitantes, en el que se establecen algunas variaciones en relación con el factor
de escala de algunas de las instalaciones consideradas.
- 26 -
Escenarios A: Gestión en ausencia de vertedero
Como se ha indicado, los Escenarios A se caracterizan por la ausencia de vertederos, para
los residuos; en todos los casos los escenarios incluyen distintas etapas de pretratamiento
que conducen a una mayor recuperación de materiales reciclables; en todo caso, una
parte importante de la fracción resto es sometida a procesos de incineración con
recuperación energética.
Se han considerado tres escenarios de este tipo A, en función de las etapas de
pretratamiento existentes:
-
Escenario A1: consiste en la incineración de la fracción resto recogida, tras una
etapa de clasificación mecánica para recuperación de materiales
reciclables, (metales y plásticos), se produce la incineración de los
materiales no recuperados sin ninguna separación de fracciones
húmedas o secas.
-
Escenario A2: incluye un pretratamiento de la fracción resto, que consiste en una
separación de la misma en dos fracciones: una húmeda y otra seca,
con una recuperación adicional de materiales en esta etapa de
separación.
La fracción húmeda se estabiliza por un tratamiento biológico aerobio
que conduce a una eliminación de humedad y de una parte del C
biodegradable.
Tanto la fracción seca como la húmeda estabilizada se incineran
posteriormente, recuperando la energía de los gases de combustión.
-
Escenario A3: incluye un pretratamiento de la fracción resto mediante biosecado,
utilizando una gran cantidad de aire atmosférico, con una eliminación
muy intensa de la humedad libre de los residuos; este proceso
conlleva una y una pequeña pérdida, ineludible, de C biodegradable;
la totalidad el residuo seco se incinera posteriormente.
En los tres casos la incineración se lleva a cabo en hornos de parrilla, para los que se
supone un rendimiento global del 24.5%, (electricidad producida respecto a la energía
primaria de los residuos); se supone también un tiempo de funcionamiento de 7.900
horas/año.
La producción de cenizas, en ambos casos, se fija en un 3.5% de la alimentación a los
hornos, con independencia del tipo de fracción resto, (FR1 o FR2).
La producción de escorias se estima en un 20% de la cantidad de residuos que
- 27 -
constituyen la fracción resto cuando no hay recogida selectiva de la materia orgánica,
(FR1); este porcentaje se reduce ligeramente hasta el 17% cuando la fracción resto
proviene de un sistema que incluye la recogida selectiva de materia orgánica, (FR2), por
la presencia de una menor cantidad de inertes.
Se ha supuesto un autoconsumo de energía eléctrica en la planta de incineración de un
14.5% de la energía eléctrica generada, que está en línea con las instalaciones de
incineración europeas; este consumo está muy relacionado con el procedimiento de
reducción de emisiones de NOx: para procesos no catalíticos, pero que garantizan los
limites de emisión del RD 653/2002, el autoconsumo es aproximadamente como el
indicado; para procesos catalíticos de reducción de NOX y dioxinas el autoconsumo podría
ascender hasta casi un 20% de la energía eléctrica generada.
En todos los escenarios casos será necesario un vertedero de cenizas, consideradas
inicialmente como residuos peligrosos, para unas 20,000 t/a; en el Estudio se sustituye
este vertedero por el coste de tratamiento y vertido, suponiendo la existencia del
vertedero fuera del propio escenario de gestión; en numerosas instalaciones españolas y
europeas las cenizas producidas y tratadas no tienen carácter de residuos peligrosos por
lo que podrían ser asimiladas a las escorias y reutilizadas en diferentes aplicaciones, lo
que reduciría, considerablemente, el costes de gestión de las mismas.
Para las escorias se supone un aprovechamiento y reciclado total, como áridos o como
material alternativo de construcción; sin embargo, su empleo no dará lugar a bonificación
económica alguna, pero tampoco a ningún coste; debe tenerse en cuenta que este
aprovechamiento eleva sustancialmente la tasa de recuperación material, orientándose
claramente hacia una situación de vertido cero.
Por la existencia de los líneas de incineración no se ha considerado necesario disponer de
un almacenamiento temporal de residuos, a pesar de que el tiempo de funcionamiento de
la instalación es inferior al de recepción de residuos; durante el periodo de inactividad
temporal de una de las líneas la otra podrá funcionar con un cierto nivel de sobrecarga,
(las líneas tendrían una sobrecapacidad de al menos el 15% respecto a la capacidad de
diseño).
Debe recordarse que la característica fundamental de este escenario es que no hay que
disponer de vertedero de residuos sin estabilizar, por lo que tendría poco sentido incluir
un vertedero sólo como instalación sustitutoria durante los periodos de mantenimiento de
las instalaciones principales.
- 28 -
Escenario A1: Incineración de la fracción resto
El esquema de la figura reproduce un diagrama de bloques del escenario de incineración
con pretratamiento, referido a la fracción FR1
Escenario A1
2.075 t Alu; 10.668 t Fe; 5.369 t Plast
MATERIALES
RECUPERADOS
219 GWh/a
FRACCION
RESTO
463.066 t/a
TRATAMIENTO
MECANICO
444.934 t/a
8.65 MJ/kg
ENERGIA
15.573 t
INCINERACION
DEPOSITO
SEGURIDAD
88.987 t
RECICLADO
ESCORIAS
En la tabla se indican los balances de masa para las dos fracciones resto, FR1 y FR2; para
la segunda se incluye también el balance de masa del tratamiento, por compostaje, de la
materia orgánica recogida selectivamente, que no se indica en el diagrama.
La recuperación material en la planta de clasificación se estima en un 25% del aluminio,
un 10% de plásticos y un 75% de férricos; referida a las cantidades entradas.
Tabla 16: Balance de materia para escenario A1, para Mágina
FR1
0
FR2
115.105
863
31.092
17.438
t/a
t/a
t/a
t/a
463.066
2.145
11.158
5.369
347.962
2.075
10.294
5.138
t/a
t/h
MJ/kg
MWt
MWt
MWt
GWh/a
t/a
t/a
444.934
56,32
8.71
136,10
150,00
2 x 75
263,42
15.554
88.879
330.924
41,89
9.69
112,59
120,00
2 x 60
217,92
11.566
56.177
Compostaje de la materia orgánica
Recuperación férricos
Compost producido
Residuos a vertedero
t/a
t/a
t/a
t/a
Clasificación mecánica de la fracción resto
Recuperación aluminio
Recuperación chatarra férrica
Recuperación de plásticos
Incineración
Carga mecánica
PCI
Energía primaria a incineración
Capacidad térmica de diseño
Configuración térmica
Producción de energía
Producción de ceniza
Producción de escorias
- 29 -
El balance energético del conjunto, (incineración + planta de compostaje), es como se
indica en la tabla siguiente:
Tabla 17: Balance de energía del Escenario A1 para Mágina
Energía primaria
Producción de energía eléctrica
Autoconsumo
Compostaje
Clasificación mecánica
Incineración
Energía neta exportada
FR1
1.075,19
263,42
42,83
0,00
4,63
38,20
220,59
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
FR2
889,47
217,92
38,42
3,34
3,48
31,60
179,51
En el cálculo del consumo energético de las unidades se ha considerado los siguientes
valores, en cada instalación:
-
29 kWh/t para la planta de compostaje, referido a materia orgánica recogida
-
10 kWh/t para la instalación de clasificación
-
14.5 % de la energía generada, para la planta de incineración
Instalaciones necesarias y características básicas de las mismas
Además de la instalación de compostaje de la materia orgánica, para una capacidad de
115,000 t/a, el escenario de incineración exigiría el funcionamiento de sendas plantas de
incineración, con clasificación previa, con la capacidad indicada en las tablas anteriores:
-
Para FR1: 2 líneas de 30 t/h de capacidad, con una carga térmica de 75 MWt por
línea, el sistema eléctrico debe tener una capacidad de 40 MWe
-
Para FR2: 2 líneas de 25 t/h de capacidad, con una carga térmica de 60 MWt por
línea, el sistema eléctrico debe tener una capacidad de 30 MWe
Inversiones necesarias
El escenario completo supondría las siguientes necesidades de inversión:
Tabla 18: Inversiones en el Escenario A1 para Mágina, en miles de euros
Compostaje
Clasificación mecánica
Incineración
Total
FR1
0
12.000
248.257
260.257
FR2
17.000
10.000
210.000
237.000
- 30 -
Escenario A2: Incineración tras estabilización biológica
El esquema de la figura reproduce un diagrama de bloques del escenario A2 para la
fracción resto FR1, que incluye la estabilización de la fracción húmeda obtenida en el
tratamiento mecánico de la fracción resto inicial.
Escenario A2
FRACCION
RESTO
463.066 t/a
2.145t A lu; 11.158 t Fe; 5.369 t Plast
TRATAMIENTO
MECA NICO
255.421 t
150.951 t/a
4.25 MJ/kg
TRATAMIENTO
BIOLOGICO
188.974 t/a
13.5 MJ/kg
152 GWh/a
MA TERIA LES
REC UPERA DOS
ENERGIA
11.897 t/a
INCINERACION
339.925 t/a
8.85 MJ/kg
67.985 t/a
104.469 t/a
DEPOSITO
SEGURIDAD
REC IC LADO
ESCORIAS
PERDIDAS de
TRATAMIENTO
En la tabla se indican los balances de masa para las dos fracciones resto, FR1 y FR2; para
la segunda se incluye también el balance de masa del compostaje de la materia orgánica
recogida selectivamente, que no se muestra en el diagrama de bloques.
Tabla 19: Balance de materia para escenario A2 para Mágina
Compostaje de la materia orgánica
Recuperación férricos
Compost producido
Residuos a vertedero
Tratamiento mecánico y biológico
Entrada a planta clasificación
Recuperación de aluminio
Recuperación de chatarra férrica
Recuperación de plásticos
Fracción seca
PCI de fracción seca
Fracción húmeda a tratamiento biológico
Pérdidas, (emisiones de CO2 + agua)
Estabilizado a incineración
PCI estabilizado
Alimentación a incineración
PCI entrada a incineración
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
MJ/kg
t/a
t/a
MJ/kg
t/a
MJ/kg
FR1
0
0
0
0
FR2
115.105
863
31.092
17.438
463.066
2.145
11.158
5.369
188.974
13,53
255.420
104.469
150.951
4.25
339.925
8,85
347.962
2.075
10.294
5.138
162.500
14,39
167.955
58.955
109.000
4.26
271.500
10,32
- 31 -
El tratamiento de estabilización se conduce de forma que se transforma el 70% del C
biodegradable presente en la fracción húmeda, obteniéndose un producto estabilizado
con el 30% de humedad, con un PCI del orden de 4.25 MJ/kg
La incineración combinada de la fracción estabilizada y de la fracción seca separada en la
etapa de clasificación conduce al siguiente balance de masa:
Tabla 20: Balance de materia en incineración del Escenario A2 para Mágina
Alimentación a la planta de incineración
Carga mecánica
Configuración mecánica
PCI de alimentación
Producción de cenizas
Producción de escorias
t/a
t/h
MJ/kg
t/a
t/a
FR1
339.925
43,03
2 x 25
8,85
11.897
67.985
FR2
271.500
34,37
2 x 20
10,32
9.503
46.155
El balance energético del conjunto, (planta de compostaje + tratamiento mecánico
biológico + incineración), es como se indica en la tabla siguiente; se ha supuesto los
mismos autoconsumos que en el escenario anterior, pero incluyendo:
-
Clasificación mecánica:
17 kWh/t de residuo alimentado
-
Tratamiento biológico:
33 kWh/t de residuo alimentado
Con los datos anteriores, el balance energético de la instalación sería como se indica en la
tabla adjunta:
Tabla 21: Balance de energía del Escenario A2 para Mágina
Energía primaria a incineración
Producción de energía eléctrica
Autoconsumo de energía en el Escenario
Compostaje
Clasificación
Tratamiento biológico
Incineración
Energía neta exportada
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
FR1
835,94
204,81
46,00
0,00
7,87
8,43
29,70
158,81
FR2
778,23
190,67
42,44
3,34
5,92
5,54
27,65
148,22
Nótese que la energía primaria de los residuos alimentados a la planta de incineración se
ha reducido un 23% para FR1 y un 15% para FR2 respecto a la energía primaria del
Escenario A1 de incineración directa; esta reducción se debe fundamentalmente a la
pérdida de C en el proceso de estabilización biológica (que transforme en CO2 el 70% de
C biodegradable presente en la fracción húmeda).
- 32 -
Instalaciones necesarias para el escenario A2
Además de la instalación de compostaje de la materia orgánica, para una capacidad de
115,000 t/a, esta forma de gestión exigiría el funcionamiento de plantas de clasificación y
recuperación de la fracción resto recibida, de plantas de tratamiento biológico de la
fracción húmeda separada y de plantas de incineración para la fracción combinada.
Las instalaciones de tratamiento mecánico y de estabilización biológica se describen con
detalle en los escenarios tipo B, ya que serían comunes e idénticas a las requeridas en los
escenarios señalados.
Las capacidades de las diferentes instalaciones serían las siguientes:
-
Para FR1: 2 líneas de 25 t/h de capacidad, con una carga térmica de 55 MWt por
línea, el sistema eléctrico debe tener una capacidad de 30 MWe
-
Para FR2: 2 líneas de 20 t/h de capacidad, con una carga térmica de 50 MWt por
línea, el sistema eléctrico debe tener una capacidad de 25 MWe
Inversiones necesarias
El escenario completo supondría las siguientes necesidades de inversión:
Tabla 22: Inversiones en el Escenario A2 para Mágina, en miles de euros
Compostaje
Clasificación
Tratamiento biológico
Incineración
Total
FR1
0
28.093
46.937
196.733
271.763
FR2
17.000
23.000
35.000
183.161
258.161
- 33 -
Escenario A3: Incineración tras pretratamiento de biosecado
A diferencia del escenario anterior, en éste se somete la fracción resto a un tratamiento
de secado biológico, en que se evapora una gran cantidad de agua, hasta alcanzar una
humedad residual del 20%, al tiempo que se produce una ligera pérdida del carbono
biodegradable, (20% del Cbio equivalente al 6 % del C total)
El esquema de la figura reproduce un diagrama de bloques del escenario A3
Escenario A3
FRACCION
RESTO
463.066 t/a
116.840 t/a
TRATAMIENTO
BIOLOGICO
109.702 t/a de agua
25.879 t/a de CO2
Aire
2.145 t/a alu; 11.158 t/a Fe
346.225 t/a
TRATAMIENTO
MECANICO
PERDIDAS de
TRATAMIENTO
189.62 GWh/a
332.923 t/a
11.39 MJ/kg
INCINERACION
11.652 t
66.585 t
MATERIALES
RECUPERADOS
ENERGIA
DEPOSITO
SEGURIDAD
ENERGIA
RECICLADO
ESCORIAS
En la tabla se indican los balances de masa de este Escenario
Tabla 23: Balances de masa para el Escenario A3 para Mágina
Compostaje de la materia orgánica
Recuperación férricos
Compost
Vertedero
Tratamiento biológico
Entrada a planta de biosecado
Pérdidas de tratamiento, (Cbio + agua)
Residuo biosecado a clasificación
Clasificación residuo biosecado
Recuperación de aluminio
Recuperación férricos
Fracción seca a incineración
PCI de fracción seca
Configuración mecánica
Carga térmica
Cenizas
Escorias
t/a
t/a
t/a
t/a
FR1
0
0
0
0
FR2
115.105
8.630
31.092
17.438
t/a
t/a
t/a
463.066
116.840
346.226
347.9620
64.227
283.735
2.145
11.158
332.923
11,39
2 x 25
127,87
11.652
66.585
2.075
10.294
271.366
12,16
2 x 20
110,59
9.498
46.132
t/a
t/a
MJ/kg
MWt
t/a
t/a
- 34 -
El balance energético del escenario conjunto, (planta de compostaje + tratamiento
biosecado + clasificación + incineración), es como se indica en la tabla siguiente:
Tabla 24: Balance de energía del Escenario A3 para Mágina
Energía primaria a incineración
Producción de energía eléctrica
Autoconsumo de energía en el Escenario
Compostaje
Clasificación
Tratamiento biológico
Incineración
Energía neta exportada
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
FR1
1.053,33
258,07
68,45
0,00
7,87
23.15
37,42
189,62
FR2
916,61
224,57
59,21
3,34
5,92
17.40
32,56
165,36
Instalaciones e inversiones necesarias para el escenario A3
Como en los escenarios anteriores, se han estimado las capacidades de las distintas
instalaciones necesarias, así como las inversiones necesarias en las mismas.
Además de la instalación de compostaje de la materia orgánica, para una capacidad de
115,000 t/a, esta forma de gestión exigiría el funcionamiento de plantas de biosecado,
provistas de sistemas adecuados de depuración del aire de los sistemas biológicos, (que
será diferente según los procesos de biosecado seguidos) de instalaciones de separación
de metales y de plantas de incineración de la capacidad definida en las tablas anteriores.
El escenario completo supondría las siguientes necesidades de inversión, expresadas en
miles de euros:
Tabla 25: Inversiones en el Escenario A3 para Mágina en miles de euros
Compostaje
Tratamiento biológico
Tratamiento mecánico
Incineración
Total
FR1
0
48.858
11.539
222.993
283.390
FR2
17.000
40.000
10.000
210.000
277.000
Se ha supuesto una inversión de 50 M€ para la instalación de biosecado de 347.000 t/a
de fracción resto, de acuerdo con las estimaciones de ECODECO.
En las instalaciones de biosecado se ha considerado, exclusivamente, la depuración del
aire de secado mediante biofiltro, que representa una solución homogénea para las
plantas de compostaje y para las plantas de digestión aerobia.
- 35 -
Comparación de los resultados energéticos de los escenarios de incineración
La energía neta exportada en cada uno de los escenarios es como se indica en la tabla:
Tabla 26: Exportación de energía en Escenarios A1, A2 y A3, para Mágina.
Escenario A1: Incineración tras clasificación
Escenario A2: Incineración tras estabilización
Escenario A3: Incineración tras biosecado
FR1
GWh/a
220,59
158.81
189,62
FR2
%
GWh/a
%
19.14 179,51 15.58
13.78 148,22 12.86
16.45 165,36 14.35
En la tabla también se indican los rendimientos energéticos netos del escenario, en
relación con la energía primaria de la fracción resto FR1, que representaría el máximo
potencial energético disponible de la fracción resto.
Como era previsible, la exportación neta de energía, que es uno de los parámetros
económicos más importantes, es máxima en el escenario A1 y disminuye cuanto más
intenso es el tratamiento de estabilización y o secado; esta evolución se indica también
claramente en el rendimiento energético del escenario; sin embargo, debe tenerse en
cuenta que este valor del rendimiento se refiere a la totalidad del escenario, lo que da
una idea más clara de la eficiencia energética global.
Esto se debe, fundamentalmente, a dos factores:
-
a la pérdida de C biodegradable, que es mayor en el tratamiento de estabilización
que en el de biosecado; esta pérdida de C representa una pérdida importante de la
energía primaria que no se compensa con la menor humedad de los residuos a
incinerar
-
al mayor consumo interno de energía en las instalaciones de clasificación y
tratamiento biológico
En consecuencia, desde el punto de vista energético la incineración tras la clasificación
para recuperación de materiales es preferible a la incineración de fracciones tratadas
biológicamente, ya sea por estabilización o por biosecado.
La estabilización previa carece de sentido energético; si a ello se suma un incremento de
inversión y de costes de operación, este escenario sería difícilmente justificable.
La incineración con biosecado previo, que tiene rendimientos energéticos intermedios,
sólo tiene sentido si la instalación de incineración sirve a diferentes instalaciones de
biosecado dentro de un área geográfica razonablemente extensa que no justifique una
única instalación; el biosecado previo en instalaciones distribuidas podría optimizar el
coste total, a pesar de la menor eficiencia energética.
- 36 -
Escenarios B: Tratamientos mecánico biológicos + vertido parcial o total
El diagrama de bloques básico de estos escenarios es como se muestra en la figura:
Escenarios B
FRACCION
RESTO
MATERIALES RECUPERADOS
- Plásticos
- Chatarra férrica
- Aluminio
TRATAMIENTO
MECANICO
FRACCION SECA A:
- Incineración (B1)
- Combustible RDF (B2)
- Vertedero (B3)
FRACCION
HUMEDA
PERDIDAS de TRATAMIENTO
- Emisiones de CO2
- Emisiones de vapor de agua
TRATAMIENTO
BIOLOGICO
AFINO
FINOS A VERTEDERO
ENMIENDA ORGANICA
PARA USOS NO EXIGENTES
El elemento característico de estos escenarios es que, en todos los casos, se produce el
vertido de una fracción estabilizada, para lo que debe realizarse una separación de la
fracción resto en tres partes:
-
una, constituida por materiales destinados a la recuperación, (75 % de la chatarra
férrica, 25% del aluminio y 10 % de los plásticos, como en los escenarios A1 y A2
ya
estudiados);
esta
recuperación
material
debe
ser
considerada
como
complementaria de la recogida selectiva.
-
una fracción seca, para tamaños de partícula superiores a 60 mm; esta fracción
contiene la mayor parte del papel y cartón (80%), plásticos (80%), vidrio (70%),
madera, textiles y celulosa (90%); también tiene cantidades no despreciables de
materia orgánica (20%); esta fracción seca tiene un PCI más elevado que la
fracción resto de la que proviene y se destinará a valorización energética, bien en
una planta de incineración o en otras instalaciones alternativas, que se contemplan
como escenarios complementarios; también se contempla la opción de vertido, con
ausencia de cualquier tipo de recuperación energética.
-
una fracción húmeda, que contiene la mayor parte de la materia orgánica de la
fracción resto (80%), pero también cantidades apreciables de papel, cartón,
plásticos y vidrio; en todos los casos, esta fracción se somete a un proceso de
estabilización biológica para reducir la cantidad del C biodegradable por vía aerobia,
produciendo CO2 y agua y dando lugar a un producto estabilizado que puede tener
- 37 -
diferentes destinos, para lo que se somete a un afino mecánico posterior, que
conducirá a dos fracciones:
-
la fracción mas estructurada, gruesos, puede utilizarse como enmienda
orgánica para usos poco exigentes; es un uso completamente distinto del
compost, que sólo debe ser considerado como tal si procede de recogida
selectiva de la materia orgánica; los usos potenciales de esta fracción, que
supone el 75% del material estabilizado, pueden ser como relleno de
canteras, para usos en carreteras, para recubrimiento de vertederos, etc; la
potencialidad de estos usos es bastante coyuntural y muy dependientes del
emplazamiento; en cualquier caso, el vertido debe ser considerada una
alternativa adecuada.
-
la fracción de finos, (del orden del 25% del material estabilizado), se destina a
vertedero de residuos estabilizados.
El tratamiento de estabilización se conduce para obtener la conversión en CO2 del 70%
del C biodegradable presente en la fracción húmeda separada; se ha estimado que el
material estabilizado tiene, al final del proceso, una humedad del 30% en peso.
Las pérdidas de tratamiento están constituidas por el CO2 procedente de la degradación
de la materia orgánica biodegradable y por la humedad evaporada durante el proceso de
digestión.
Dependiendo de la forma de gestión de la fracción seca y del estabilizado de la fracción
húmeda se pueden definir varios escenarios; se han considerado los siguientes:
-
Escenario B1: la fracción seca se incinera en una planta de incineración de lecho
fluido, ya que el PCI de la fracción seca es suficientemente elevado,
(en torno a 13 MJ/kg), con un mejor rendimiento energético que los
hornos de parrilla; la fracción estabilizada se destina a vertedero.
-
Escenario B2: la fracción seca se clasifica como RDF y se destina a valorización
energética; en plantas cementeras; para esto es necesaria una
clasificación adicional y preparación del combustible para alcanzar un
PCI del orden de 5,000 kcal/kg.
-
Escenario B3: cuando no se realiza ningún tipo de recuperación energética; las dos
fracciones no recuperadas se destinan a vertido o a su utilización
como enmienda orgánica para usos no exigentes.
En los escenarios B2 y B3 se ha limitado la cantidad de material clasificado como
potencial enmienda orgánica para usos no exigentes a la fracción producida mediante
- 38 -
clasificación y afino del residuo que tiene estructura orgánica, tras ser sometido a
estabilización; se ha descartado la posible clasificación como enmienda orgánica del
rechazo de combustible, porque tiene porcentajes elevados de plásticos y vidrio, etc.
A continuación se analizan los distintos escenarios considerados, incluyendo también, en
el caso de la FR2, el tratamiento de la materia orgánica recogida selectivamente.
- 39 -
Escenario B1: Incineración de RDF
El esquema de la figura reproduce un diagrama de bloques del escenario B1 para la
fracción resto FR1, que consiste en la incineración de la fracción seca separada
mecánicamente; la fracción estabilizada se destina a vertedero.
Escenario B1
2.145 t Alu; 11.158 t Fe; 5.369 t Plast
130.75 GWh/a
FRACCION
RESTO
463.066 t/a
TRATAMIENTO
MECANICO
188.974 t/a
13.53 MJ/kg
INCINERACION
255.420 t/a
6.614 t/a
37.995 t/a
104.469 t/a
TRATAMIENTO
BIOLOGICO
AFINO
MATERIALES
RECUPERADOS
ENERGIA
DEPOSITO
SEGURIDAD
ESCORIAS
PERDIDAS
37.738 t/a
VERTEDERO
113.213 t/a
ENMIENDA
ORGANICA
En la tabla se indican los balances de masa para las dos fracciones resto, FR1 y FR2;
nótese que el balance coincide con el del Escenario A2 en la parte correspondiente al
tratamiento mecánico – biológico.
Tabla 27: Balance de masa para escenario B1, para Mágina
Compostaje de la materia orgánica
Recuperación férricos
Compost producido
Residuos a vertedero
Tratamiento mecánico y biológico
Entrada a planta clasificación
Recuperación de aluminio
Recuperación de chatarra férrica
Recuperación de plásticos
Fracción seca a incineración
PCI de fracción seca
Fracción húmeda a tratamiento biológico
Pérdidas, (emisiones de CO2 + agua)
Estabilizado para enmienda orgánica
Estabilizado a vertedero
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
MJ/kg
t/a
t/a
t/a
t/a
FR1
0
0
0
0
FR2
115.105
863
31.092
17.438
463.066
2.145
11.158
5.369
188.974
13,53
255.420
104.469
113.213
37.738
347.962
2.075
10.294
5.138
162.500
14,39
167.955
58.955
81.750
27.250
- 40 -
Como puede observarse, la cantidad de residuos destinados a incineración se ha reducido
considerablemente respecto a los escenarios tipo A, lo que se traducirá en un diseño
mecánico más reducido; por otra parte el mayor PCI de la fracción destinada a
incineración aconsejaría la utilización de otros tipos de hornos, de lecho fluido, con un
mejor rendimiento energético.
El balance en la etapa de incineración muestra claramente las diferencias, por las
menores cantidades de residuos alimentados a esta etapa, como se muestra en la tabla
siguiente
Tabla 28: Balance de masa en incineración del Escenario B1, para Mágina
Alimentación a la planta de incineración
Carga mecánica
Configuración mecánica
PCI de alimentación
Producción de cenizas
Producción de escorias
t/a
t/h
MJ/kg
t/a
t/a
FR1
188.974
23,92
2 x 15
13,53
6.614
37.795
FR2
162.500
20,57
2 x 12
14,39
5.687
27.625
El balance energético del conjunto (planta de compostaje + tratamiento mecánico
biológico + incineración) es como se indica en la tabla siguiente; se ha supuesto se ha
supuesto un mejor rendimiento en el horno, 26.5% de la enérgica primaria de los
residuos a incinerar, aunque también se ha incrementado el autoconsumo hasta el 17%
de la energía generada.
Tabla 29: Balance de energía del Escenario B1, para Mágina
Producción de energía eléctrica
Autoconsumo de energía en el Escenario
Compostaje
Clasificación
Tratamiento biológico + afino
Afino de estabilizado
Incineración
Energía neta exportada
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
FR1
188,21
49,81
0,00
7,87
8,43
1,51
32,00
138,40
FR2
172,13
45,15
3,34
5,92
5,54
1,09
29,26
126,98
La energía primaria de los residuos alimentados a la planta de incineración se ha reducido
al 61% de la energía primaria para FR1 y al 56 % para FR2, referida a la energía primaria
de FR1.
El rendimiento energético global del escenario, definido como la energía exportada frente
a la energía primaria de la fracción resto se ha reducido al 12% en el escenario de FR1 y
al 11% en FR2.
- 41 -
Instalaciones e inversiones necesarias para el escenario B1
Las instalaciones serían, básicamente, las mismas que en el Escenario A2, incluyendo la
planta de compostaje de la materia orgánica recogida selectivamente, la planta de
clasificación y estabilización de la fracción resto y dos líneas de incineración.
Precisamente en éstas es donde estarían las diferencias fundamentales ya que el mayor
PCI de los residuos aconseja una tecnología de lecho fluido, con mayor rendimiento en la
generación eléctrica.
Las capacidades de las diferentes instalaciones de incineración serían:
-
para FR1: 2 líneas de 15 t/h de capacidad, con una carga térmica de 50 MWt por
línea, el sistema eléctrico debe tener una capacidad de 30 MWe
-
para FR2: 2 líneas de 12 t/h de capacidad, con una carga térmica de 45 MWt por
línea, el sistema eléctrico debe tener una capacidad de 25 MWe
El escenario completo supondría las siguientes necesidades de inversión aproximadas
como se indica en la tabla:
Tabla 30: Inversiones en el Escenario B1, para Mágina, en miles de euros
Compostaje
Clasificación
Tratamiento + afino de estabilizado
Incineración
Total
FR1
0
28.093
52.751
152.320
233.165
FR2
17.000
23.000
45.000
139.442
224.442
Dentro del coste de la planta de estabilización se incluyen las previsiones para una planta
de afino del material estabilizado, destinado a la producción de materia orgánica para
usos poco exigentes.
Debe resaltarse la disminución de la inversión en la instalación de incineración, debida a
la reducción de tamaño y al cambio de tecnología.
- 42 -
Escenario B2: Estabilización y preparación de RDF para plantas cementeras
El esquema de la figura reproduce un diagrama de bloques del escenario B2 para la
fracción resto FR1, en el que, en relación con el escenario B1, se sustituye la incineración
por la producción de RDF para su valorización en plantas cementeras.
Por las especiales exigencias de estas instalaciones, referidas fundamentalmente al PCI,
del orden de 20 MJ/kg, (5,000 kcal/kg) y al bajo contenido en humedad y en otros
contaminantes, la preparación de combustible alternativo exige una clasificación
exhaustiva, para reducir la cantidad de materia orgánica y reducir el contenido de
humedad.
El esquema de la figura reproduce un diagrama de bloques del escenario B2 adaptado a
la producción de RDF para cementeras, en la que se observa la clasificación adicional
necesaria.
Escenario B2
FRACCION
RESTO
463.066 t/a
2.145 t Alu; 11.158 t Fe; 5.369 t Plast
TRATAMIENTO
MECANICO
255.420 t/a
188.974 t/a
13.53 MJ/kg
PREPARACION
RDF PARA CEM.
81.969 t/a
20.8 MJ/kg
AHORRO DE
COMBUSTIBLE
FOSIL
107.005 t/a
104.469 t/a
37.738 t/a
TRATAMIENTO
BIOLOGICO
MATERIALES
RECUPERADOS
PERDIDAS
144.743 t/a
VERTEDERO
AFINO
113.213 t/a
ENMIENDA
ORGANICA
Debe resaltarse que para cumplir los requisitos de alto PCI debe realizarse una selección
adicional de la fracción seca obtenida de la primera clasificación mecánica; de esta forma,
la composición de esta fracción combustible estaría constituida fundamentalmente por
plásticos, (> 52%), papel y cartón (30%) y textiles (7,4%); el contenido de materia
orgánica debe ser muy reducido, inferior al 5%, tanto para evitar cantidades importantes
de humedad como para garantizar la manejabilidad y reducir olores en las plantas de
cemento.
En todo caso, la preparación de combustibles para cementeras es una operación
- 43 -
específica, ya que cada planta cementera suele imponer sus especificaciones particulares,
tanto en relación con el PCI como en relación con la presencia de otros contaminantes,
que dependen del proceso, las materias primas y los combustibles disponibles en cada
planta de clínker.
El balance de materia del escenario sería como se indica en la tabla:
Tabla 31: Balance de masa para escenario B2 para Mágina
Compostaje de la materia orgánica
Recuperación férricos
Compost producido
Residuos a vertedero
Tratamiento mecánico y biológico
Entrada a planta clasificación
Recuperación de aluminio
Recuperación de chatarra férrica
Recuperación de plásticos
Fracción seca a producción de RDF
Rechazo para enmienda orgánica
Producción de combustible
Fracción húmeda a tratamiento biológico
Pérdidas, (emisiones de CO2 + agua)
Enmienda orgánica total
Estabilizado a vertedero
t/a
t/a
t/a
t/a
FR1
0
0
0
0
FR2
115.105
863
31.092
17.438
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
463.066
2.145
11.158
5.369
188.974
107.005
81.969
255.420
104.469
113.213
144.743
347.962
2.075
10.294
5.138
162.500
86.102
76.398
167.955
58.955
81.750
113.352
El balance energético del conjunto es deficitario, ya que no existe ninguna generación de
energía dentro de las instalaciones consideradas en el Escenario; con los datos anteriores,
y los ya señalados en escenarios anteriores, el balance energético del Escenario sería
como se muestra en la tabla siguiente:
Tabla 32: Balance de energía del Escenario B2 para Mágina
Consumo de energía en el Escenario
Compostaje
Clasificación
Tratamiento biológico + afino
Afino de estabilizado
Preparación de RDF
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
FR1
19,86
0,00
7,87
8,43
1,51
1.89
FR2
17,80
3,34
5,92
5,54
1,09
1.62
El consumo energético en la preparación del combustible ha aumentado en 25 kWh/t de
combustible producido; la energía cedida con el RDF a las instalaciones cementeras sería
de 474.96 GWh/a para FR1 y de 450.23 GWh/a para FR2, con un ahorro de coque de
65.764 t/a y 62.353 t/a, respectivamente.
- 44 -
Instalaciones e inversiones necesarias para el escenario B2
Además de las descritas en el escenario anterior es necesario disponer de una instalación
de clasificación y densificación del RDF.
En la tabla siguiente se indican las estimaciones de inversión previstas:
Tabla 33: Inversiones en el Escenario B2 para Mágina, en miles de euros
Compostaje
Clasificación
Tratamiento biológico + afino
Preparación de RDF
Total
FR1
0
28.093
52.751
5.000
85.844
FR2
17.000
23.000
45.000
5.000
90.000
- 45 -
Escenario B3: Vertido de residuos estabilizados
Corresponde a la opción ambientalmente menos exigente: sólo se produce una
estabilización de la fracción resto, que es depositada en vertedero, sin ningún tipo de
aprovechamiento distinto de la recuperación marginal de materiales.
Como en el resto de los escenarios de estabilización, se produce un afino del producto
estabilizado para la obtención de dos fracciones: una enmienda orgánica para usos poco
exigentes y un estabilizado fino para depósito en vertedero
El esquema de la figura reproduce un diagrama de bloques de este escenario.
Escenario B3
2.145 t Alu; 11.158 t Fe; 5369 t Plast
FRACCION
RESTO
463.066 t/a
TRATAMIENTO
MECANICO
188.974 t/a
104.469 t/a
255.420 t/a
TRATAMIENTO
BIOLOGICO
MATERIALES
RECUPERADOS
150.951 t/a
PERDIDAS
226.712 t /a
AFINO
VERTEDERO
113.213 t/a
ENMIENDA
ORGANICA
En la tabla se indican los balances de masa para las dos fracciones resto, FR1 y FR2.
Tabla 34: Balance de masa para escenario B3, para Mágina
Compostaje de la materia orgánica
Recuperación férricos
Compost producido
Residuos a vertedero
Tratamiento mecánico y biológico
Entrada a planta clasificación
Recuperación de aluminio
Recuperación de chatarra férrica
Recuperación de plásticos
Fracción húmeda a tratamiento biológico
Pérdidas, (emisiones de CO2 + agua)
Estabilizado para enmienda orgánica
Estabilizado a vertedero
t/a
t/a
t/a
t/a
FR1
0
0
0
0
FR2
115.105
863
31.092
17.438
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
463.066
2.145
11.158
5.369
255.420
104.469
113.213
226.712
347.962
2.075
10.294
5.138
167.955
58.955
81.750
189.750
- 46 -
El balance energético del conjunto es completamente deficitario, ya que no existe ninguna
generación de energía ni dentro ni fuera de las instalaciones consideradas.
Tabla 35: Balance de energía del Escenario B3, para Mágina
Consumo de energía en el Escenario
Compostaje
Clasificación
Tratamiento biológico
Afino de estabilizado
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
FR1
FR2
17,81
15,89
0,00
7,87
17,60
1,51
3,34
5,92
13,22
1,09
Instalaciones e inversiones necesarias para el escenario B3
Las instalaciones necesarias en este escenario serían las mismas que en el escenario
anterior B2, sin la inclusión de la inversión para la preparación de RDF
Tabla 36: Inversiones en el Escenario B3 para Mágina, en miles de euros
Compostaje
Clasificación
Tratamiento biológico + afino
Total
FR1
0
28.093
52.751
80.844
FR2
17.000
23.000
45.000
85.000
- 47 -
Comparación de escenarios B
A diferencia de los escenarios A, que tienen una marcada justificación por el
aprovechamiento energético, los escenarios tipo B tienen en común el deposito de
residuos estabilizados en vertedero; esto supone una pérdida muy importante de energía
potencialmente recuperable; salvo el escenario B1, que tiene rendimiento global
equiparable al A2, el resto de los escenarios considerados son muy deficitarios, desde el
punto de vista de aprovechamiento energético.
La potencialidad de estos escenarios se basa en la menor inversión necesaria al tiempo
que presentan una ventaja importante, desde el punto de vista ambiental, en relación con
la emisión de GEI, por la capacidad de fijación y secuestro de C renovable, como se
indicará más adelante.
La menor inversión debería conducir, necesariamente, a costes de operación más
reducidos; sin embargo será necesario disponer de vertederos de gran capacidad.
Para estos escenarios se ha supuesto que la casi totalidad de los residuos biodegradables
han sido completamente estabilizados mediante el tratamiento previo al vertido; en este
sentido, los tratamientos biológicos contemplados en los escenarios B van mucho más allá
de las exigencias legales establecidas en el Real Decreto 1481/2001 en relación con la
limitación de la materia orgánica biodegradable admitida en vertederos de residuos; este
aspecto debe ser tenido siempre muy en cuenta al considerar las emisiones de CO2 y
otros gases de efecto invernadero.
Un vertedero convencional, diseñado y operado de acuerdo con la legislación actual podrá
aceptar cantidades importantes, aunque decrecientes, de materia orgánica biodegradable;
esto ocasionará efectos ambientales mucho más importantes que los señalados más
adelante, especialmente en relación con las emisiones de GEI.
Se ha contemplado, en todos los escenarios con estabilización de la materia orgánica, la
posibilidad de utilizar una parte del residuo biológicamente estable como enmienda para
usos poco exigentes; de esta forma se reduce en coste total del vertido; las posibilidades
de aplicación de esta alternativa al vertido dependen mucho del entorno de las
instalaciones.
- 48 -
Escenarios C: Tratamientos biológico mecánicos con biorreactores
Se basan en el tratamiento biológico de la fracción resto (tras una trituración hasta
tamaños de unos 200 mm); el tratamiento consiste en un biosecado seguido de distintas
opciones de clasificación y utilización del residuo seco.
El tratamiento biológico se orienta a la estabilización temporal (fundamentalmente por
anulación de la actividad bacteriana como consecuencia de la pérdida de humedad) con
una ligera reducción del carbono biodegradable, (20%) y una reducción de la humedad
residual hasta el 20%.
Como la estabilidad biológica sólo se debe a la falta de humedad ni el material seco ni
ninguna de sus fracciones pueden ser depositadas permanentemente en vertedero, ya
que en él se reproducirían las condiciones de humedad suficientes para permitir una
actividad biológica que daría lugar a emisiones no tolerables, similares a las de un
vertedero de residuos no estabilizados.
El elemento fundamental, e innovador, en estos escenarios es la inclusión de sistemas de
biorreactores, que, mediante la adición controlada de agua, permiten la reactivación
biológica de la materia orgánica biodegradable y la recuperación de la energía del C
biodegradable en forma de biogás.
En consecuencia, la justificación de los escenarios no se deriva de la etapa de biosecado
(ya analizada también en el escenario A3) sino en la recuperación de la energía de la
materia orgánica biodegradable; en este sentido, puede considerarse como una
alternativa a los procesos de biometanización de la materia orgánica separada de la
fracción resto.
En estos escenarios la biometanización tiene lugar de una forma razonablemente parecida
a la que tiene lugar en un vertedero, pero de forma controlada y acelerada; esta forma de
reacción es completamente diferente de la que tiene lugar en los reactores cerrados
convencionales, en los que la transformación tiene lugar se forma casi simultánea al resto
de las etapas de tratamiento.
Tras la reacción de biometanización, el material depositado en el biorreactor es
biológicamente estable pero sigue teniendo un poder calorífico elevado, del orden de 6 -8
MJ/kg, ya que sigue conteniendo la totalidad del carbono fósil y del renovable no
biodegradable; esto debe permitir su posterior valorización energética; de esta forma la
energía recuperada se acercaría a la totalidad de la energía primaria disponible en la
fracción resto de partida; es evidente que la potencialidad de estos escenarios debe
incluir esta segunda recuperación energética, que, necesariamente, debería ser por vía
térmica.
- 49 -
El diagrama de bloques básico de estos escenarios es como se muestra en la figura:
Escenarios C
FRACCION
RESTO
PERDIDAS de TRATAMIENTO
- Emisiones de CO2
- Emisiones de vapor de agua
TRATAMIENTO
BIOLOGICO
MATERIALES RECUPERADOS
- Chatarra férrica
- Aluminio
FRACCION COMBUSTIBLE
- Incineración (C1)
- Combustible CSR (C2)
TRATAMIENTO
MECANICO
BIORREACTOR
Biogás
MOTORES
ENERGIA
FRACCION COMBUSTIBLE
- Incineración
En todos los casos, tras la etapa de biosecado se considera una etapa de clasificación
mecánica orientada a la preparación de diferentes tipos de combustible alternativo, CSR,
pero que, de forma complementaria, permite un ligero aumento de la cantidad de
materiales recuperados, especialmente de chatarra metálica; no se produce una
separación adicional de plásticos ya que esta fracción contribuye de forma importante a la
calidad del combustible alternativo.
La recuperación de metales se estima en un 75% de la chatarra férrica y un 25% del
aluminio presente en la fracción resto.
La fracción fina separada contiene la mayor parte de la materia orgánica seca y constituye
la fracción metanígena, que se deposita en el biorreactor para su posterior valorización
controlada.
Los distintos escenarios considerados se diferencian en la forma de aprovechamiento de
la fracción seca; la fracción metanígena se gestiona, en todos los casos, a través de
biorreactores; se distinguen dos escenarios:
-
Escenario C1: la fracción seca se incinera en un horno de lecho fluido burbujeante,
con recuperación de energía.
-
Escenario C2: es un escenario paralelo el B2, de producción de combustible
alternativo para su utilización en cementeras; en este caso se
- 50 -
persigue la producción de CSR de alta calidad, mediante una
clasificación mas cuidada que excluye la presencia significativa de
materia orgánica, humedad y otros contaminantes, hasta alcanzar
un valor del PCI de 5,000 kcal/kg, (20.9 MJ/kg), como ya se ha
analizado en el escenario B2.1.
Existen numerosos procesos de biosecado, la mayoría de los cuales están orientados
exclusivamente a la obtención de combustibles alternativos que puedan ser clasificados
como CSR dentro de la nueva tendencia de gestión de estos tipos de residuos no
peligrosos.
Aunque existen diferencias tecnológicas, estas son poco relevantes para el nivel
descriptivo de este Estudio; debe considerarse que en los procesos de biosecado
participan, simultáneamente, mecanismos físicos de eliminación de agua y biológicos de
reducción del C biodegradable y que ambos están favorecidos por las mismas variables;
por esto, los diferentes procesos se diferencian, fundamentalmente, en la intensificación
de alguno de los mecanismos señalados, que conducen a resultados algo diferentes.
En algunas ocasiones las diferencias más notables se deben a la forma de gestión de
aspectos ambientales derivados del tratamiento, en especial, de las emisiones a la
atmósfera; la forma de solucionar estas exigencias, que tienen una marcada justificación
local, puede establecer diferencias en las aplicaciones pero no inciden, específicamente,
en el proceso.
Las referencias más notables son los procesos de ECODECO y HERHOF, que se toman
como referencia en el análisis.
Biorreactor activable
Es la parte más innovadora en relación con el aprovechamiento de la fracción resto; por
esto las referencias son menos numerosas y recientes, por lo que deben ser consideradas
con reservas, especialmente en la recuperación energética ofrecida y en los resultados del
funcionamiento a largo plazo.
Para el cálculo de la generación de biogás se considera una transformación el 80% del C
biodegradable durante un periodo de 5 años de operación del biorreactor; esta
transformación conduce a un biogás con un porcentaje CH4 del 50%; la recuperación
efectiva del biogás es del 90% de la generación del mismo; en estas condiciones, la
generación de biogás es del orden de 100 Nm3/t de residuo seco depositado en el
biorreactor, aunque esta cantidad puede oscilar de forma importante.
- 51 -
Al final del ciclo de funcionamiento anaerobio el biorreactor se somete a una aireación y
secado, que completa la oxidación de carbono biodegradable, obteniendo un residuo
completamente estabilizado, que puede ser depositado en vertederos convencionales.
Sin embargo, debe tenerse en cuenta que el residuo final contiene todo el carbono fósil y
renovable no biodegradable del residuo seco, lo que supone un PCI del orden de 5.8 – 7.5
MJ/kg, que podría ser valorizada mediante incineración; la cantidad de residuo final es del
orden del 80 – 85% de la cantidad inicialmente depositada.
En conclusión, y sujeto a la confirmación real en las instalaciones en funcionamiento pero
que aún no han completado ciclos completos de funcionamiento, el biorreactor permitirá
aprovechar, como biogás, más del 70% del C biodegradable y, en una segunda
recuperación, la casi totalidad del carbono fósil y renovable no biodegradable.
En relación con este sistema de gestión debe señalarse una diferencia fundamental entre
los biorreactores activables y el aprovechamiento del biogás de los vertederos
convencionales; en los primeros la generación de biogás puede ser activada y controlada
a lo largo del tiempo de aprovechamiento energético, dentro de las posibilidades de una
reacción biológica sobre un volumen de reacción muy grande; previsiblemente el tiempo
de reacción será superior a los 4/5 años que ahora se consideran; para los vertederos
convencionales la producción de biogás sigue un ciclo natural dependiente de las
características de los residuos depositados y del tiempo trascurrido desde el vertido; el
tiempo de reacción será considerablemente superior a los de los biorreactores.
- 52 -
Escenario C1: Biosecado con incineración de CSR y biorreactor
La referencia más cercana a este escenario es la sería la instalación de Corteolona, de
ECODECO, que consta de una planta de incineración de lecho fluido y un biorreactor,
aunque hasta la fecha no se ha agotado el ciclo de funcionamiento de la primera celda del
biorreactor.
El esquema de la figura reproduce un diagrama de bloques del escenario C1 para la
fracción resto FR1;
Escenario C1
FRACCION
RESTO
463.066 t /a
116.840 t/a
TRATAMIENTO
BIOLOGICO
Aire
2.145 t/a alu; 11.158 t/a Fe
346.226 t/a
188.65 GWh/a
TRATAMIENTO
MECANICO
PERDIDAS de
TRATAMIENTO
173.545 t/a
14.77 MJ/kg
INCINERACION
159.378 t/a
BIORREACTOR
Biogás
MOTORES
MATERIALES
RECUPERADOS
ENERGIA
6.074 t
DEPOSITO
SEGURIDAD
34.709 t
RECICLADO
ESCORIAS
46.45 GWh/a
ENERGIA
El elemento más novedoso es el funcionamiento del biorreactor, que permite controlar
razonablemente la cantidad de biogás producido y el grado de aprovechamiento del
mismo.
No se ha tenido en cuenta el posible aprovechamiento energético de la fracción
estabilizada obtenida al final del periodo activo del biorreactor, porque el funcionamiento
del mismo no está suficientemente contrastado.
El funcionamiento del biorreactor se producirá por celdas independientes, con una
duración activa de 4 – 5 años por celda; aunque es evidente que el ritmo de generación
de biogás es variable con el tiempo, dependiendo del contenido de materia orgánica y de
la humedad, el funcionamiento conjunto de varias celdas permitirá regular la generación
de una forma razonablemente continua, de forma que pueda considerarse un régimen
estacionario para el establecimiento del balance de materia.
Este balance se indica en la tabla adjunta, para las dos fracciones FR1 y FR2
- 53 -
Tabla 37: Balances de masa para el Escenario C1 para Mágina
Compostaje de la materia orgánica
Recuperación férricos
Compost
Vertedero
t/a
t/a
t/a
t/a
FR1
0
0
0
0
Tratamiento biológico
Entrada a planta de biosecado
Pérdidas de tratamiento, (CO2, agua)
Residuo biosecado a clasificación
t/a
t/a
t/a
463.066
116.840
346.226
347.962
64.227
283.735
Clasificación residuo biosecado
Recuperación de aluminio
Recuperación férricos
Fracción metanígena a biorreactor
Fracción seca a incineración
t/a
t/a
t/a
t/a
2.145
11.158
159.378
173.545
2.145
10.294
118.492
152.874
MJ/kg
t/h
t/a
t/a
14.77
21,97
2 x 12
6.074
34.709
15.40
19,35
2 x 12
5.351
25.989
t/a CH4
Nm3/h
%
16.576
5.875
15.60
10.205
3.617
12.90
Etapa de incineración
PCI de fracción seca
Carga mecánica
Configuración mecánica
Cenizas
Escorias
Biorreactor
Producción media de biogás
Volumen de biogás
Perdida de masa en el biorreactor
FR2
115.105
8.630
31.092
17.438
El balance energético del conjunto, (planta de compostaje + tratamiento biosecado +
clasificación + incineración), se ha estimado considerando un régimen estacionario de
producción del biorreactor, pero sin tener en cuenta la valorización marginal del residuo
estabilizado, que se supone que sería enviado a un vertedero.
Se ha estimado un rendimiento del 35% en la transformación del PCI del biogás a
electricidad en los motores de biogás y un 26.5% de la energía primaria en la instalación
de incineración de lecho fluido; no se ha considerado ningún aprovechamiento marginal
de la energía residual de los motores aunque sería previsible algún grado de
aprovechamiento, como precalentadores de agua de calderas de la planta de incineración,
aprovechando las necesidades de refrigeración de los motores de biogás.
La tabla recoge un balance energético completo del escenario:
- 54 -
Tabla 38: Balance de energía del Escenario C1 para Mágina
Producción de energía eléctrica
Instalación de incineración de CSR
Generación de energía en el biorreactor
Autoconsumo de energía en el Escenario
Compostaje
Clasificación
Tratamiento biológico
Incineración
Biorreactor
Energía neta exportada
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
FR1
235,11
188,65
46,45
71,01
0,00
5,89
23,15
39,97
2,00
164,10
FR2
205,04
173,28
31,76
62,42
3,34
4,82
17,40
34,86
2,00
142,62
El rendimiento energético global del escenario C1, sin tener en cuenta la potencial
valorización del residuo estabilizado del biorreactor, es del orden del 14.24 % para FR1 y
del 12.37% para FR2, ambas en relación con la energía primaria de la FR1 antes de
cualquier tratamiento; comparando este rendimiento con el del escenario A3, de
incineración de la totalidad de la fracción seca, se observa que aquel es ligeramente
superior; en consecuencia, desde el punto de vista energético no tiene mucho sentido la
separación en fracciones para su posterior valorización energética en una instalación de
incineración + biorreactor; no debe olvidarse que este escenario supone la necesidad de
disponer de un biorreactor con varias celdas de gran capacidad, un sistema de extracción
y valorización de biogás y, finalmente, de un vertedero de residuos estabilizados que
recibirá casi el 30% de la cantidad de fracción resto.
Instalaciones e inversiones necesarias para el escenario C1
Las diferencias con las instalaciones descritas en el escenario de incineración A3, ya
descrito, son:
-
menor tamaño de las plantas de incineración, que tendrán una capacidad térmica,
por línea, de 45 MWt para FR1 y 40 MWt para FR2, con el consiguiente ahorro
económico.
-
la inclusión de un biorreactor, constituido por al menos 5 celdas con capacidad para
almacenar la fracción metanígena producida en un año de operación: (160.000 t/a
para FR1 y 121.000 t/a para FR2).
Los volúmenes de cada celda serían del orden de 200.000 m3, con una superficie
por celda del orden de 20.000 m2, (2 Has)
Cada una de las celdas debería estar equipada de sistemas de distribución de agua
- 55 -
y de recogida y recirculación de lixiviado, además de contar con sistemas de
captación y tratamiento del biogás producido y de los motores de biogás y el
sistema eléctrico para evacuación de la energía producida.
No se ha previsto ningún sistema de aprovechamiento de la energía residual de los
motores de biogás, porque este aprovechamiento está muy ligado a las condiciones
locales.
El escenario completo supondría las siguientes necesidades de inversión, expresadas en
miles de euros, que se indican en la tabla:
Tabla 39: Inversiones en el Escenario C1 para Mágina, en miles de euros
Compostaje
Tratamiento biológico y clasificación
Clasificación
Incineración
Biorreactor y recuperación biogás
Total
FR1
0
48.858
18.322
164.845
20.176
252.201
FR2
17.000
40.000
15.000
152.320
15.000
239.320
Los datos de inversión relativos al biorreactor deben ser considerados con cierta reserva,
por la falta de experiencias previas en biorreactores del tamaño de los necesarios para la
gestión de la fracción resto en la unidad de gestión de 1.200.000 habitantes.
Puede notarse que la inversión estimada es muy cercana a una instalación de incineración
de residuos secos, que tiene un rendimiento energético bastante superior; esto parece
indicar que el escenario basado en biorreactores sólo podría tener sentido cuando se
aproveche completamente la energía del residuo estabilizado, aunque esto aumentaría la
inversión de las plantas de incineración necesarias.
- 56 -
Escenario C2: Producción de CSR para cementeras y biorreactor
Una de las aplicaciones principales del biosecado es la preparación de combustibles de
alta calidad, que puedan ser utilizados en plantas cementeras, u otras plantas térmicas,
en sustitución de combustibles fósiles tradicionales; de esta forma se evita la necesidad
de incineración.
Este combustible alternativo está compuesto, fundamentalmente, por fracciones ricas en
C fósil; mediante esta forma se tratamiento se alcanza un elevado aprovechamiento
energético de la fracción de C no biodegradable mientras que, mediante el biorreactor, se
pretende un elevado aprovechamiento del C biodegradable.
Aunque la configuración del escenario es básicamente la misma, los grados de separación
de cada fracción están muy relacionados con el destino final del combustible alternativo,
(CSR); en este punto se analiza la producción de CSR con un elevado poder calorífico,
(20.9 MJ/kg), como condición impuesta para el uso en plantas cementeras; (como ya se
ha indicado al analizar la producción de RDF, las especificaciones no son uniformes, ya
que cada cementera intenta obtener combustibles compatibles con sus procesos, con sus
materias primas, con sus combustibles tradicionales y con los combustibles alternativos
distintos de los CSR.
En la figura se muestra un esquema básico del escenario contemplado para la producción
de CSR.
Escenario C2
FRACCION
RESTO
463.066 t/a
116.840 t/a
TRATAMIENTO
BIOLOGICO
Aire
2.145 t/a alu; 11.158 t/a Fe
346.223 t/a
TRATAMIENTO
MECANICO
PERDIDAS de
TRATAMIENTO
81.833 t/a
20.88 MJ/kg
MATERIALES
RECUPERADOS
PRODUCCION
DE CSR
CEMENTERAS
251.090 t/a
BIORREACTOR
Biogás
MOTORES
71.98 GWh/a
ENERGIA
La etapa de biosecado es completamente similar a la descrita en el escenario anterior; la
- 57 -
diferencia fundamental se establece en la etapa de clasificación, que ahora es más
exigente, para obtener un producto con un poder calorífico más elevado y ausencia de
contaminantes como metales e inertes que puedan afectar su calidad como combustible
alternativo y sin C biodegradable.
La limitación establecida en la clasificación ha sido el PCI, de 20.9 MJ/kg, equivalente a
5.000 kcal/kg; como ya se comentó anteriormente, esto equivale a la separación casi
exclusiva de plásticos y otros componentes de alto poder energético.
En consecuencia, aumentará la cantidad de residuos temporalmente estabilizados que se
destinan al biorreactor, que recibirá la práctica totalidad del C biodegradable, por lo que la
producción de biogás será considerablemente más elevada que en el escenario C1
analizado anteriormente.
En la tabla se indican los balances de masa para las dos fracciones resto, FR1 y FR2
correspondientes a este escenario C2:
Tabla 40: Balances de masa para el Escenario C2 para Mágina
Compostaje de la materia orgánica
Recuperación férricos
Compost
Vertedero
t/a
t/a
t/a
t/a
FR1
0
0
0
0
Tratamiento biológico
Entrada a planta de biosecado
Pérdidas de tratamiento, (CO2, agua)
Residuo biosecado a clasificación
t/a
t/a
t/a
463.066
116.840
346.226
347.962
64.227
283.735
Clasificación residuo biosecado
Recuperación de aluminio
Recuperación férricos
Fracción metanígena a biorreactor
Fracción seca a producción de CSR
t/a
t/a
t/a
t/a
2.145
11.158
251.090
81.833
2.145
10.294
193.449
77.847
MJ/kg
81.833
20,88
77.847
20,94
t/a CH4
Nm3/h
%
23.113
8.192
13,81%
14.949
5.298
11,59%
Producción de CSR
Producción de CSR
PCI de fracción seca
Biorreactor
Producción media de biogás
Volumen de biogás
Perdida de masa en el biorreactor
FR2
115.105
8.630
31.092
17.438
- 58 -
Como puede observarse, la producción de CSR y la de RDF del escenario B2.1 son
prácticamente iguales, porque en ambos casos se recupera la práctica totalidad de los
plásticos; la diferencia fundamental entre ambos escenarios es el destino del residuos
estabilizado, ya sea a vertedero o a biorreactor; esto conduce a diferencias energéticas
relativamente importantes.
El balance energético del conjunto, (planta de compostaje + tratamiento biosecado +
clasificación + incineración), se muestra en la tabla:
Tabla 41: Balance de energía del Escenario C2 para Mágina
Producción de energía eléctrica en biorreactor
Autoconsumo de energía en el Escenario
Compostaje
Clasificación
Tratamiento biológico
Preparación de CSR
Biorreactor
Energía neta exportada
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
FR1
71,91
38,07
0,00
7,87
23,15
2,05
5,00
33,84
FR2
46,51
33,60
3,34
5,92
17,40
1,95
5,00
12,91
Como puede observarse, la exportación energética es muy reducida, comparada con el
resto de los escenarios que incluyen generación de energía eléctrica, aunque el escenario
sigue siendo exportador neto por la energía generada en el biorreactor; como se ha
indicado, esta es una diferencia fundamental con el escenario B2.1, que presentaba una
demanda neta de energía muy elevada.
Sin embargo, en este escenario debe tenerse en cuenta que, al menos durante un
prolongado plazo de tiempo, los procesos de producción de CSR y de generación y
valorización del biogás no son simultáneos, con lo que este escenario será temporalmente
deficitario.
En definitiva, el biorreactor es un procedimiento de rentabilizar económicamente la
transformación en CSR de alta calidad, frente al procedimiento de tratamiento de RDF,
que es un demandante neto de energía; el incremento de la inversión y los costes de
operación pueden amortiguar esta ventaja energética.
Instalaciones e inversiones necesarias para el escenario C2
El escenario completo supondría las siguientes necesidades de inversión, expresadas en
miles de euros, que se indican en la tabla:
- 59 -
Tabla 42: Inversiones en el Escenario C2 para Mágina, en miles de euros
Compostaje
Tratamiento biológico
Clasificación
Preparación CSR
Biorreactor
Total
FR1
0
48.858
21.986
5.000
31.804
107.649
FR2
17.000
40.000
18.000
5.000
24.503
104.503
Uno de los objetivos fundamentales de este escenario es la reducción de los costes
derivados de una menor inversión frente a los registrados en el escenario precedente, ya
que no se dispone de una instalación de incineración.
En todo caso, debe manifestarse la misma reserva respecto a la inversión de los
biorreactores, por el escaso tiempo de funcionamiento, que hace que la referencia deba
ser tomada con precaución.
- 60 -
ESCENARIOS DE GESTION PARA MACONDO
Siguiendo el mismo procedimiento descrito anteriormente para la unidad de gestión de
1.200.000 habitantes, se han calculado los balances de materia y energía de cada uno de
los escenarios para una población de 600.000 habitantes; se ha supuesto la misma
generación unitaria y caracterización que en la unidad de gestión de 1.200.00 habitantes.
Escenarios sin vertederos de residuos
La tabla muestra los balances principales de los escenarios A para 600.000 habitantes; las
cantidades de residuos generadas y las capacidades de las plantas son proporcionales a la
población.
Tabla 43: Balance de materias para escenarios A en Macondo, en t/a
Compostaje
Recuperación férricos
Compost producido
Residuos a vertedero
Escenario A1
FR1
FR2
0
57.552
0
432
0
15.546
0
8.719
Escenario A2
FR1
FR2
0
57.552
0
432
0
15.546
0
8.719
Escenario A3
FR1
FR2
0
57.552
0
432
0
15.546
0
8.719
TMB
Recuperación Al
Recuperación Fe
Recup. plástico
Fracción seca
Fracción húmeda
Pérdidas tratamiento
Estabilizado a inciner
231.533
1.073
5.579
2.685
0
0
0
0
173.981
1.038
5.147
2.569
0
0
0
0
231.533
1.073
5.579
2.685
94.987
127.210
52.235
74.976
173.981
1.038
5.147
2.569
81.384
83.844
29.322
54.522
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
TBM
Pérdidas de tratam.
Recuperación Al
Recuperación Fe
Fracción seca a incin.
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
231.533
58.420
1.073
5.579
166.462
173.981
32.114
1.038
5.147
135.683
Incineración
Carga mecánica
Configuración
PCI
Capacidad térmica
Configuración
Producción de ceniza
Producción escorias
222.197
28,13
2 x 30
8,71
68,05
2 x 35
7.777
44.439
165.228
20,91
2 x 25
9,69
56,30
2 x 30
5.783
28.089
169.963
21,51
2 x 12
8,88
53,05
2 x 30
5.949
33.993
135.906
17,20
2 x 10
10,32
49,33
2 x25
4.757
23.104
166.462
21,07
2 x 12
11,39
66,67
2 x 35
5.826
33.292
135.683
17,18
2 x 10
12,16
58,01
2 x 30
4.749
23.066
- 61 -
El balance de energía de los escenarios A, que no disponen de vertedero, es como se
indica en la tabla, expresada en GWh/a:
Tabla 44: Balance de energía para escenarios A en Macondo, en GWh/a
Escenario A1
FR1
FR2
131,71
108,96
21,41
19,21
0,00
1,67
2,32
1,74
0,00
0,00
19,10
15,80
110,30
89,75
Producción EE
Autoconsumo
Compostaje
Clasificación
Tratamiento biológico
Incineración
Exportación energía
Escenario
FR1
102,68
23,02
0,00
3,94
4,20
14,89
79,66
A2
FR2
95,47
21,24
1,67
2,96
2,77
13,84
74,23
Escenario A3
FR1
FR2
129,03
112,29
34,22
29,61
0,00
1,67
3,94
2,96
11,58
8,70
18,71
16,28
94,81
82,68
Las instalaciones necesarias en estos escenarios serían:
-
plantas de compostaje de la materia orgánica cuando ésta es recogida
selectivamente; la capacidad de estas instalaciones es de 57.552 t/a
-
plantas de TMB para el escenario A2, con capacidades de 231.000 t/a para FR1 y
173.981 t/a para FR2.
-
plantas TBM para el escenario A3, con capacidades de 231.000 t/a para FR1 y
173.981 t/a para FR2.
-
plantas de incineración en cada uno de los escenarios; se utilizarían hornos de
parrillas porque el PCI de los residuos a incinerar es moderado.
Las inversiones estimadas en cada uno de los escenarios se indican en la tabla:
Tabla 45: Inversiones estimadas para los escenarios A en Macondo, en miles de euros
Planta compostaje
Planta clasificación
Tratamiento biológico
Planta incineración
Inversión total
Escenario A1
FR1
FR2
0
10.465
7.000
6.000
0
0
140.171 124.867
147.171 141.331
Escenario A2
FR1
FR2
0
10.465
17.294
14.158
26.316
21.545
124.867 108.908
168.477 155.076
Escenario A3
FR1
FR2
0
10.465
7.519
6.156
30.076
24.623
140.171 124.867
177.765 166.110
Puede observarse que estas inversiones son del orden del 60% de las de los escenarios
equivalentes para una unidad de gestión de 1.200.000 habitantes, por lo que el factor de
escala juega negativamente para capacidades menores.
- 62 -
Escenarios con vertederos de residuos, (B)
Para los escenarios con vertedero de residuos estabilizados, el balance de materias para
una población de 600.000 habitantes es como se indica en la tabla; se ha indicado el
escenario 2.1 de producción de RDF de alto poder calorífico para plantas cementeras:
Tabla 46: Balance de materias para escenarios B en Macondo, en t/a
Compostaje
Recuperación férricos
Compost producido
Residuos a vertedero
TMB
Recuperación Al
Recuperación Fe
Recup. plástico
Fracción seca
Fracción húmeda
Pérdidas de tratam.
Estabilizado vertedero
Enmienda orgánica
RDF a hornos
PCI RDF
Incineración
Carga mecánica
Configuración
PCI
Capacidad térmica
Configuración
Producción de ceniza
Producción escorias
Escenario B1
FR1
FR2
0
57.552
0
432
0
15.546
0
8.719
Escenario B2
FR1
FR2
0
57.552
0
432
0
15.546
0
8.719
Escenario B3
FR1
FR2
0
57.552
0
432
0
15.546
0
8.719
231.533
1.073
5.579
2.685
94.987
127.210
52.235
18.744
56.232
173.981
1.038
5.147
2.569
81.384
83.844
29.322
13.630
40.891
231.533
1.073
5.579
2.685
94.987
127.210
52.235
72.746
56.232
173.981
1.038
5.147
2.569
81.384
83.844
29.322
56.815
40.891
231.533
1.073
5.579
2.685
94.987
127.210
52.235
113.731
56.232
173.981
1.038
5.147
2.569
81.384
83.844
29.322
95.014
40.891
0
0
40.985
20,86
38.199
21,22
0
0
94.987
12,02
1 x 15
13,53
45,19
1x50
3.325
18.997
81.384
10,30
1 x 15
14,39
41,18
1x50
2.848
13.835
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Las instalaciones necesarias en estos escenarios serían:
-
plantas de compostaje de la materia orgánica cuando ésta es recogida
selectivamente; la capacidad de estas instalaciones es de 57.552 t/a
-
plantas de TMB, con capacidades de 231.000 t/a para FR1 y 173.981 t/a para FR2.
-
plantas para preparación de RDF, para el escenario B2, con capacidades de 94.600
t/a para FR1 y 81.300 t/a para FR2.
- 63 -
-
plantas de incineración para el escenario B1, con capacidades de 94.621 t/a para
FR1 y 81.300 t/a para FR2; por las características del residuo a incinerar se ha
selecciona una única línea de incineración, de lecho fluido burbujeante; se considera
un aumento de la inversión del 20% respecto a las líneas dobles para obtener una
mayor capacidad de almacenamiento de RDF previo a la incineración.
El balance de energía de los escenarios B, que disponen de vertedero, es como se indica
en la tabla, expresada en GWh/a:
Tabla 47: Balance de energía para escenarios B en Macondo, en GWh/a
Producción EE
Autoconsumo
Compostaje
Clasificación
Tratamiento biológico
Afino de estabilizado
Preparación de RDF
Incineración
Exportación energía
Escenario
FR1
94,60
28,41
0,00
3,94
7,64
0,75
0.00
16,08
66,19
B1
FR2
86,21
25,57
1,67
2,96
5,74
0,55
0.00
14,66
60,64
Escenario B2
FR1
FR2
0,00
0,00
13,35
11,87
0,00
1,67
3,94
2,96
7,64
5,74
0,75
0,55
0,95
0,81
1,02
0,95
-13,35
-11,87
Escenario B3
FR1
FR2
0,00
0,00
12,33
10,91
0,00
1,67
3,94
2,96
7,64
5,74
0,75
0,55
0.00
0.00
0,00
0,00
-12,33
-10,91
Las inversiones estimadas en cada uno de los escenarios se indican en la tabla:
Tabla 48: Inversiones estimadas para los escenarios B en Macondo, en miles de euros
Planta compostaje
Planta clasificación
Planta TMB
Preparación de RDF
Planta incineración
Inversión total
Escenario B1
FR1
FR2
0
10.465
17.294
14.158
26.316
21.545
0
0
87.127
80.507
130.736 126.675
Escenario B2
FR1
FR2
0
10.465
17.294
14.158
26.316
21.545
3.000
3.000
0
0
46.610
49.168
Escenario B3
FR1
FR2
0
10.465
17.294
14.158
26.316
21.545
0
0
0
0
43.610
46.168
Cabe hacer los mismos comentarios que para los escenarios tipo A en relación tonel factor
de escala.
- 64 -
Escenarios con biorreactores, (C)
De la misma forma, se ha calculado el balance de materia para los escenarios que
disponen de biorreactor para el aprovechamiento energético del C biodegradable de la
materia orgánica; los resultados se muestran en la tabla; se ha considerado el escenario
C2 como el adecuado para producir CSR de alto PCI:
Tabla 49: Balance de materias para escenarios C en Macondo, en t/a
Compostaje
Recuperación férricos
Compost producido
Residuos a vertedero
TBM
Pérdidas de tratamiento
Recuperación Al
Recuperación Fe
Fracción seca a inc.
PCI fracción seca
Escenario
FR1
0
0
0
0
C1
FR2
57.552
432
15.546
8.719
Escenario
FR1
0
0
0
0
C2
FR2
57.552
432
15.546
8.719
231.533
58.420
1.073
5.579
86.773
14,77
173.981
32.114
1.038
5.147
76.437
15,40
231.533
58.420
1.073
5.579
173.981
32.114
1.038
5.147
0
0
40.916
20,88
38.924
20,94
Incineración
Carga mecánica
Configuración
PCI
Capacidad térmica
Configuración
Producción de ceniza
Producción escorias
86.773
10,98
1x12
14,77
3.037
17.355
10,98
1x12
76.437
9,68
1x12
15,40
2.675
15.287
9,68
1x12
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Biorreactor
Entrada fracción metanígena
Producción media de biogás
Perdida masa en biorreactor
79.689
8.280
15.6%
59.246
5.102
12.90%
125.546
11.556
13.81
96.760
7.474
11.59
CSR a cementeras
PCI RDF
Las instalaciones necesarias en estos escenarios C serían las siguientes:
-
plantas de compostaje de la materia orgánica cuando ésta es recogida
selectivamente; la capacidad de estas instalaciones es similar a las del resto de los
escenarios, de 57.552 t/a referido al residuo alimentado.
-
plantas de TBM, con capacidades de 231.000 t/a para FR1 y 173.981 t/a para FR2
- 65 -
referidas a alimentación de la Fracción Resto.
-
plantas para preparación de CSR, para el escenario C2, con capacidades cercanas a
60,000 t/a
-
plantas de incineración para el escenario C1, con capacidades de 85.742 t/a para
FR1 y 75.407 t/a para FR2; por las características del residuo a incinerar se ha
selecciona una única línea de incineración, de lecho fluido burbujeante; se considera
un aumento de la inversión del 20% respecto a las líneas dobles para obtener una
mayor capacidad de almacenamiento de CSR previo a la incineración.
El balance de energía de los escenarios C, que disponen de biorreactor, es como se indica
en la tabla, expresada en GWh/a:
Tabla 50: Balance de energía para escenarios C en Macondo, en GWh/a
Producción EE
Planta incineración
Biorreactor
Autoconsumo
Compostaje
Clasificación
Tratamiento biológico
Consumo biorreactor
Preparación de CSR
Incineración
Exportación energía
Escenario C1
FR1
FR2
110,43
95,98
87,21
80,10
23,23
15,88
31,84
28,44
0,00
1,67
3,94
2,96
11,58
8,70
1,50
1,50
0.00
0.00
14,83
13,62
78,60
67,54
Escenario C2
FR1
FR2
35,95
19,83
35,95
18,92
0,00
3,94
11,58
3,00
0,41
0.00
17,02
19,83
16,21
1,67
2,96
8,70
2,50
0,39
0.00
3,61
Las inversiones estimadas en cada uno de los escenarios se indican en la tabla:
Tabla 51: Inversión necesaria para escenarios C en Macondo, en miles de euros
Planta compostaje
Planta clasificación
Planta TBM
Preparación de CSRF
Planta incineración
Biorreactor
Inversión total
Escenario C1
FR1
FR2
0
10.465
7.519
6.156
30.076
24.623
0
0
87.127
73.700
11.579
9.000
124.721
114.943
Escenario C2
FR1
FR2
0
10.465
7.519
6.156
30.076
24.623
3.000
3.000
0
0
17.040
13.656
40.595
44.243
- 66 -
ANALISIS DE COSTES DE LOS DISTINTOS ESCENARIOS
Bases generales para el análisis de costes
Se han analizado los diferentes costes de los distintos escenarios ficticios considerados,
estableciendo precios actuales (especialmente de personal, energía y servicios) a los
escenarios futuros; de esta forma se evitan proyecciones económicas a medio y largo
plazo que pudieran estar escasamente fundadas y, en todo caso, sujetas a una gran
incertidumbre; la actualización técnica de escenarios futuros sí ofrece mayores garantías y
permite una mejor comparación entre formas de gestión.
Debe señalarse que el objetivo del análisis es la comparación de escenarios ficticios (pero
que se han seleccionado como los potencialmente adecuados a medio plazo); en ningún
caso se pretende la comparación con los costes de funcionamiento de las instalaciones
actuales ni mucho menos con los precios practicados por gestores.
Los costes se han dividido en:
-
costes de recogida, teniendo en cuenta que las cantidades recogidas como materia
orgánica y como fracción resto son diferentes en FR1 y FR2 y los previos unitarios
escenarios son igualmente diferentes.
-
costes de operación de las instalaciones, incluyendo los costes de personal,
energía, mantenimiento, vertidos de residuos estabilizados, escorias y cenizas y el
pago a cementeras por retirada de los residuos combustibles.
-
gastos de amortización del inmovilizado; dentro de estos costes no se han incluido
los costes de los terrenos, que pueden ser muy variables en función de los
emplazamientos; para todos los escenarios las superficies necesarias son
razonablemente parecidas, en torno a 6 – 8 Has, aunque los escenarios con
biorreactor pueden requerir superficies mayores; en todo caso, debe tenerse en
cuenta que, desde un punto de vista de análisis de costes, los terrenos no son
amortizables (no son imputables a los costes de explotación); si formarían parte del
coste la preparación de los emplazamientos, que puede contemplarse dentro los
gastos globales de inversión.
-
gastos de gestión, correspondiente a la remuneración del gestor de las instalaciones
Junto a los gastos, se han calculado los ingresos procedentes de la gestión de las
instalaciones, concretados en la venta de la energía eléctrica excedentaria, las ventas de
compost y las ventas de los materiales recuperados.
- 67 -
Costes de recogida
El Estudio trata de analizar y comparar los costes de la gestión de la fracción resto; en
consecuencia, los costes de la recogida selectiva de los materiales reciclables, (papel,
envases ligeros y vidrio) no tienen significación en el mismo.
Tampoco son relevantes los costes de las recogidas en puntos limpios, aunque una parte
importante de los residuos recogidos en los mismos sea gestionada como fracción resto.
No obstante, al considerar dos opciones de recogida de la materia orgánica, debe
considerarse la diferencia de gastos originados cuando ésta se recoge separadamente o
junto con la fracción resto.
En este sentido se han realizado las siguientes consideraciones, no económicas, que
tienen una gran importancia en los resultados finales:
-
el coste de la recogida selectiva de la materia orgánica procedente de grandes
consumidores, (RICIA), no será soportado por las unidades de gestión sino por los
propios generadores.
-
el coste de la recogida selectiva de la materia orgánica de origen domiciliario será
soportada, completamente, por las unidades de gestión
-
los costes de recogida de la fracción resto son soportados, íntegramente, por las
unidades de gestión.
Las tres consideraciones anteriores tienen una cierta justificación ambiental, de aplicación
de algunos de los principios estratégicos básicos en relación con la gestión de los residuos
y de la prevención en la generación pero su aplicación, total o parcial, no condiciona los
resultados ambientales de los escenarios, por lo que deben ser considerados como
propuestas para el análisis.
Los precios de recogida considerados se han extraído del estudio realizado por el ISR
sobre Análisis Integral de la Recogida Municipal de Materiales Reciclables, (Casta Diva,
2007); teniendo en cuenta la tipología urbana de las unidades de gestión consideradas,
los costes de recogida de las distintas fracciones serían:
-
para la materia orgánica, recogida separadamente mediante un quinto contenedor
indiscriminado, con cuatro recogidas semanales se supone un coste de recogida de
159.22 €/t
-
para la fracción resto se considera una recogida mediante contenedores de carga
lateral, con seis recogidas semanales, con un coste de recogida de 82.12 €/t.
Tomando como referencia el coste de la recogida de FR2, (la fracción resto menor de las
dos opciones), los mayores costes que debe ser imputados a FR1 y FR2 serían:
- 68 -
-
para FR1, el mayor coste de recogida correspondiente a 115.000 t/a recogidas
como fracción resto
-
para FR2, el mayor coste de la recogida de la materia orgánica de origen
domiciliario (43,597 t/a recogidas de forma separada); como se ha indicado, la
recogida de la materia orgánica procedente de RICIA no sería imputada a los costes
de la unidad de gestión.
Si no se considerasen diferencias en la imputación del coste de la recogida selectiva de la
materia orgánica, imputando ambas a los costes de la unidad de gestión, los costes
obtenidos para FR2 (que se detallan más adelante) se incrementarían en 11.36 millones
de euros, equivalentes a 24.59 €/t de FR generada; este incremento se produce en todos
los escenarios analizados y para cualquiera de las unidades de gestión.
Como se indicado, si tiene una gran trascendencia la decisión de que la recogida selectiva
de la materia orgánica de los grandes productores sea sufragada por los propios
productores; aunque se trata de una clara decisión política no cabe duda que la posición
establecida para el análisis es congruente con numerosos principios de gestión de
residuos.
- 69 -
Coste de operación
Gastos de personal
Se han analizado, para cada escenario, las necesidades normales de personal propio para
el adecuado funcionamiento de las instalaciones, sin incluir personal de mantenimiento.
En la tabla se indica el personal necesario y los costes unitarios de cada categoría; en
cada escenario se ha señalado, separadamente, el personal necesario y su asignación
orgánica aproximada; a partir de esta tabla se calculan los costes de personal directo
dentro de cada escenario.
Tabla 52: Necesidades de personal en cada escenario, para Mágina
A1
Gerencia
Gerente
Adjunto
Secretaria
Operaciones
Jefe Explotación
Jefe Planta Inciner.
Jefe Planta MB/BM
Jefes Turno
Panelistas
Operadores inciner.
Operador compost
Operadores MB/BM
Recepción
Polivalentes
Jefe Mantenimiento
Administración
Administrador
Administrativos
Guardas
Laboratorio
Jefe Laboratorio
Analistas
Total
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
100
85
30
1
1
2
1
1
2
1
1
2
1
1
2
1
1
2
1
1
2
1
1
2
1
1
2
1
1
2
1
1
2
1
1
2
1
1
2
1
1
2
1
1
2
1
1
2
1
1
2
80
65
60
42
34
32
32
32
34
25
65
1
1
1
5
10
10
0
0
8
5
1
1
1
1
5
10
10
3
0
8
5
1
1
1
1
5
10
10
0
8
8
5
1
1
1
1
5
10
10
3
8
8
5
1
1
1
1
5
10
10
0
8
8
5
1
1
1
1
5
10
10
3
8
8
5
1
1
1
1
5
10
10
0
8
8
5
1
1
1
1
5
10
10
3
8
8
5
1
1
0
1
5
5
0
0
8
8
5
1
1
0
1
5
5
0
3
8
8
5
1
1
0
1
5
5
0
0
8
8
5
1
1
0
1
5
5
0
3
8
8
5
1
1
1
1
5
10
10
0
8
8
5
1
1
1
1
5
10
10
3
8
8
5
1
1
0
1
5
5
0
0
8
8
5
1
1
0
1
5
5
0
3
8
8
5
1
70
30
25
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
55
30
1
4
60
1
4
63
1
4
68
1
4
71
1
4
68
1
4
71
1
4
68
1
4
71
1
4
52
1
4
55
1
4
52
1
4
55
1
4
68
1
4
71
1
4
52
1
4
55
Se ha previsto una plantilla para el trabajo continuo de todas las instalaciones, pero con
funcionamiento integrado dentro de la misma localización física; si alguna de las
instalaciones estuviese situada en emplazamientos diferente sería necesaria la duplicación
de algunos puestos de trabajo, perdiendo parte de las sinergias de la explotación
conjunta.
- 70 -
Para la unidad de gestión de 600.000 habitantes, (Macondo), las necesidades de personal
serían como se indica en la tabla:
Tabla 53: Necesidades de personal en cada escenario, para Macondo
A1
Gerencia
Gerente
Adjunto
Secretaria
Operaciones
Jefe Explotación
Jefe Planta Inciner.
Jefe Planta MB/BM
Jefes Turno
Panelistas
Operadores inciner.
Operador compost
Operadores MB/BM
Recepción
Polivalentes
Jefe Mantenimiento
Administración
Administrador
Administrativos
Guardas
Laboratorio
Jefe Laboratorio
Analistas
Total
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
100
85
30
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
80
65
60
42
34
32
32
32
34
25
65
1
1
1
5
5
10
0
0
8
5
1
1
1
1
5
5
10
3
0
8
5
1
1
1
1
5
5
10
0
8
8
5
1
1
1
1
5
5
10
3
8
8
5
1
1
1
1
5
5
10
0
8
8
5
1
1
1
1
5
5
10
3
8
8
5
1
1
1
1
5
5
10
0
8
8
5
1
1
1
1
5
5
10
3
8
8
5
1
1
0
1
5
5
0
0
8
8
5
1
1
0
1
5
5
0
3
8
8
5
1
1
0
1
5
5
0
0
8
8
5
1
1
0
1
5
5
0
3
8
8
5
1
1
1
1
5
5
10
0
8
8
5
1
1
1
1
5
5
10
3
8
8
5
1
1
0
1
5
5
0
0
8
8
5
1
1
0
1
5
5
0
3
8
8
5
1
70
30
25
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
55
30
1
3
53
1
3
56
1
3
61
1
3
64
1
3
61
1
3
64
1
3
61
1
3
64
1
3
50
1
3
53
1
3
50
1
3
53
1
3
61
1
3
64
1
3
50
1
3
53
Como puede observarse, existe una ligera disminución del número de personas asignadas
directamente al funcionamiento de la planta de incineración, que se traducen una ligera
disminución el coste de personal.
Gastos de combustibles
Se incluyen en este apartado los gastos de combustible usado por la maquinaria asociada
a la operación de la instalación que no pueda ser operada con electricidad.
También se incluye el coste de combustible para la puesta en marcha de las instalaciones
de incineración tras la parada anual para mantenimiento.
Se ha estimado un coste de 150.000 €/a para los escenarios que tienen plantas de
incineración, con independencia de su tamaño y del tipo de hornos y 50,000 €/a para los
escenarios que no disponen de plantas de incineración.
- 71 -
Gastos de energía eléctrica
Cubriría los suministros de energía distintos del consumo directamente imputable a los
propios procesos, especialmente en los periodos de puesta en marcha de las
instalaciones.
Se establece un importe anual proporcional a la potencia térmica de las plantas de
incineración y a la capacidad de las plantas de tratamiento biológico; como referencia se
establece un coste de 60,000 €/año para las plantas de incineración y 30,000 €/a para el
TMB o TBM de mayor tamaño.
Gastos de mantenimiento
Se suponen proporcionales a la inversión en inmovilizado, según el siguiente baremo:
-
300.000 €/a como material fungible, para todas las instalaciones
-
2% anual de la inversión en equipos
-
1% anual de la inversión en obra civil
Estos gastos de mantenimiento incluyen el personal necesario, salvo el de supervisión; los
gastos de personal no incluyen asignación para personal de mantenimiento.
Gastos de reactivos
Cubren los costes de carbón activo y otros reactivos para la depuración de los gases de
las plantas de incineración y los tratamientos de aire de las plantas de tratamiento
biológico.
En cada escenario son proporcionales a la capacidad térmica de la planta de incineración
y a las emisiones de gases de las plantas de tratamiento biológico, que determinan los
caudales de gases a tratar; el coste de referencia para las plantas de incineración es de
800,000 €/a mientras que para los TMB es de 300,000 €/a.
Vertido de ceniza
Se ha supuesto un coste de 100 €/t de ceniza producida, con independencia de que, a
corto plazo, es posible el reciclado total de la misma a coste nulo o considerablemente
menor que el indicado ahora.
El coste incluye la gestión externa de la ceniza o, alternativamente, el coste interno de
tratamiento y el traslado de ceniza tratada a vertederos de residuos inertes.
- 72 -
Gestión y vertido de escorias de incineración
Se ha supuesto un coste de 10 €/t de escorias, teniendo en cuenta que serán recicladas
en su casi totalidad; el coste indicado cubre el secado, acondicionado y transporte hasta
los puntos de reciclado; alternativamente, sería el precio, en las instalaciones, para su
vertido como residuos inertes.
Vertido de residuos estabilizados
Se supone un coste neto, en las instalaciones, de 40 €/t de residuo depositado, tanto
procedente de rechazos de compostaje como de cualquier otra corriente de las
instalaciones; este precio se entiende para residuos estabilizados y secos, (entre 20 y
30% de humedad, según la instalación), situados en las plantas de tratamiento.
Se entiende que este precio cubre la totalidad de los costes originados en el vertedero y
el transporte de los mismos desde la planta de tratamiento.
Para considerar diferentes situaciones de precios, que podrían ser muy distintos en
función de los emplazamientos, para cada escenario se ha analizado los costes finales
para distintos precios de vertido, entre 20 y 60 €/t.
Cuando se analiza la diferencia entre el precio de vertido asumido en el Estudio y los
reales de los vertederos actuales debe tenerse en cuenta que las características exigibles
a los vertederos podrían no ser las mismas; la diferencia principal es que los vertederos
contemplados en el Estudio recibirán residuos completamente estabilizados.
En todo caso, las comparaciones se realizan para el precio señalado de 40 €/t, que puede
ser un coste medio para España, aunque en un horizonte temporal medio parece
realmente bajo.
Gestión de las enmiendas orgánicas para usos poco exigentes
En los escenarios con estabilización, tipo B, el residuo estabilizado se someta a un
proceso de afino, de forma que una parte pueda ser aprovechada como enmienda
orgánica para usos poco exigentes, (relleno de canteras, recubrimientos de laderas o
taludes de grandes obras públicas, recubrimiento de vertederos, etc.)
Estas enmiendas no son aplicadas a suelos agrícolas, con independencia de que se
cumplan los requisitos mínimos de calidad de productos fertilizantes, por lo que el uso
debe ser considerado también como una desviación del vertedero.
A diferencia de los residuos destinados a vertedero, la garantía de esta desviación estará
- 73 -
muy condicionada localmente por las necesidades de estos usos alternativos, cuando
estén establecidos; en cualquier caso, el residuo puede ser depositado también en
vertederos.
A efectos del cálculo de costes se ha supuesto que el residuo clasificado y destinado a
enmienda orgánica para usos poco exigentes será retirado de las instalaciones de gestión
abonándose un canon equivalente al 25% del precio del vertedero, en concepto de gastos
de transporte.
Pago a cementeras por retirada de RDF o CSR
Las cementeras suelen establecer un canon por retirada de los combustibles alternativos;
estos precios pueden estar referidos al coste evitado por menor vertido y a la calidad del
combustible, expresada fundamentalmente en función del PCI y de la humedad.
En la actualidad no existe ninguna referencia, en España, por la escasa implantación de
esta forma de gestión para residuos urbanos o sus derivados; por las referencias de otros
países se ha estimado un coste de 30 €/t, incluyendo el transporte hasta las instalaciones
cementeras.
Se ha considerado el mismo coste para los CSR y para los RDF, ya que el precio de
retirada estará relacionado a la calidad del combustible.
Seguros
Se ha estimado una prima de seguro que cubra las inversiones de las instalaciones y los
riesgos industriales más importante; el coste anual de la misma se estima en el 0.2% de
la inversión total del escenario.
Este seguro no cubre los riesgos ambientales ni las obligaciones financieras establecidas
en la Ley de Responsabilidad Ambiental, que aún no están suficientemente definidos;
todas las instalaciones de tratamiento estarán incluidas dentro del ámbito de aplicación de
la Ley.
Gastos generales
Se estiman en un 10% de los gastos de operación señalados más arriba, (personal,
combustibles, energía, mantenimiento, etc.); cubren todos los gastos de operación no
imputados directamente en los epígrafes anteriores.
- 74 -
Amortización del inmovilizado
El total de la inversión necesaria, sin incluir los costes de los terrenos, se amortiza en
periodos razonables, en relación con la vida de las instalaciones.
Se calcula una tasa anual constante de amortización, con un interés del 5,5 % pero con
dos periodos distintos de amortización:
-
12 años para las inversiones en equipos e ingeniería
-
20 años para las inversiones en obra civil.
Con los datos anteriores, las amortizaciones anuales de cada escenario serían:
-
11.603 % de la inversión en equipos e ingeniería
-
8.368 % de la inversión en obra civil.
Incluye los costes financieros para afrontar las inversiones, asumiendo una financiación
externa completa.
Gastos de gestión
Se ha incluido el coste de la remuneración el gestor de las instalaciones, con
independencias de que sea la propia unidad de gestión o una entidad distinta; este coste
es independiente de la amortización de las inversiones que el gestor deba realizar para el
funcionamiento de las instalaciones; se ha supuesto un coste del 6% del coste total de
operación, excluyendo la recogida y las venta de materiales reciclables y energía.
Ingresos
Se refieren, fundamentalmente, a la venta de energía excedentaria, del compost
producido y a la de materiales recuperados para reciclado.
Para la venta de energía se ha calculado un precio neto de 0.057 €/kWh, que es el precio
vigente en la actualidad.
La energía deficitaria, distinta de la señalada en los costes de operación, se adquiere a
0.084 €/kWh.
El precio neto de venta de compostaje ha estimado en 7 €/t y se supone la venta de la
totalidad del compost producido
En relación con los materiales recuperados, se establecen los siguientes precios netos de
venta: 102 €/t de chatarra de aluminio, 59 €/t de chatarra férrica y 150 €/t de plástico.
- 75 -
Resumen de costes para distintos escenarios para Mágina.
Costes para los Escenarios A:
En la tabla se resumen los costes de gestión de los escenarios que no cuentan con
vertedero, (Escenarios A)
Tabla 54: Resumen de costes en los Escenarios A, para Mágina, en miles de euros
Costes de recogida
Coste de operación
Personal
Combustibles
Energía eléctrica
Mantenimiento
Reactivos
Vertido ceniza
Gestión de escorias
Vertido estabilizado
Seguros
Gastos generales
Amortización
Costes de gestión
Ingresos de explotación
Venta de materiales
Venta de compost
Venta energía
Costes totales
Coste unitario FR (€/t)
A1
FR1
9.452
11.806
2.242
150
75
4.334
967
1.555
889
0
521
1.073
28.093
708
14.256
1.682
0
12.574
35.803
77,32
FR2
6.942
11.233
2.338
150
60
3.974
800
1.157
562
698
474
1.021
25.582
674
12.090
1.641
218
10.232
32.340
69,84
A2
FR1
9.452
12.053
2.498
150
101
4.512
1.283
1.190
680
0
544
1.096
29.335
723
10.734
1.682
0
9.052
40.829
88,17
FR2
6.942
11.826
2.594
150
80
4.301
1.000
950
462
698
516
1.075
27.867
710
10.307
1.641
218
8.449
37.037
79,98
A3
FR1
9.452
12.571
2.498
150
148
4.693
1.542
1.165
666
0
567
1.143
30.590
754
11.686
877
0
10.808
41.682
90,01
FR2
6.942
12.401
2.594
150
122
4.594
1.151
950
461
698
554
1.127
29.900
744
10.513
870
218
9.425
39.474
85,24
Los costes de incineración sin pretratamiento biológico previo son menores que los de
incineración de RDF y éstos a su vez son inferiores a los de incineración de CSR;
aproximadamente la mitad de la diferencia se justifica por la diferencia de los costes de
amortización de las diferentes instalaciones pero también por la disminución de venta de
energía eléctrica, ya que, como se ha indicado, los tratamientos de estabilización,
(temporal o definitiva), suponen una reducción importante de la energía primaria de los
residuos destinados a incineración.
Esta tendencia puede apreciarse mucho más claramente por la disminución de los
ingresos por venta de energía eléctrica de los escenarios A2 y A3 en relación con el
escenario A1.
- 76 -
Costes para los Escenarios B:
En la tabla se resumen los costes de gestión de los escenarios en los que se dispone de
vertedero, con depósito parcial o total de la fracción resto estabilizada, incluyendo
también la gestión de la totalidad de enmienda orgánica fuera de los vertederos.
Se ha considerado el escenario B2, de estabilización y preparación de RDF para
cementeras, con condiciones especiales de calidad.
Tabla 55: Resumen de costes en los Escenarios B, para Mágina, en miles de euros
Costes de recogida
Coste de operación
Personal
Combustibles
Energía eléctrica
Mantenimiento
Reactivos
Vertido ceniza
Gestión de escorias
Vertido estabilizado
Gestión enmienda org.
Canon a cementeras
Seguros
Gastos generales
Amortización
Costes de gestión
Ingresos de explotación
Venta de materiales
Venta de compost
Venta energía
Costes totales
Coste unitario FR (€/t)
B1
FR1
9.452
13.167
2.498
150
91
3.914
1.170
661
378
1.510
1.132
0
466
1.197
25.168
790
9.571
1.682
0
7.889
39.007
84,24
FR2
6.942
12.514
2.594
150
70
3.779
884
569
276
1.788
818
0
449
1.138
24.227
751
9.096
1.641
218
7.238
35.336
76,31
B2
FR1
9.452
15.404
1.943
50
46
1.631
532
0
1.070
5.790
1.132
2.459
172
1.400
9.266
924
14
1.682
0
-1.668
35.989
77,72
FR2
6.942
14.005
2.039
50
30
1.695
300
0
861
5.232
818
2.292
180
1.273
9.715
840
363
1.641
218
-1.495
32.029
69,17
B3
FR1
9.452
15.934
1.943
50
46
1.553
532
0
0
9.068
1.132
0
162
1.449
8.727
956
186
1.682
0
-1.496
34.883
75,33
FR2
6.942
14.643
2.039
50
30
1.618
300
0
0
8.288
818
0
170
1.331
9.175
879
524
1.641
218
-1.334
31.114
67,19
Puede observarse que los costes de los escenarios B2.1 y B3 son prácticamente iguales, lo
que significa que el canon de retirada de RDF por parte de las cementeras equivale al
coste evitado del escenario B3, al reducir el vertido.
Por otra parte la diferencia entre los costes de FR1 y FR2 dentro del mismo escenario se
ha reducido a la mitad de la diferencia en los escenarios A; esto se justifica porque ahora
el grado de aprovechamiento energético de ambas fracciones es muy similar.
Debe tenerse en cuenta que el coste medio de vertido, (estabilizado + enmiendas) se ha
reducido considerablemente, por la utilización de la enmienda a un coste muy inferior al
de vertido.
- 77 -
Costes para los Escenarios C: Depósito parcial o total en biorreactores
En la tabla se resumen los costes de gestión de los escenarios en los que se dispone de
biorreactores, para la recuperación energética del biogás procedente del C biodegradable.
Tabla 56: Resumen de costes en los Escenarios C para Mágina, en miles de euros
Costes de recogida
Coste de operación
Personal
Combustibles
Energía eléctrica
Mantenimiento
Reactivos
Vertido ceniza
Gestión de escorias
Vertido estabilizado
Canon a cementeras
Seguros
Gastos generales
Amortización
Costes de gestión
Ingresos de explotación
Venta de materiales
Venta de compost
Venta energía
Costes totales
Coste unitario FR (€/t)
C1
FR1
9.452
17.665
2.498
150
133
4.209
1.235
607
347
6.375
0
504
1.606
27.224
1.060
10.231
877
0
9.354
45.171
97,55
FR2
6.942
15.932
2.594
150
107
4.009
915
535
260
5.434
0
479
1.448
25.833
956
9.224
877
218
8.130
40.438
87,33
C2
FR1
9.452
12.664
1.943
50
83
1.969
595
0
0
5.022
2.455
215
1.151
11.620
760
2.806
877
0
1.929
32.644
70,50
FR2
6.942
11.803
2.039
50
62
1.920
327
0
0
4.567
2.335
209
1.073
11.280
708
1.831
877
218
736
29.810
64,38
El resultado económico de estos escenarios debe ser valorado con precaución, por las
razones ya indicadas anteriormente, de escasa representatividad de casos reales.
Los costes del Escenario C1 son los más elevados de todos los analizados, por el
incremento de la inversión necesaria, ya que se trata del Escenario más complejo, con
participación de diferentes tecnologías; esto tiene su reflejo en los costes de operación y
en la amortización.
El escenario C2, correspondiente a la producción de CSR y su utilización en cementeras,
ofrece las ventajas económicas derivadas de la no inversión, (menores costes de
operación y amortización), pero adolece de la escasa seguridad estratégica derivada de la
utilización de instalaciones cuya finalidad y planificación estratégica son completamente
distintas e independientes de la gestión de residuos.
- 78 -
Resumen de costes para distintos escenarios para Macondo
Costes para los Escenario A:
En la tabla se resumen los costes de gestión de los escenarios que no cuentan con
vertedero
Tabla 57: Resumen de costes en los Escenarios A para Macondo, en miles de euros
Costes de recogida
Coste de operación
Personal
Combustibles
Energía eléctrica
Mantenimiento
Reactivos
Vertido ceniza
Gestión de escorias
Vertido estabilizado
Seguros
Gastos generales
Amortización
Gastos de gestión
Ingresos de explotación
Venta de materiales
Venta de compost
Venta energía
Costes totales
Coste unitario FR (€/t)
A1
FR1
4.726
7.494
2.012
150
70
2.581
484
778
444
0
294
681
15.886
749
7.128
841
0
6.287
21.728
93,84
FR2
3.471
7.369
2.108
150
60
2.491
400
578
281
349
283
670
15.256
737
6.045
820
109
5.116
20.787
89,78
A2
FR1
4.726
8.086
2.268
150
106
2.911
644
595
340
0
337
735
18.186
809
5.382
841
0
4.541
26.425
114,13
FR2
3.471
7.880
2.364
150
80
2.704
500
476
231
349
310
716
16.739
788
5.160
820
109
4.231
23.718
102,44
A3
FR1
4.726
8.437
2.268
150
153
3.055
773
583
333
0
356
767
19.188
844
5.843
439
0
5.404
27.352
118,14
FR2
3.471
8.221
2.364
150
122
2.875
576
475
231
349
332
747
17.930
822
5.256
435
109
4.713
25.188
108,79
Además de los comentarios ya establecidos para este escenario en la unidad de gestión
de 1.200.000 habitantes, la comparación entre escenarios similares de diferentes
unidades de gestión con tamaños muy diferentes indica que:
-
los costes unitarios siguen la misma pauta de crecimiento: la incineración directa es
la opción menos cara y el coste aumenta para la incineración de RDF y de CSR.
-
los costes unitarios son mayores cuanto menor es el tamaño de la instalación; el
factor de escala es muy importante, tanto en los costes de amortización de las
inversiones como en los costes de operación, que tienen una importante
componente de costes; este efecto es mucho más importante en las plantas de
incineración, en las que una parte muy importante de las mismas es casi constante
y no depende de la capacidad mecánica o térmica de la planta.
- 79 -
Costes para los Escenario B: Depósito parcial o total en vertedero, tras estabilización
En la tabla se resumen los costes de gestión de los escenarios en los que se dispone de
vertedero, con depósito parcial o total de la fracción resto estabilizada.
Tabla 58: Resumen de costes en los Escenarios B, para Macondo, en miles de euros
Costes de recogida
Coste de operación
Personal
Combustibles
Energía eléctrica
Mantenimiento
Reactivos
Vertido ceniza
Gestión de escorias
Vertido estabilizado
Gestión enmienda org.
Canon a cementeras
Seguros
Gastos generales
Amortización
Gastos de gestión
Ingresos de explotación
Venta de materiales
Venta de compost
Venta energía
Costes totales
Coste unitario FR (€/t)
B1
FR1
4.726
8.958
2.268
150
96
2.875
588
332
190
750
562
0
332
814
14.112
896
4.614
841
0
3.773
23.328
100,76
FR2
3.471
8.632
2.364
150
75
2.770
443
285
138
894
409
0
319
785
13.674
863
4.386
820
109
3.456
21.561
93,12
B2
FR1
4.726
8.419
1.883
50
46
1.022
267
0
0
2.910
562
1.230
93
765
5.031
842
-280
841
0
-1.121
19.794
85,49
FR2
3.471
7.880
1.979
50
30
1.062
150
0
0
2.621
409
1.146
98
716
5.307
788
-68
820
109
-997
17.976
77,64
B3
FR1
4.726
9.262
1.883
50
46
976
267
0
0
4.549
562
0
87
842
4.707
926
-194
841
0
-1.035
19.817
85,59
FR2
3.471
8.663
1.979
50
30
1.016
150
0
0
4.149
409
0
92
788
4.983
866
12
820
109
-917
17.971
77,62
Como en el caso anterior, los costes de los escenarios que incluyen la incineración son
mucho más elevados, por el factor de escala de esta instalaciones.
Sin embargo, este factor es considerablemente menor, (y también las inversiones) en los
escenarios con vertederos, que ven que los costes se amortiguan considerablemente, con
menos diferencias; este hecho está también potenciado por el factor de reducción del
precio del vertido, al considerar el uso de enmiendas orgánicas para usos no exigentes a
un precio muy inferior que al de vertido.
- 80 -
Costes para los Escenario C: Depósito parcial o total en biorreactores
En la tabla se resumen los costes de gestión de los escenarios en los que se dispone de
biorreactores, para la recuperación energética del biogás procedente del C biodegradable.
Tabla 59: Resumen de costes en los Escenarios C, para Macondo, en miles de euros
Costes de recogida
Coste de operación
Personal
Combustibles
Energía eléctrica
Mantenimiento
Reactivos
Vertido ceniza
Gestión de escorias
Vertido estabilizado
Canon a cementeras
Seguros
Gastos generales
Amortización
Gastos de gestión
Ingresos de explotación
Venta de materiales
Venta de compost
Venta energía
Costes totales
Coste unitario FR (€/t)
C1
FR1
4.726
11.033
2.268
150
133
2.885
619
304
174
3.188
0
310
1.003
14.713
1.103
4.919
439
0
4.480
26.011
112,34
C2
FR2
3.471
10.028
2.364
150
102
2.621
458
268
153
2.719
0
281
912
13.379
1.003
4.393
435
109
3.850
22.940
99,08
FR1
4.726
10.372
1.883
50
83
1.193
299
0
0
5.022
1.227
81
943
6.221
1.037
1.409
439
0
970
21.443
92,61
FR2
3.471
9.393
1.979
50
62
1.197
164
0
0
4.219
1.168
88
854
6.250
939
750
435
109
206
19.774
85,40
De nuevo se repite el mismo hecho comentado en el punto anterior; el factor de escala
encarece considerablemente la solución de incineración, C1, mientras que el bajo precio
del vertedero favorece el escenario C2, independizando, relativamente, los costes de
gestión de la capacidad de la instalación.
- 81 -
Comparación de costes en los distintos escenarios
En la tabla se resumen los costes de gestión de cada uno de los escenarios analizados:
Tabla 60: Resumen de costes de gestión, por escenarios, en €/t de FR
Escenario
MAGINA
MACONDO
A1
A2
A3
B1
B2
FR1
77,32
88,17
90,01
84,24
FR2
69,84
79,98
85,24
76,31
FR1
93,84
114,13
118,14
100,76
FR2
89,78
102,44
108,79
93,12
B3
C1
C2
77,72
75,33
97,55
70,50
69,17
67,19
87,33
64,38
85,49
85,59
112,34
92,61
77,64
77,62
99,08
85,40
En la gráfica se muestran los costes de gestión de los diferentes escenarios analizados,
para las dos unidades de gestión
140,00
MAG-FR1
MAG-FR2
MAC-FR1
MAC-FR2
120,00
100,00
€/t
80,00
60,00
40,00
20,00
0,00
A1
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
Escenarios
Los comentarios principales son:
-
la recogida selectiva de materia orgánica, en las condiciones de costes establecidas,
no supone un incremento del coste de gestión; sin embargo, el cambio de las
mismas (obligación de asumir el coste de la recogida selectiva de la materia
orgánica de RICIA por parte de la unidad de gestión) alteraría de forma muy
importante el coste total, haciendo que los costes de FR2 se incrementen en casi 25
- 82 -
€/t, que los haría 20 €/t superiores a los de los escenarios sin recogida selectiva de
materia orgánica.
-
los escenarios más realistas dependen de la posibilidad de incinerar parte de la
fracción resto, con un tratamiento mecánico previo, que incremente la recuperación
material ya obtenida con la recogida selectiva:
-
si esta posibilidad existe, el coste del escenario A1 es el menor, por lo que no
tiene sentido económico ningún tratamiento de estabilización o secado de la
fracción resto; esta conclusión es independiente de la recogida selectiva de
materia orgánica.
-
los escenarios A2 y A3 tienen una escasa justificación económica y ambiental,
ya que en ambos casos se produce una reducción de la energía primaria de
los residuos, con una menor recuperación energética, al tiempo que se
aumentan los costes como consecuencia de las inversiones.
-
existe una marcada diferencia entre los costes de los escenarios A2, A3 y B1 en
relación con su capacidad; una gran parte de la misma está relacionada con la
amortización de las instalaciones de incineración, (con un mayor coste específico
cuanto menor es el tamaño de la instalación) pero también es importante señalar
que los escenarios A2, A3 y B1 son progresivamente menos eficientes, desde el
punto de vista energético.
-
si la incineración no es viable, por diferentes causas, el vertido completo, tras la
estabilización biológica, (B3) parece la solución más adecuada, desde el punto de
vista económico; los costes son ligeramente inferiores a los de incineración tras
recuperación material, A1, pero una parte de la diferencia debe ser imputada a la
bonificación indirecta del coste de vertido, por la utilización potencial de la
enmienda orgánica; este uso debe ser determinado en cada caso y puede conducir
a costes iguales o superiores a los de la incineración.
-
la dependencia de los costes de escenarios B y C con los precios de vertedero son
muy importantes, especialmente en los primeros; un incremento del precio de
vertido puede suponer un coste mayor de estos escenarios frente al de A1.
-
el vertedero de balas ofrece algunas ventajas fundamentalmente estratégicas, ya
que permite el aprovechamiento de infraestructuras existente o fácilmente
adaptables a costes parecidos a los del vertido completo; el incremento de coste, a
corto plazo, es relativamente pequeño y se compensa con la mayor capacidad de
los vertederos, aunque la ventaja fundamental es de tipo estratégico y social, mas
que económico.
- 83 -
-
los escenarios de tipo C dan lugar a los costes superiores, pero en el análisis no se
ha tenido en cuenta la potencialidad de recuperación energética de los residuos
estabilizados; sin embargo, como esta recuperación sólo es posible mediante
instalaciones de incineración, este aprovechamiento vincularía, indirectamente,
estos escenarios con los de tipo A, incrementando los costes para alcanzar, en el
mejor caso, los rendimientos del escenario A1; por esto, el análisis debe orientarse
hacia el depósito en vertedero del residuo estabilizado del biorreactor.
-
los escenarios basados en la utilización de RDF o CSR en cementeras, (B2 y C2)
presentan unos costes ligeramente superiores a los de vertido, especialmente tras la
clasificación para obtener combustibles de alto PCI; para estos escenarios se ha
supuesto que las cementeras realizan la retirada completa y simultánea de toda la
producción de CSR/RDF; esto implica que en el entorno de las plantas de gestión de
residuos deberían existir plantas cementeras autorizadas para la utilización de estos
combustibles y la utilización en la mismas de otros combustibles alternativos.
La fabricación de clínker permite una sustitución máxima del 40% de la energía
primaria del coque por CSR o RDF, realizando la sustitución del combustible en los
precalcinadores del horno de clínker y no en el quemador principal.
El consumo medio estimado de coque es 140 kg/t de clínker; por tanto la
sustitución máxima será en torno a 50 kg/t en ausencia de cualquier otro
combustible alternativo que sea alimentado en los precalentadores del horno.
La producción de clínker necesaria para absorber la totalidad de CSR o RDF
producido en cada escenario, en ausencia de otros residuos potencialmente
valorizables, sería como se indica en la tabla:
Tabla 61: Balance de RDF/CSR en escenarios B2 y C2 de Mágina
Producción de RDF/CSR (t/a)
Coque equivalente (t/a)
Clínker necesario (Mt/a)
B2
FR1
81.969
65.764
1.31
FR2
76.398
62.353
1.24
C2
FR1
81.833
65.718
1.31
FR2
77.847
62.697
1.25
Como se observa, sería necesario disponer de instalaciones de clínker con capacidad
superior a 1.2 Mt/a, en ausencia de otros combustibles alternativos.
- 84 -
Influencia de los costes de vertedero
La legislación vigente obliga a que los precios de deposito en vertederos incluyan la
totalidad de los gastos en los que incurren los gestores como consecuencia del uso de
esta forma de eliminación de los residuos, incluyendo los costes posteriores al final de la
vida útil de los mismos, durante un periodo que debe prolongarse, al menos, durante 30
años pero que puede prolongarse durante un tiempo superior.
Este estos costes deberán incluirse algunos cuya definición no está aún suficientemente
afinada, como los derivados de la responsabilidad medioambiental y de las exigencias
crecientes en relación con el vertido y sus efectos derivados.
La única forma de poder acotar estos costes es restringiendo progresivamente el depósito
en vertedero de los residuos biodegradables no estabilizados, presumiblemente mucho
más allá de lo establecido en la Directiva de vertido y en el Real Decreto 1481/2001.
En la actualidad existe una gran dispersión en los precios de vertido, que en numerosos
casos se debe a la no imputación de algunos costes que legalmente deberían ser
incluidos.
Sin embargo, es probable que en el futuro pueda seguir manteniéndose un abanico
amplio de precios, no ya por la imputación parcial de gastos sino porque las condiciones
de los residuos previas al vertido permitan reducir los gastos de los vertederos.
En todo caso, por diferentes razones, interesa desglosar los costes de gestión de la
fracción resto, calculados anteriormente, de forma que sea fácil recalcular el coste cuando
los precios de depósito en vertedero se aparten de los 40 €/t, que se han señalado como
precio base.
El uso de vertedero en cada escenario es distinto, por lo que la repercusión del precio de
vertido será también diferente:
-
en los escenarios A, que tienen en común la ausencia de vertederos, la participación
del vertido es muy escasa, limitada a los rechazos del afino de compost cuando
existe recogida selectiva de materia orgánica, escenarios FR2; en estos escenarios
no se ha considerado el vertido de escorias de las plantas de incineración, aunque el
coste de gestión de las mismas esté referenciado al precio de vertedero.
-
en los escenarios B, basados en la utilización del vertedero para recibir al menos
parte de los residuos estabilizados, la influencia del coste de vertido es
considerablemente más importante; esta influencia debe extenderse a los costes de
gestión de las enmiendas orgánicas para usos no exigentes, ya que además de
estar referenciadas a los costes de vertido, no es garantizable que la totalidad de la
generación de enmiendas pueda ser utilizada fuera de los vertederos.
- 85 -
-
en los escenarios C, basados en la utilización de biorreactores, el coste de vertido es
también importante, ya que se asume que el residuo estabilizado obtenido tras el
tratamiento en el biorreactor debe ser depositado en vertedero.
Se ha recalculado el coste de gestión en cada uno de los escenarios suponiendo precios
de vertederos de 60 €/t y 20 €/t; el coste para cualquier valor del coste de vertido puede
ser calculado fácilmente mediante extrapolación o interpolación lineales a partir de los
costes señalados.
En las tablas se reflejan, para cada escenario y fracción, los costes para diferentes precios
de vertido.
Tabla 62: Variación de costes de gestión con precio de vertido, para Mágina (€/t)
Coste para Cver = 60 €/t
Coste para Cver = 40 €/t
Coste para Cver = 20 €/t
A1
FR1
77,32
77,32
77,32
FR2
70,59
69,84
69,09
A2
FR1
FR2
88,17
80,73
88,17
79,98
88,17
79,23
A3
FR1
FR2
90,01
86,00
90,01
85,24
90,01
84,49
Coste para Cver = 60 €/t
Coste para Cver = 40 €/t
Coste para Cver = 20 €/t
B1
87,09
84,24
81,38
79,12
76,31
73,50
B2
85,19
75,70
77,72
69,17
70,24
62,64
B3
86,34
77,02
75,33
67,19
64,32
57,36
Coste para Cver = 60 €/t
Coste para Cver = 40 €/t
Coste para Cver = 20 €/t
C1
FR1
104,43
97,55
90,66
FR2
93,19
87,33
81,46
C2
FR1
FR2
92,19
81,84
81,34
72,73
70,50
63,62
Como puede observarse, los costes finales de los escenarios A son prácticamente
independientes del precio de vertido; únicamente tienen alguna ligera variación por la
influencia del vertido de los rechazos de compostaje en el caso de FR2.
En el caso de los escenarios B las diferencias son mucho más importantes, por el mayor
uso de los vertederos; estas diferencias pueden llegar hasta más de 20 €/t cuando el
precio de vertedero varía desde 20 a 60 €/t; (la repercusión en el coste llega hasta el
50% del incremento del coste de vertedero).
Los escenarios de tipo C tiene el mismo comportamiento que los de tipo B, ya que el
residuo estabilizado del biorreactor es un porcentaje muy elevado de la fracción resto.
De la misma forma se han determinado los coeficientes para la unidad de gestión de
Macondo:
- 86 -
Tabla 63: Variación de costes de gestión con precio de vertido, para Macondo (€/t)
FR2
90,53
89,78
89,03
A2
FR1
FR2
114,13 103,19
114,13 102,44
114,13 101,68
A3
FR1
FR2
118,14 109,54
118,14 108,79
118,14 108,04
Coste para Cver = 60 €/t
Coste para Cver = 40 €/t
Coste para Cver = 20 €/t
B1
123,33
114,17
120,49
111,36
117,66
108,55
B2
77,13
72,31
67,86
64,11
58,59
55,92
B3
81,14
75,93
70,10
66,09
59,06
56,24
Coste para Cver = 60 €/t
Coste para Cver = 40 €/t
Coste para Cver = 20 €/t
C1
136,23
119,34
129,35
113,46
122,47
107,59
C2
103,46
94,52
92,61
85,40
81,77
76,29
Coste para Cver = 60 €/t
Coste para Cver = 40 €/t
Coste para Cver = 20 €/t
A1
FR1
93,84
93,84
93,84
Los comentarios serían los mismos que los realizados para la otra unidad de gestión,
teniendo en cuenta la proporcionalidad de los costes en relación con el vertido.
- 87 -
ANALISIS DE ECOEFICIENCIA
- 88 -
Objetivo del análisis de ecoeficiencia
El objetivo fundamental de este análisis es evaluar los impactos ambientales derivados de
cada uno de los escenarios de gestión de la fracción resto, en los que intervienen
diferentes procesos.
Debe recordarse que más que un análisis de los valores absolutos, siempre discutibles en
estos análisis de ciclos de vida, se pretende una comparación entre los diferentes
escenarios, utilizando herramientas analíticas contrastadas, como el software Umberto®
de IFEU.
Precisamente por tratarse de comparación entre escenarios no se han tenido en cuenta
algunas actividades de gestión que, aunque no formen parte de los escenarios analizados,
si tienen una incidencia real en los impactos ambientales originados por la gestión; entre
estas actividades la más importante es la de recogida de los residuos y el transporte hasta
las plantas de tratamiento y el traslado de los residuos secundarios de los mismos.
Por esto se ha supuesto que los vertederos, cuando existan, están situados en las
cercanías de las instalaciones de tratamiento, de forma que el impacto diferencial entre
los diferentes escenarios sea mínimo.
En el análisis se han considerado cuatro categorías de impacto:
-
emisiones de gases con efecto invernadero, (GEI), que contribuyen al calentamiento
global
-
acidificación, por emisiones de gases ácidos a la atmósfera
-
eutrofización, motivada por la emisión de nutrientes que aumentan la presencia de
los mismos en el suelo o en el medio hídrico
-
emisiones de materia particulada, referida a la emisión de partículas submicrónicas,
(PM10) responsables de toxicidad para las personas.
Además, se realiza un análisis del grado de recuperación energética, comparada con la
energía primaria disponible en la fracción resto, valorada por el PCI de la misma.
El análisis sólo se realiza para la unidad de gestión de Mágina, de mayor población y
generación de residuos; los impactos ambientales son prácticamente proporcionales a la
cantidad de residuos generados.
A continuación se describe, brevemente, cada una de las categorías de impacto y la
metodología seguida para su cálculo en cada proceso dentro de cada escenario.
- 89 -
Categorías de impacto analizadas
Calentamiento global
Este impacto se calcula mediante un balance de emisiones de gases con efecto
invernadero, (GEI).
Se expresa en unidades de masa de CO2-eq y se calcula analizando, por balance de
materia, las emisiones de CO2 y otros gases que contribuyen al efecto de calentamiento
global; para cada una de los gases afectados se aplican los coeficientes de equivalencia,
(GWP: Global Warming Potential), tomando como referencia el CO2.
Para los procesos considerados en los escenarios de gestión de la fracción resto, los GEI
que tiene mayor importancia, y son los considerados en el Estudio, son los señalados en
la tabla, con indicación de su GWP respectivo:
Tabla 64: Gases de efecto invernadero considerados
Gas emitido.
GWP
CO2 fósil
CH4
N2O
1.0
25.0
298.0
Estos valores están basados en la revisión del IPCC de 2007, aplicables a modelos que
contemplan los efectos en la troposfera para un periodo de tiempo de 100 años, que es el
que mejor refleja el impacto a largo plazo de la presencia de estos gases.
Para las emisiones de C biogénico, (denominado C ren en el Estudio), existen dos formas
de realizar el balance:
-
considerar las emisiones de CO2 afectadas de un signo positivo cuando se producen
emisiones físicas reales y con un valor negativo cuando se produce una toma de
CO2 de la atmósfera; de esta forma se analiza globalmente el intercambio, que se
corresponden con un flujo material; este balance no presta atención al origen
biogénico del C precursor
-
no tener en cuenta las tomas de CO2 desde la atmósfera, (por aquellos procesos
capaces de fijar CO2) y no contabilizar las emisiones procedentes de C biogénico, lo
que equivale a atribuir un GWP nulo al mismo.
Ambos sistemas son equivalentes y en el Estudio se ha seguido el segundo método, ante
la inexistencia de procesos de toma de CO2 atmosférico, que sólo tendrían lugar si se
analizaran los procesos de crecimiento vegetal de los residuos de origen biogénico.
En el caso de los escenarios que incluyen vertederos se ha considerado el efecto de
fijación y secuestro del C ren no biodegradable que, en el plazo considerado en el
- 90 -
Estudio, permanece inalterado en el vertedero; a los efectos del Estudio constituye un
crédito de CO2.
También se tienen en cuenta en el procedimiento de cálculo, las emisiones evitadas por la
mayor recuperación de materiales reciclables; este aspecto tiene un indudable interés,
como se detalla más adelante.
Acidificación
Esta categoría de impacto mide las emisiones de gases con potencial acidificante, capaces
de formar ácidos en la atmósfera, especialmente en presencia de agua.
Como en el caso de los GEI, cada uno de los gases incluidos en esta categoría tiene un
coeficiente de acidificación (AP) en relación con el SO2, expresado en equivalentes de
SO2; los contaminantes contemplados en el Estudio y sus respectivos potenciales de
acidificación se indican en la tabla:
Tabla 65: Potencial de acidificación
Contaminante
SO2
NOx
HCl
HF
NH3
H2S
NO
Potencial Acidificación
1.0
0.7
0.88
1.6
1.88
1.07
1.07
Esta categoría de impacto es especialmente importante para las etapas de los procesos de
tratamiento en las que se producen combustiones, ya sea en plantas de incineración o en
otras instalaciones y está directamente relacionada con la presencia de determinados
contaminantes en los residuos o en los combustibles sustituidos.
Asimismo, es importante la existencia y especificaciones de sistemas de depuración de
gases ácidos, que son reglamentarios en plantas de incineración con unos límites muy
estrictos de emisión de contaminantes; otras instalaciones involucradas en el Estudio no
disponen de estos sistemas y/o sus límites de emisión son superiores a los de las plantas
de incineración.
El análisis se basa en la contabilización del impacto por cada uno de los inputs y output
de los procesos, incluyendo el uso de energías y materias primas auxiliares y los créditos
aplicables por la recuperación de materiales reciclables.
Eutrofización
Esta categoría de impacto analiza las aportaciones de nutrientes como consecuencia de
las actividades que pueden ser desarrolladas en cada escenario de gestión.
- 91 -
Puede ser aplicado a las aguas superficiales o al suelo, dependiendo del medio receptor
de las emisiones; se asume, como simplificación, que las emisiones de nutrientes a la
atmósfera contribuyen a la eutrofización del suelo mientras que las emisiones de
nutrientes a través de efluentes líquidos contribuyen a la eutrofización de las aguas
superficiales.
En los escenarios analizados no existe emisión de efluentes líquidos, por lo que la afección
se centrará, exclusivamente, en el suelo.
Para la cuantificación de la magnitud del impacto se utiliza como indicador el Potencial de
Eutrofización, (EP), que indica la aportación específica de nutrientes, expresada en kg de
PO4/kg de contaminante emitido.
Los contaminantes contemplados en el Estudio, y sus respectivos potenciales de
eutrofización son:
Tabla 66: Emisiones con potencial de eutrofización
Gas emitido.
Óxidos de Nitrógeno, (NOx como SO2)
Amoniaco
0.13
0.35
EP (kg PO4/kg)
La aportación global de cada escenario se calcula sumando las contribuciones de cada
una de las emisiones directas de los compuestos señalados y de las emisiones y créditos
indirectos debidos a reciclados materiales
Emisiones de materia particulada
Suficientes evidencias científicas correlacionan la exposición a partículas submicrónicas,
(menores de 10 µ) con el padecimiento de determinadas enfermedades, especialmente
pulmonares y de inmunodepresión; esta incidencia se debe a la casi imposibilidad de
retención de estas partículas que les permiten la acumulación en los tejidos del sistema
respiratorio.
Estas partículas finas pueden emitirse por dos mecanismos diferentes:
-
la materia particulada carbonosa puede proceder de diferentes fuentes de
combustión, (partículas primarias),
-
las partículas pueden formarse por reacciones químicas en los diferentes procesos a
partir de óxidos de nitrógeno y de azufre, (partículas secundarias).
Por esto, la emisión total de partículas primarias y secundarias menores de 10 micras se
ha establecido como indicador de la toxicidad para humanos, (PM10).
- 92 -
Los factores de caracterización de estas emisiones han sido establecidos por la Agencia
Europea de Medio Ambiente y se utilizan para cuantificar las emisiones de NOx, SO2 y
NH3 como partículas secundarias; estos valores se indican en la tabla adjunta, que
expresa en cada caso las aportaciones de los diferentes contaminantes, directos o
indirectos.
Tabla 67: Potenciales de toxicidad (PM10) (kg PM10 eq/kg de contaminante)
Contaminante
Potencial Acidificación
PM10
SO2
NOx
NMVC
NH3
Part. diesel
1.0
0.54
0.88
0.012
0.64
1.0
Como en los casos anteriores, las contribuciones globales de cada escenario se obtienen
por suma de la contribución de cada contaminante en cada proceso.
- 93 -
Análisis ambiental de los procesos
Las características fundamentales de los diferentes procesos se han descrito en los
capítulos precedentes, al realizar los diferentes balances de materiales y de energía en los
mismos.
A continuación se resumen algunos aspectos fundamentales en el estudio de
ecoeficiencia, en relación con la generación o absorción de las categorías de impactos
ambientales considerados en el Estudio.
Incineración:
Se han supuesto dos tecnologías de incineración, dependiendo del PCI: para valores
elevados de PCI se ha supuesto una tecnología de lecho fluido mientras que para valores
inferiores a 12 MJ/kg se ha supuesto una tecnología de hornos de parrilla.
La diferencia fundamental es el diferente rendimiento energético de la incineración: en el
caso de hornos de lecho fluido se ha estimado un rendimiento eléctrico final del 26.5%
respecto a la energía primaria de los residuos mientras que para los hornos de parrillas se
ha supuesto un 23,5%.
Los consumos energéticos asociados a cada tecnología también son diferentes,
dependiendo de las características de los procesos; los valores están indicados en los
balances de energía de cada escenario.
En todos los casos se asume que se alcanzan los valores de emisión de contaminantes
establecido en el RD 653/2003; estos límites sirven de base para el cálculo de los
impactos ambientales, aunque en la práctica real las instalaciones de incineración
trabajan con valores de emisión considerablemente inferiores a los límites señalados.
No existen efluentes líquidos en los procesos de incineración, ya que el sistema de
depuración de gases considerado sería del tipo semiseco; los consumos de reactivos son
los asociados a esta forma de depuración y están considerados en los balances de
materias.
La recuperación de materiales reciclables tiene lugar siempre antes del proceso de
incineración, asociada a los tratamientos mecánicos y/o biológicos que acompañan, en
todos los casos, a los procesos de incineración; el grado de recuperación se indica en los
diferentes balances y diagramas de flujo de cada escenario.
Las escorias producidas en la incineración se destinan principalmente a reciclado: un 78%
de las mismas se reciclan en sustitución de áridos, reduciendo las actividades de
extracción de las mismas; el 22% restante se destina a vertedero de residuos inertes.
- 94 -
Procesos TMB
Se basan en una primera clasificación mecánica que divide el flujo de residuos en 5
corrientes:
-
tres de ellas corresponden a la separación de materiales reciclables, (aluminio,
chatarra férrica y plásticos)
-
una fracción húmeda que contiene las partículas inferiores a 60 mm, que son las
que están enriquecidas en materia orgánica biodegradable; esta fracción de destina
a tratamiento biológico, como se indica más adelante
-
otra fracción, constituida por las partículas más gruesas, que está enriquecida en
inertes y en materia orgánica no biodegradable, (plásticos, maderas, textiles, etc.).
La fracción húmeda se somete a tratamiento biológico para conseguir la biodegradación
del 70 % del C biodegradable presente en la misma; para esto se utilizan hasta 5,500
Nm3/h de aire por tonelada de alimentación al tratamiento; este aire produce también la
evaporación de una cantidad importante de agua, hasta una humedad residual del 30%
en peso; en general, el proceso tiene lugar en dos etapas, de digestión y maduración, y
ha sido analizado detalladamente al realizar los balances de materia.
El material estabilizado es prácticamente inerte y puede enviarse a un vertedero sin
generación apreciable de biogás; el vertedero se convierte, así, en un punto de secuestro
de C biogénico, especialmente no biodegradable, reduciendo así las emisiones netas de
CO2.
En el Estudio se considera la producción y uso de enmiendas orgánicas para usos no
exigentes, cuyo comportamiento ambiental es similar al vertido; la capacidad de
sustitución de otros insumos por estas enmiendas no se ha considerado para el análisis de
los impactos ambientales porque esta sustitución no está asegurada en la total extensión
de las cantidades producidas.
Por las características de los residuos estabilizados y su origen de residuos mezclados, no
se considera su uso como compost, aunque podría tener diferentes usos en
restauraciones paisajísticas y otras aplicaciones no agronómicas.
Procesos TBM
La primera etapa de estos escenarios es un tratamiento biológico de secado, siguiendo
alguno de los procesos desarrollados, (Herhof o Ecodeco).
El proceso biológico se conduce de forma que se obtiene una reducción del 20% de C
biodegradable y una humedad residual del 25%; este residuo es temporalmente estable,
- 95 -
por la baja humedad del mismo.
El resultado del tratamiento es separado en diferentes corrientes, típicamente cuatro,
para recuperación de metales y separación de dos fracciones secas:
-
una, de granulometría fina, que contiene la mayor parte de la materia orgánica
estabilizada por sequedad y que se destinará a incineración o, preferentemente, aun
biorreactor, para producción controlada de biogás
-
otra, que contiene la fracción de material combustible; dependiendo del proceso de
separación puede obtenerse un combustible de alta calidad, (16÷18 MJ/kg), que se
puede utilizar como combustible alternativo en plantas cementeras o en plantas
térmicas; esta fracción también puede destinarse a incineración.
El objetivo fundamental de los procesos de biosecado es la producción de combustible
alternativo de alta calidad, que es difícil de obtener por procesos de estabilización y
separación posterior; además, en esta vía puede aprovecharse la energía de una forma
más intensa, porque la pérdida de C es inferior a los procesos TMB.
Biorreactores
Es
la
prolongación
natural
de
los
procesos
de
biosecado,
que
permiten
el
aprovechamiento mayoritario, no completo, de la energía de la fracción biodegradable
procedente del tratamiento anterior; puede considerarse una alternativa a los procesos de
recuperación material de esta fracción, vía compostaje, y a los de estabilización por vía
anaerobia, (biometanización de la fracción resto), aunque, a diferencia de ésta, el
aprovechamiento energético de la fracción biodegradables no es simultáneo a la
generación del residuo ni a su biosecado.
El grado de eficiencia energética del proceso biosecado + biorreactor es necesariamente
inferior a otras alternativas, porque una parte del C ha sido transformado en CO2; por
otra parte, una fracción del biogás generado en el biorreactor se emitirá a la atmósfera en
forma de CH4 y CO2, ya que la eficacia de la captación del mismo no es completa, como
en los procesos de biometanización en reactores cerrados.
Una vez agotado el C biodegradable, (en un periodo de varios años), el residuo final sigue
teniendo un potencial energético elevado, ya que contiene todo el C no transformado;
este residuo final es biológicamente estable y puede depositarse en vertederos o ser
incinerado si se desea completar la recuperación energética.
En el Estudio no se ha contemplado este último aprovechamiento, ante la falta de
experiencias detalladas del mismo.
- 96 -
Compostaje
Sólo se somete a compostaje la fracción procedente de la recogida selectiva de materia
orgánica; se han analizado las dos formas de realizar esta transformación, por vía aerobia
o anaerobia, que conducen a diferentes resultados energéticos y ambientales.
El Estudio considera la vía aerobia por su mayor simplicidad y menores riesgos y por su
menor coste derivado de la menor inversión, a pesar de que el rendimiento energético es
menor, ya que no hay obtención de biogás.
Lo anterior no significa un descarte de la vía anaerobia, seguida en algunas instalaciones
en España y en otros países europeos, especialmente si se desea una recuperación
energética más intensa.
Por la razón indicada, tanto la digestión como la maduración se lleva a cabo en sistemas
cerrados, con sistemas de aireación intensos, que produce la degradación del 75% del C
biodegradable; el resto permanece en el producto, compost, y se va transformando
lentamente tras su aplicación en el suelo agrícola.
En el proceso de compostaje se produce una recuperación material adicional,
especialmente de chatarra metálica, inducida por la necesidad de mejorar la calidad del
producto final obtenido.
- 97 -
Metodología seguida
Como se ha indicado, estos análisis se realizan mediante un software específico que utiliza
como inputs los balances de masa y energía básicos de los diferentes escenarios, que
complementa con información de una biblioteca propia, específica de análisis de ciclo de
vida y de ecobalances de numerosos materiales y procesos.
Así, el sistema analiza y calcula los ecobalances de todas las materias primas y servicios
relacionados con cada uno de los procesos, utilizando los balances específicos de materia
y energía de los escenarios a analizar o sustituyéndolos, en ausencia de datos propios,
por otros representativos de los mismos procesos en condiciones similares disponibles en
su biblioteca; entre estos datos se encuentran también los referentes a composiciones de
los residuos, especialmente las correspondientes a contaminantes minoritarios, como
metales pesados, que no suelen estar disponibles en la informaciones de las unidades de
gestión de residuos urbanos y que, en algunas categorías de impacto, pueden ser
importantes.
De esta forma, el sistema calcula para cada input, explícito o implícito, la aportación en
cada categoría de impacto.
Uno de los aspectos más importantes del análisis es la inclusión de los impactos evitados
por sustitución de materiales recuperados o de energía; este cálculo es relativamente
sencillo para procesos simples en los que se recupera exclusivamente energía pero
presenta una mayor complejidad cuando se producen o recuperan otros materiales para
los que deben utilizarse informaciones de otros procesos completamente ajenos a al
gestión de los residuos; éste es el caso de la recuperación de materiales o la sustitución
de combustibles, ya que los impactos vendrán condicionados por los procesos de
producción o sustitución estos recursos.
En algún caso, (vertedero de referencia que se expone más adelante), se ha realizado
una estimación simplificada de los impactos más resaltables, aunque con un grado de
aproximación menor y utilizando parte de los outputs del sistema.
Resultados de los análisis para FR1
Los resultados obtenidos con el software señalado para FR1 en cada escenario se
muestran continuación, por categorías de impactos.
Sólo se han realizado para la unidad de gestión de Mágina ya que, como se ha señalado
anteriormente, la magnitud de estos impactos es proporcional a las cantidades de
residuos y éstas son proporcionales a la población.
- 98 -
Potencial de calentamiento global (GWP)
En la gráfica se muestra el resultado de para FR1, para Mágina
250.000
Incineración
Biorreactor
Recup. Al
200.000
Estabilización
Generación electr
Recup. plástico
Biosecado
Ahorro coque
Recupe. minerales
Vertedero
Recup. Fe
150.000
100.000
t CO2/año
50.000
0
A1
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
-50.000
-100.000
-150.000
-200.000
-250.000
-300.000
Escenarios
Los valores numéricos se muestran en la tabla siguiente:
Tabla 68: Potenciales de calentamiento global para FR1, (en miles t CO2-eq/año)
Créditos
Recup. minerales
Gen. electricidad
Recup. Fe
Recup. Al
Recup. plásticos
Ahorro coque
Emisiones
Estabilización
Biosecado
Incineración
Vertedero
Biorreactor
Emisión neta
A1
0,36
122,26
27,07
20,07
12,67
0,00
A2
0,24
100,00
27,37
20,07
12,67
0,00
A3
0,27
118,80
27,73
20,34
0,00
0,00
B1
0,16
85,86
26,48
20,07
12,67
0,00
B2
0,00
0,00
26,48
20,07
12,67
97,90
B3
0,00
0,00
26,48
20,07
12,67
0,00
C1
0,13
110,90
27,00
19,81
0,00
0,00
C2
0,00
30,64
26,27
19,27
0,00
73,83
4,46
0,00
132,59
0,00
0,00
-45,39
16,93
0,00
137,79
0,00
0,00
-5,64
23,61
0,00
125,02
0,00
0,00
-18,51
16,93
0,00
107,73
-75,95
0,00
-96,53
16,93
0,00
0,00
-75,95
0,00
-216,15
16,93
0,00
0,00
-189,66
0,00
-231,96
0,00
23,61
108,66
0,00
22,90
-2,67
0,00
23,61
0,00
0,00
43,12
-83,28
A la vista de los resultados deben realizarse las siguientes observaciones:
-
todos los escenarios presentan una reducción neta de las emisiones de CO2; los
escenarios más favorables son el vertido, (B3), la preparación y utilización de CSR
- 99 -
en cementaras, (B2.2) y la incineración de RDF, seguido de la incineración A1; debe
notarse que todos los escenarios señalados son los que disponen de vertedero en el
que vierten residuos estabilizados
-
las aportaciones principales a las emisiones de CO2 proceden de las etapas de
incineración, correspondientes a las emisiones directas de CO2 procedentes de C
fósil, (ya que las emisiones de C ren se han considerado neutras)
-
las etapas de incineración son, asimismo, responsables de la mayor parte de la
generación de energía eléctrica y, por tanto, de los créditos por generación; debe
notarse que el balance entre ambos aspectos es prácticamente neutro, con una
emisión neta media del orden de 22 kg CO2-eq/t de residuo tratado.
-
los créditos de CO2-eq que se obtienen por la recuperación de materiales reciclables
en las distintas etapas de los procesos de tratamiento justifican, desde el punto de
vista ambiental, los esfuerzos para la recuperación adicional en los mismos,
especialmente en el caso de las chatarras metálicas; estos créditos se han calculado
teniendo en cuenta la sustitución de actividades de producción de materias primas.
-
los vertederos actúan como secuestrantes de CO2; esta conclusión, que puede
parece algo sorprendente está plenamente justificada en las escenarios virtuales
analizados: los vertederos sólo reciben residuos estabilizados, con C fósil o C ren no
biodegradable, que permanece inalterado en el mismo; por tanto, es un
procedimiento de captura del C biogénico no biodegradable, que cambia así su ciclo
biológico corto a otro de mucha mayor duración.
-
evidentemente, el comentario anterior no es válido para vertederos de residuos que
reciban residuos no estabilizados o con estabilización parcial; este es el caso de los
vertederos operados de acuerdo con la Directiva o con el RD 1481/2001, que
admiten
porcentajes
muy
importantes,
aunque
decrecientes,
de
residuos
biodegradables.
-
se ha realizado la simulación aproximada de un escenario de referencia, basado en
un vertedero que reciba residuos parcialmente estabilizados, procedentes de un
tratamiento parcial del 50% de la fracción húmeda; en relación al escenario B3; las
características fundamentales del vertedero de referencia serían:
-
se produciría la misma recuperación material, porque la planta de clasificación
sería la misma
-
se ha supuesto que la recuperación de biogás es del 70% del producido, con
una relación CH4/CO2 del 50%; en consecuencia, las emisiones de CH4 serán
del 30% del metano producido
- 100 -
-
las emisiones de CO2 debidas al C biodegradable se consideran neutras, ya
sea en forma de biogás o tras la combustión del mismo.
-
teniendo en cuenta lo anterior, y referido a la fracción FR1, sin compostaje, el
vertedero recibiría 51.005 t/a de C renovable y 29.754 t/a de C biodegradable;
por tanto, secuestraría 21.251 t/a de C ren equivalente a 77.920 t/a,
(aproximadamente el 41% del efecto calculado para el escenario B3).
-
el CH4 no recuperado en el vertedero ascendería a 4.463 t/a, que supondrán
una emisión de CO2-eq de 111.325 t/a.
-
la valorización el biogás producirá una generación de energía eléctrica de 54.0
GWh/año, que supone un crédito de 23.220 t/a de CO2-eq.
-
en consecuencia, el escenario de referencia, que cumpliría con los requisitos
legales exigibles respecto a la reducción de residuos biodegradables, tendría
unas emisiones equivalentes de -50.000 t/a, con un aumento de 181.000 t/a
respecto al escenario B3 considerado en el Estudio.
-
el coste calculado para este escenario básico, en las condiciones establecidas
en el análisis de costes, es de 67.48 €/t, frente a 75.33 €/t calculados para
FR1 en el escenario B3.
-
La utilización de CSR/RDF en las cementeras tiene un efecto de reducción de las
emisiones de GEI del orden de 0,5 t CO2-eq/t de RDF/CSR utilizado, asumiendo que
utilizan la totalidad de los combustibles alternativos preparados y sustituyen al
coque de petróleo.
-
los escenarios de biosecado y biorreactor suponen una mejora adicional, porque
además de realizar el secuestro de C ren permiten un aprovechamiento energético
más intensivo del C bio, con lo que el abono por generación de electricidad es más
elevado.
(A diferencia del resto de los cálculos de ecoeficiencia, la metodología seguida en el
cálculo del GWP en el vertedero de referencia es aproximada; las reacciones en un
vertedero, la generación de biogás y su aprovechamiento no son simultáneas al vertido;
sin embargo, por tratarse de un efecto global a largo plazo, la influencia de la falta de
simultaneidad entre el vertido y los impactos derivados del mismo es poco relevante,
pudiendo asumirse valores anuales medios durante el tiempo de vertido)
- 101 -
Potencial de acidificación (AP)
En la gráfica se muestran los resultados de los cálculos del potencial de acidificación para
los distintos escenarios de gestión de la fracción FR1:
1.200
800
Incineración
Biorreactor
Recup. Fe
Estabilización
Cementeras
Recup Alumnio
Biosecado
Gener.electric
Recup. minerales
Vertedero
Ahorro coque
Recup. plásticos
t SO2-eq/año
400
0
A1
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
-400
-800
-1.200
-1.600
Escenarios
En la tabla se indica la contribución de cada una de las etapas de cada escenario, así
como los créditos debidos a la generación de energía eléctrica, de uso de CSR/CDR en
cementeras y de las distintas recuperaciones de materiales.
Tabla 69: Potenciales de acidificación para FR1, (en t SO2-eq/año)
Créditos
Recup. minerals
Gen. electricidad
Recup. Fe
Recup. Al
Recup. plásticos
Ahorro coque
Emisiones
Estabilización
Biosecado
Incineración
Vertedero
Cementeras
Biorreactor
Emisión neta
A1
C1
C2
0
-1.056
-142
-177
-59
0
A2
0
-873
-144
-177
-59
0
A3
0
-1.023
-146
-179
0
0
B1
0
-707
-139
-177
-59
0
B2
0
0
-139
-177
-59
-456
B3
0
0
-139
-177
-59
0
0
-936
-142
-175
0
0
0
-328
-138
-170
0
-381
41
0
307
0
0
0
-1.086
118
0
246
0
0
0
-889
0
180
326
0
0
0
-842
118
0
159
4
0
0
-801
118
0
0
4
283
0
-426
118
0
0
10
0
0
-247
0
180
186
0
0
100
-787
0
180
0
0
233
134
-470
- 102 -
El aspecto más significativo en esta categoría de impacto es la reducción del mismo
debido a la generación de electricidad en las plantas de incineración; esto se debe a
varios aspectos:
-
los residuos tienen un reducido contenido en precursores acidificantes, (cloro y
especialmente de azufre), comparado con los combustibles tradicionales usados en
generación de energía eléctrica (fuel, lignitos, carbones)
-
las instalaciones de incineración están dotadas, reglamentariamente, de sistemas de
depuración de gases que reducen las emisiones de gases ácidos forma drástica, a
niveles muy bajos; los valores indicados en las tablas para los procesos de
incineración se basan en los valores límites reglamentados, aunque las emisiones
reales suelen ser muy inferiores a los mismos.
Para las cementeras este efecto no ocurre en la misma escala, porque no disponen de
sistemas específicos de depuración de gases, aunque el propio proceso ya suponga un
importante potencial de neutralización; el crédito por el menor uso de coque sí es
importante, por el alto contenido de azufre de este combustible.
- 103 -
Potencial de eutrofización (EP)
Se muestra la gráfica del potencial de eutrofización calculada en cada uno de los
escenarios de gestión de FR1:
120
100
Incineración
Estabilización
Biosecado
Vertedero
Biorreactor
Cementeras
Generac. electric
Ahorro coque
Recup. Fe
Recup. alum
Recup. plásticos
Recup. materiales
80
60
t PO4-eq/año
40
20
0
A1
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
-20
-40
-60
-80
-100
Escenarios
Los resultados numéricos de cada etapa se muestran en la tabla adjunta:
Tabla 70: Potencial de eutrofización, para FR1, (en t PO4-eq/año)
Créditos
Recup. minerales
Gen. electricidad
Recup. Fe
Recup. Al
Recup. plásticos
Ahorro coque
Emisiones
Estabilización
Biosecado
Incineración
Vertedero
Cementeras
Biorreactor
Emisión neta
A1
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
0
-52
-11
-9
-4
0
0
-43
-11
-9
-4
0
0
-51
-11
-9
0
0
0
-35
-11
-9
-4
0
0
0
-11
-9
-4
-62
0
0
-11
-9
-4
0
0
-46
-11
-9
0
0
0
-16
-11
-9
0
-52
2
0
47
0
0
0
-27
8
0
38
0
0
0
-21
0
11
53
0
0
0
-7
8
0
25
1
0
0
-25
8
0
0
1
62
0
-15
8
0
0
2
0
0
-14
0
11
31
0
0
13
-11
0
11
11
0
43
17
-6
- 104 -
Potencial de emisión de materia particulada PM10
Las emisiones de materia particulada calculadas para cada uno de los escenarios de
gestión de FR1 se muestran en la gráfica:
400
300
Incineración
Estabilización
Biosecado
Vertedero
Biorreactor
Cementeras
Generac. electric
Ahorro coque
Recup. Fe
Recup. Aluminio
Recup. plásticos
Recup. minerales
200
t PM10-eq/año
100
0
A1
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
-100
-200
-300
-400
-500
-600
Escenarios
Los resultados numéricos se indican en la tabla:
Tabla 71: Emisión de partículas PM10, para FR1, (en t PM10-eq/año)
Créditos
Recup. minerales
Gen. electricidad
Recup. Fe
Recup. Al
Recup. plásticos
Ahorro coque
Emisiones
Estabilización
Biosecado
Incineración
Vertedero
Cementeras
Biorreactor
Emisión neta
A1
A2
A3
B1
C1
C2
-26
-280
-125
-74
-16
0
-17
-232
-127
-74
-16
0
-19
-272
-128
-75
0
0
-11
-188
-123
-74
-16
0
0
0
-123
-74
-16
-140
0
0
-123
-74
-16
0
-9
-248
-125
-73
0
0
0
-87
-123
-71
0
-117
11
0
79
0
0
0
-430
33
0
71
0
0
0
-345
0
50
85
0
0
33
0
47
0
0
0
-321
33
0
0
16
104
0
-200
33
0
0
3
0
0
-177
0
50
57
0
0
26
-313
0
50
0
3
86
34
-225
-340
B2
B3
- 105 -
Resultados para FR2
Para los escenarios que incluyen recogida selectiva de materia orgánica y compostaje de
la misma, los resultados
Potencial de calentamiento global (GWP)
En la gráfica se muestra el resultado de para FR2
300
250
Incineración
Estabilización
Biosecado
Vertedero
Biorreactor
Generación electr
Ahorro coque
Recup. Fe
Recup. Al
Recup. plástico
Recupe. minerales
Compostaje
200
t CO2/año (x1.000)
150
100
50
0
A1
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
-50
-100
-150
-200
Escenarios
Los valores numéricos se muestran en la tabla siguiente:
Tabla 72: Potenciales de calentamiento global, para FR2, (en miles t CO2-eq/año)
Créditos
Recup. minerales
Gen. electricidad
Recup. Fe
Recup. Al
Recup. plásticos
Ahorro coque
Emisiones
Compostaje
Estabilización
Biosecado
Incineración
Vertedero
Biorreactor
Emisión neta
A1
0,23
94,58
31,94
19,98
12,02
0,00
A2
0,20
81,90
25,08
20,11
12,01
0,00
A3
0,23
95,19
24,48
19,31
0,00
0,00
B1
0,13
69,65
25,21
19,71
12,01
0,00
B2
0,00
0,00
25,21
19,71
12,01
88,66
B3
0,00
0,00
25,21
19,71
12,01
0,00
C1
0,11
75,78
22,95
18,10
0,00
0,00
C2
0,00
20,29
23,57
18,58
0,00
69,57
0.46
3,35
0,00
121,74
0,00
0,00
-34,12
0.46
12,72
0,00
122,33
0,00
0,00
-4,70
0.46
17,74
0,00
98,24
0,00
0,00
-23,68
0.46
12,72
0,00
100,67
- 50,87
0,00
-64,65
0.46
12,72
0,00
0,00
- 50,87
0,00
-184,20
0.46
12,72
0,00
0,00
-148,67
0,00
-193,34
0.46
0,00
17,74
87,91
0,00
-6,58
-5,18
0.46
0,00
17,74
0,00
0,00
-17,80
-96,92
- 106 -
Potencial de acidificación (AP)
En la gráfica se muestran los resultados de los cálculos del potencial de acidificación para
los distintos escenarios de gestión de la fracción FR2:
1.200
800
Incineración
Biorreactor
Recup. Fe
Estabilización
Cementeras
Recup Alumnio
Biosecado
Gener.electric
Compostaje
Vertedero
Ahorro coque
Recup. plásticos
t SO2-eq/año
400
0
A1
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
-400
-800
-1.200
-1.600
Escenarios
En la tabla se muestran los valores obtenidos
Tabla 73: Potenciales de acidificación para FR2, (en t SO2-eq/año)
Créditos
Recup. minerals
Gen. electricidad
Recup. Fe
Recup. Al
Recup. plásticos
Ahorro coque
Emisiones
Compostaje
Estabilización
Biosecado
Incineración
Vertedero
Cementeras
Biorreactor
Emisión neta
A1
A2
A3
B1
0
-873
-168
-177
-56
0
0
36
31
0
238
0
0
0
-970
0
-756
-132
-178
-56
0
0
36
89
0
203
0
0
0
-794
0
-878
-129
-171
0
0
0
36
135
0
207
0
0
0
-800
0
-643
-133
-174
-56
0
0
36
89
0
140
3
0
0
-738
B2
0
0
-133
-174
-56
-413
0
36
89
0
0
3
256
0
-392
B3
0
0
-133
-174
-56
0
0
36
89
0
0
8
0
0
-231
C1
C2
0
-699
-121
-160
0
0
0
36
0
135
59
0
0
59
-691
0
-187
-124
-164
0
-354
0
36
0
135
0
0
217
78
-363
- 107 -
Potencial de eutrofización (EP)
Se muestra la gráfica del potencial de eutrofización calculada en cada uno de los
escenarios de gestión de FR2:
100
80
Incineración
Estabilización
Biosecado
Vertedero
Biorreactor
Cementeras
Generac. electric
Ahorro coque
Recup. Fe
Recup. alum
Recup. plásticos
Compostaje
60
40
t PO4-eq/año
20
0
A1
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
-20
-40
-60
-80
-100
Escenarios
Los resultados numéricos de cada etapa se muestran en la tabla adjunta:
Tabla 74: Potencial de eutrofización, para FR2, (en t PO4-eq/año)
Créditos
Recup. minerales
Gen. electricidad
Recup. Fe
Recup. Al
Recup. plásticos
Ahorro coque
Emisiones
Compostaje
Estabilización
Biosecado
Incineración
Vertedero
Cementeras
Biorreactor
Emisión neta
A1
0
-44
-13
-9
-3
0
0
7
2
0
37
0
0
0
-23
A2
0
-38
-10
-9
-3
0
0
7
6
0
32
0
0
0
-16
A3
0
-44
-10
-9
0
0
0
7
8
0
0
33
0
0
-15
B1
0
-32
-10
-9
-3
0
0
7
6
0
22
0
0
0
-19
B2
0
0
-10
-9
-3
-57
0
7
6
0
0
0
47
0
-19
B3
0
0
-10
-9
-3
0
0
7
6
0
0
1
0
0
-9
C1
0
-35
-9
-8
0
0
0
7
0
8
19
0
0
8
-10
C2
0
-9
-9
-8
0
-49
0
7
0
8
0
0
40
10
-10
- 108 -
Potencial de emisión de materia particulada PM10
Se muestra la gráfica del potencial de emisiones de materia particulada para cada uno de
los escenarios de gestión de FR2:
400
300
Incineración
Estabilización
Biosecado
Vertedero
Biorreactor
Cementeras
Generac. electric
Ahorro coque
Recup. Fe
Recup. Aluminio
Recup. plásticos
Compostaje
200
t PM10-eq/año
100
0
A1
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
-100
-200
-300
-400
-500
-600
Escenarios
Los resultados numéricos se indican en la tabla:
Tabla 75: Emisión de partículas PM10, para FR2, (en t PM10-eq/año)
Créditos
Recup. minerales
Gen. electricidad
Recup. Fe
Recup. Al
Recup. plásticos
Ahorro coque
Emisiones
Compostaje
Estabilización
Biosecado
Incineración
Vertedero
Cementeras
Biorreactor
Emisión neta
A1
A2
A3
B1
C1
C2
-23
-232
-149
-74
-16
0
-14
-201
-117
-74
-16
0
-16
-233
-114
-71
0
0
-9
-171
-117
-73
-16
0
B2
0
0
-117
-73
-16
-127
B3
0
0
-117
-73
-16
0
-8
-186
-107
-67
0
0
0
-50
-110
-69
0
-109
1
0
0
70
0
0
0
-425
1
25
0
60
0
0
0
-338
1
61
0
0
37
0
0
-337
1
25
0
42
1
0
0
-319
1
25
0
0
1
94
0
-214
1
1
0
0
25
0
0
-181
1
0
37
15
0
0
0
-316
1
0
37
80
0
0
20
-200
- 109 -
Comparación entre los distintos escenarios
En la tabla siguiente se muestran los valores de las distintas categorías de impactos en
cada uno de los escenarios, considerando la recogida selectiva de materia orgánica y su
compostaje, o la gestión completa de la fracción resto.
Tabla 76: Comparación de categorías de impacto, por escenarios
Potencial de calentamiento global (en miles t CO2-eq/año)
A1
FR1
FR2 + compost
-45,39
-34,12
A2
-5,64
-4,70
A3
B1
B2
B3
-18,51
-23,68
-96,53
-64,65
-216,15
-184,20
-231,96
-193,34
B2
B3
C1
-2,67
-5,18
C2
-83,28
-96,92
Potencial de acidificación, (en t SO2-eq/año)
A1
FR1
FR2 + compost
-1.086
-970
A2
A3
B1
-889
-794
-842
-800
-801
-738
-426
-392
-247
-231
C1
C2
-787
-691
-470
-363
C1
C2
Potencial de eutrofización (en t PO4-eq/año)
A1
FR1
FR2 + compost
-27
-23
A2
-21
-16
A3
-7
-15
B1
-25
-19
B2
-15
-19
B3
-14
-9
-11
-10
-6
-10
Potencial de eutrofización (en t PO4-eq/año)
A1
FR1
FR2 + compost
-430
-425
A2
A3
B1
-345
-338
-340
-337
-321
-319
B2
-200
-214
B3
-177
-181
C1
C2
-313
-316
-225
-200
Puede observarse, de la tabla anterior, que no existen grandes diferencias ambientales
entre las diferentes formas de gestión, (FR1 frente a FR2 + compostaje de la materia
orgánica recogida selectivamente), para los mismos escenarios.
En general, se observan mejores resultados en la gestión unificada, FR1, frente a la
gestión separada de la materia orgánica; esto se explica porque el factor de escala
permite mejores rendimientos energéticos, especialmente en las etapas de incineración,
ya que la eficiencia energética tiene una gran importancia en las categorías de impactos
analizadas.
En cualquier caso, las variaciones son muy pequeñas, lo que indica que los procesos son
ambientalmente muy similares.
En relación con los distintos escenarios, es importante resaltar los efectos de reducción de
emisiones de GEI derivados de la operación de vertederos, condicionada a la completa
estabilización previa de los residuos.
- 110 -
EFICIENCIA ENERGETICA
En este punto se analiza el grado de aprovechamiento de la capacidad energética de la
fracción resto; esto es especialmente relevante en los momentos en que los aspectos
energéticos tienen una gran importancia económica, estratégica y ambiental.
Se ha contabilizado, separadamente, la generación de energía eléctrica y la producción de
combustible para cementeras.
Tabla 77: Comparación de la eficiencia energética en los distintos escenarios para Mágina
A1
Escenarios analizados
A2
A3
FR1
FR2
FR1
FR2
FR1
FR2
Generación eléctrica
GWh/a
254,70
209,16
208,34
180,72
247,50
214,06
Consumo eléctrico
GWh/a
41,56
37,15
53,36
46,94
66,91
57,69
Export eléctrica
GWh/a
213,14
172,01
154,97
133,78
180,59
156,37
Combustible
GWh/a
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
Rend. eléctrico neto
%
20,50
16,55
14,91
12,87
17,37
15,04
Rend. combustibles
%
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
B1
Escenarios analizados
B2
FR1
FR2
FR1
B3
FR2
FR1
FR2
Generación eléctrica
GWh/a
178,87
161,99
0,00
0,00
0,00
0,00
Consumo eléctrico
GWh/a
53,56
48,27
25,05
22,36
23,15
20,74
Export eléctrica
GWh/a
125,30
113,72
Combustible
GWh/a
0,00
0,00
674,96
611,28
0,00
0,00
Rend. eléctrico neto
%
12,05
10,94
Rend. combustibles
%
0,00
0,00
64,92
58,80
0,00
0,00
C1
Escenarios analizados
C2
FR1
FR2
REFERENCIA
FR1
FR2
FR1
FR2
Generación eléctrica
GWh/a
231,04
171,94
63,83
39,66
54,00
39,78
Consumo eléctrico
GWh/a
75,30
60,88
40,66
35,13
32,35
27,35
Export eléctrica
GWh/a
155,74
111,06
23,18
4,53
21,65
12,43
Combustible
GWh/a
0,00
0,00
565,03
532,48
Rend. eléctrico neto
%
14,98
10,68
2,23
0,44
2,08
1,20
Rend. combustibles
%
0,00
0,00
54,35
51,22
0,00
0,00
- 111 -
A la vista de los resultados tabulados pueden sacarse algunas conclusiones en relación
con la eficiencia energética:
-
el rendimiento eléctrico máximo está en torno al 20% de la energía primaria de los
residuos; este rendimiento viene condicionado por el tipo de transformación
termodinámica, (de calor en energía mediante ciclos de vapor), y que sólo puede
ser mejorado trabajando a presiones y temperaturas más elevadas; en general, los
mayores costes de inversión no aconsejan estas alternativas
-
el rendimiento eléctrico, vía incineración, es tanto mayor cuanto menor es el
pretratamiento, ya sea de estabilización o de secado; ambos carecen de sentido
económico, ya que generan menor cantidad de energía a mayor coste de operación;
los análisis de ecoeficiencia tampoco muestran resultados favorables a estos
escenarios.
-
el escenario B3, de depósito en vertedero de la fracción estabilizada, no conduce a
ninguna recuperación energética, ni en la instalación ni fuera de ella; sin embargo,
desde el punto de vista de emisiones de GEI representa la mejor solución, por el
efecto de secuestro de carbono renovable; evidentemente, desde el punto de vista
energético representa un consumo neto.
-
los escenarios B2 y C2 están diseñados, fundamentalmente, para la obtención de
combustibles alternativos, en tanto en cuanto puedan ser utilizados por
instalaciones industriales como sustitutos de combustibles fósiles o de otros
residuos;
considerando
exclusivamente
la
instalación
de
gestión,
podrían
representar un grado de aprovechamiento óptimo; sien embargo, a diferencia de
otros escenarios, que son autónomos, estos escenarios son completamente
dependientes de la actividad en otros sectores que no están directamente
vinculados a la gestión de residuos, por lo que los riesgos estratégicos pueden ser
importantes.
-
además, desde el punto de vista ambiental, la utilización de combustibles
alternativos podría sufrir algunas alteraciones en el futuro, en relación con los
límites de emisión asociados a determinadas actividades, menos exigentes que para
las plantas de gestión de residuos; un cambio en estos límites podría condicionar de
forma muy importante la viabilidad ambiental y económica de estos escenarios.
-
finalmente, los escenarios de que incluyen biorreactores pueden tener potencialidad
futura porque permiten la valorización de la fracción biodegradable produciendo, a
su vez, un combustible alternativo, CSR, de alta calidad; manteniendo lo señalado
en los dos puntos anteriores, estos escenarios suponen una mejora porque
combinan el aprovechamiento eléctrico con el de materiales combustibles; en todo
- 112 -
caso, tienen sentido sólo si se produce una valorización completa del material
estabilizado; sin embargo, esta fase no se ha analizado, por falta de referencias
suficientes.
-
se ha incluido un escenario de referencia, constituido por un vertedero operado de
acuerdo con los límites establecidos en el RD 1481/2001, donde se reciben residuos
parcialmente estabilizados, (50 % de la materia orgánica inicial); estos vertederos
deberían producir una autosuficiencia energética, aunque el rendimiento energético
del escenario es muy bajo; sin embargo, debe recordarse la falta de simultaneidad
entre la gestión del vertedero y de la generación de energía, así como la perdida
importante de biogás en las etapas en las que el vertedero está activo, generando
biogás pero que no puede ser aprovechado eficientemente; los valores indicados en
la tabla, (rendimientos en torno al 2%) probablemente suponen límites demasiado
elevados.
- 113 -
ANEXO
VALORIZACION ENERGETICA DE LA FRACCION RESTO
MEDIANTE GASIFICACION CON PLASMA
- 114 -
VALORIZACION POR GASIFICACION POR PLASMA
La tecnología de gasificación mediante plasma y la posterior valorización del gas de
síntesis obtenido es una de las tecnologías emergentes que pueden ser aplicadas en la
gestión de la fracción resto.
Aunque los principios tecnológicos son bastante conocidos, las experiencias prácticas y las
referencias técnicas contrastables son todavía escasas; esto hace que el grado de
confianza práctica en estos escenarios deba ser diferente al otorgado a otras tecnologías
maduras, con cientos de referencias.
El proceso se basa en la gasificación de los residuos, (de la parte de C gasificable), para
producir un gas de síntesis formado, fundamentalmente, por CO, CO2, H2 y N2; este gas
bruto es sometido a un proceso de enfriamiento y depuración por vía húmeda, para
eliminar las impurezas ácidas, las partículas y algunos componentes orgánicos o metálicos
volátiles. (Proyecto TEVER, ISR, 2006)
El gas de síntesis depurado se utiliza como combustible en motores de gas, acoplados
directamente a generadores de energía eléctrica; sin embargo, como los gases de escape
de los motores pueden tener temperaturas elevadas es posible una recuperación
energética adicional de los mismos mediante un ciclo térmico combinado, si las
características de los motores lo permiten.
Desde el punto de vista ambiental, el proceso de gasificación puede conducir a la
formación de unas escorias fundidas (vitrificadas); aunque esta no es una característica
ineludible del proceso sí es una ventaja importante desde el punto de vista de gestión.
El sistema de depuración de los gases es, generalmente, por vía húmeda, con diferencias
muy importantes respecto a los sistemas de depuración de las plantas de incineración,
especialmente por las características del gas de síntesis, (combustible, explosivo y tóxico);
en la información suministrada por los promotores de la tecnología se indica que no se
generan efluentes líquidos ni residuos sólidos diferentes de las escorias vitrificadas y de
un residuo de azufre, potencialmente valorizable.
Las emisiones globales del proceso estarían constituidas por los gases de escape de los
motores, asumiéndose que éstas cumplirán los límites de emisión establecidas en el RD
653/2003, de incineración de residuos.
Una de las características importantes de estos procesos es el consumo de energía
eléctrica en las antorchas de plasma, para conseguir las altas temperaturas del gas a la
entrada en los reactores de gasificación; este uso consume una parte importante de la
energía eléctrica generada en el proceso.
En relación con las características de los residuos destinados a la gasificación por plasma,
- 115 -
en principio no hay restricciones excluyentes pero la eficiencia económica del proceso
aconseja utilizar residuos con un elevado PCI, (entre 3,500 y 3,900 kcal/kg).
En el Estudio se ha considerado un residuo con un PCI de 15.4 MJ/kg, equivalente a
3,700 kcal/kg; el contenido de humedad tiene también una influencia importante, tanto
por el menor PCI como por la aportación de agua al proceso, que interviene en la
generación del gas de síntesis; en el caso estudiado la humedad está en torno al 18 20%, dependiendo de las fracciones seleccionadas en el tratamiento mecánico, ya que no
se realiza ningún pretratamiento previo adicional a la separación.
El diagrama de bloques utilizado para el análisis de este escenario es una derivación del
escenario B2, tal y como se muestra en la figura:
Valorización vía plasma
2.145 t Alu; 11.158 t Fe; 5.369 t Plast
MATERIALES
RECUPERADOS
ENERGIA
FRACCION
RESTO
463.066 t/a
TRATAMIENTO
MECANICO
137.636 t/a
15.35 MJ/kg
VALORIZACION 20.645 t/a
VIA PLASMA
ESCORIAS
VITRIFICADAS
306.759 t/a
116.405 t/a
TRATAMIENTO
BIOLOGICO
204.665 t/a
77.140 t/a
AFINO
PERDIDAS
VERTEDERO
ENMIENDA
ORGANICA
113.213 t/a
Para la configuración del escenario se ha supuesto que el tratamiento mecánico se
refuerza con una etapa adicional de selección de la fracción seca que elimina la presencia
de vidrio y metales y reduce las cantidades de materia orgánica y otros residuos
húmedos.
La composición de los residuos alimentados a la instalación de plasma es como se indica
en la tabla; los rangos señalados corresponderían a las fracciones FR1 y FR2:
Materia orgánica
25 – 17 %
Papel / cartón
35 – 40 %
Plásticos
31 – 35%
Madera
1.3 – 1.6 %
Textiles
5.4 – 5.6
que permite alcanzar los valores de PCI a la entrada de la planta de valorización; debe
notarse el incremento de la proporción de plásticos y papel y la práctica ausencia de
inertes, (como el vidrio), que no aportan energía al proceso y que reducen la energía útil
de la transformación, por aumento de escorias vitrificadas.
- 116 -
Los residuos no seleccionados para la planta de plasma son sometidos a estabilización
biológica, como se indica en el esquema señalado.
En la tabla se indican los balances de masa para las dos fracciones resto, FR1 y FR2 en
este Escenario.
Tabla 78: Balance de masa para el escenario de gasificación vía plasma
Compostaje de la materia orgánica
Recuperación férricos
Compost producido
Residuos a vertedero
Tratamiento mecánico y biológico
Entrada a planta clasificación
Recuperación de aluminio
Recuperación de chatarra férrica
Recuperación de plásticos
Fracción seca a producción de RDF
PCI de fracción seca
Fracción húmeda a tratamiento biológico
Pérdidas, (emisiones de CO2 + agua)
Enmienda orgánica
Estabilizado a vertedero
Producción de escorias vitrificadas
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
MJ/kg
t/a
t/a
t/a
t/a
t/a
FR1
0
0
0
0
FR2
115.105
863
31.092
17.438
463.066
2.145
11.158
5.369
137.636
15,35
306.758
116.405
113.213
77.140
20.645
347.962
2.075
10.294
5.138
118.977
16,44
211.478
65.372
81.750
64.356
17.847
En relación con el balance de materia de los escenarios B1 y B2 de referencia se han
introducido las siguientes modificaciones:
-
la fracción seca separada en el tratamiento mecánico ha disminuido, para poder
alcanzar el PCI establecido por el promotor de la tecnología.
-
se ha mantenido la separación de materiales para reciclado, como objetivo
estratégico prioritario a la valorización energética, como en el resto de los
escenarios.
-
la fracción húmeda destinada a tratamiento biológico ha aumentado respecto al
escenario inicial , así como la cantidad de C biodegradable
-
las pérdidas en el tratamiento biológico serán ligeramente superiores a las de los
escenarios B1 y B2 de referencia, como consecuencia de la mayor pérdida de C
biodegradable, lo que conducirá también a una menor humedad residual por la
mayor cantidad de aire utilizado; (la humedad será en torno al 25% frente al 30%
del escenario de referencia B2).
-
la cantidad de enmienda orgánica potencialmente utilizable se ha mantenido como
- 117 -
en el escenario de referencia.
Respecto a los resultados del escenario, especialmente los relativos al proceso de
gasificación + valorización del gas de síntesis deben realizarse algunos comentarios,
especialmente en referencia a la capacidad de las instalaciones y a los balances
energéticos de las mismas:
-
todos los datos utilizados han sido suministrados por un único promotor tecnológico
basados en la experiencia de funcionamiento desde Febrero de 2008 en una planta
de 85 t/d de capacidad nominal, aunque a veces ha trabajado hasta con 100 t/d,
con residuos de PCI entre 3,500 a 3,900 kcal/kg.
-
la capacidad y el factor de servicio indicadas por el promotor no responden a largos
periodos de funcionamiento; los valores del factor de servicio global (340 días/año
de funcionamiento efectivo) son superiores a los aceptados para tecnologías mucho
más maduras y fiables y no existen datos objetivos que refuercen esta posible
mejora.
-
el balance energético suministrado se basa en resultados esperables tras completar
las instalaciones actualmente en funcionamiento; (la generación de energía se basa
en considerar el funcionamiento de ciclos combinados que se instalarán cuando se
duplique la capacidad de la instalación actual)
-
los balances no han podido ser verificados durante el análisis por la falta de datos
consistentes para esta verificación, por el carácter experimental y semiindustrial de
la principal instalación de referencia; en general, los datos estudiados son
congruentes dentro de un nivel muy elevado de eficiencia energética.
-
los datos indicados tampoco han podido ser contrastados en experiencias
extrapolables de un número significativo de instalaciones en funcionamiento, ni
siquiera en aspectos parciales, ya que el número de instalaciones en funcionamiento
real es muy reducido
El escalado del proceso de gasificación a diferentes capacidades de gestión se basa en la
repetición de unidades modulares, no en el escalado de instalaciones; se ha establecido
un módulo capaz de tratar de 200 t/d de residuos de 3,700 kcal/kg, lo que supone una
potencia térmica de 35,56 MWt; para esta instalación modular, duplicada respecto a la
instalación existente, el consumo eléctrico del propio proceso, (no del escenario), sería del
orden de 2.8 MWe, según especifica el promotor.
La generación eléctrica neta, asumiendo la instalación de un ciclo combinado de gas de
síntesis y caldera de vapor, sería de 10.03 MWe, (1250 kWh/t de residuo); por tanto, la
generación bruta de energía eléctrica debería ser del orden de 12.83 MWe, con un
- 118 -
rendimiento de transformación superior al 36%.
Se mantiene el factor de servicio de 340 días/año indicada por el promotor de la
tecnología, lo que supone una capacidad de tratamiento por módulo de 68.000 t/a; para
la gestión de FR1 serán necesarios 2 módulos, (sin margen de capacidad), mientras que
para FR2 existirá un margen de tratamiento razonable ya que la cantidad tratada sería de
87,50% de la capacidad nominal.
El balance energético del escenario, incluyendo las instalaciones de clasificación y de
estabilización de la fracción húmeda, serían como se indica en la tabla:
Tabla 79: Balance de energía para el escenario de gasificación vía plasma
Potencia generada
Generación bruta de energía
Consumo de energía en el Escenario
Compostaje
Clasificación
Tratamiento biológico
Afino de estabilizado
Consumo planta gasificación
Energía neta exportada
MWe
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
GWh/a
FR1
26,01
212,23
66,14
0,00
7,87
10,12
1,90
19.58
146,09
FR2
22,48
183,46
57,67
3,34
5,92
6,98
1,46
17.13
125,79
La energía total exportada supone entre un 11% y un 12% de la energía primaria total de
la fracción resto FR1, en línea con el rendimiento energético del escenario B1, de
incineración de RDF.
Instalaciones e inversiones necesarias para el escenario de gasificación
Las instalaciones necesarias en este escenario serían las mismas que en el escenario B1,
con la salvedad de que se sustituiría la planta de incineración por la planta de gasificación
vía plasma.
Tabla 80: Inversiones de la gasificación vía plasma
Compostaje
Clasificación
Tratamiento biológico + afino
Preparación de RDF
Planta de gasificación vía plasma
Total
FR1
0
28.093
52.751
2.500
100.000
180.844
FR2
17.000
23.000
45.000
2.500
100.000
191.126
La estimación de la inversión en la instalación de plasma ha sido realizada por el
- 119 -
promotor, fijándola en 50 millones de euros por cada unidad de 200 t/d; no se han
considerado las sinergias que pudieran derivarse de la reproducción de diferentes
módulos de las mismas instalaciones, por el concepto modular de las mismas, que sólo
afectaría a parte de los sistemas eléctricos.
Las inversiones estimadas para las instalaciones de gasificación son, en términos de masa
equivalente, inferiores a las de las plantas de incineración; previsiblemente esta menor
inversión está claramente justificada pero no se disponen de datos alternativos que
permitan un contraste, que en cualquier caso puede ser muy difícil; si la inversión
necesaria sube ligeramente los precios de gestión pueden verse incrementados de forma
apreciable.
Análisis de costes:
En la tabla se reflejan los costes calculados, siguiendo la misma metodología que en el
resto de los escenarios:
Tabla 81: Coste de operación para la gasificación vía plasma,
Costes de recogida
Coste de operación
Personal
Combustibles
Energía eléctrica
Mantenimiento
Reactivos
Gestión de escorias
Vertido estabilizado
Gestión enmienda orgánica
Seguros
Gastos generales
Amortización
Gastos de gestión
Ingresos de explotación
Venta de materiales
Venta de compost
Venta energía
Costes totales
Coste unitario FR (€/t)
Mágina
FR1
FR2
9.452
6.942
12.021
11.742
2.242
2.242
150
150
55
38
3.103
3.262
592
333
206
178
3.086
3.272
1.132
818
362
382
1.093
1.067
19.521
20.631
721
705
10.010
9.028
1.682
1.641
0
218
8.327
7.170
31.706
30.991
68,47
66,92
Macondo
FR1
FR2
4.726
3.471
7.818
7.785
2.268
2.364
150
150
55
38
1.906
2.004
298
167
103
89
1.558
1.635
562
409
207
220
711
708
11.184
11.870
469
467
5.005
4.609
841
820
0
109
4.164
3.680
19.192
18.983
82,89
81,99
Los costes de gestión calculados para esta tecnología, de acuerdo con los datos
suministrados y sujetos a los comentarios señalados, son relativamente cercanos a los de
- 120 -
los escenarios de incineración, A1 y B1, que son los escenarios de referencia, aunque la
variación no es muy importante, como se indica en la tabla adjunta:
Tabla 82: Comparación de costes de gestión, por escenarios, en €/t de FR
Escenario
MAGINA
MACONDO
A1
A2
A3
B1
C1
Plasma
FR1
77,32
88,17
90,01
84,24
97,55
68.47
FR2
69,84
79,98
85,24
76,31
87,33
66.92
FR1
93,84
114,13
118,14
100,76
112,34
82.89
FR2
89,78
102,44
108,79
93,12
99,08
81.99
Por la estructura modular de una parte importante de las instalaciones; esto favorecería,
al menos teóricamente, la aplicación para unidades de gestión reducidas; es previsible
que el escalado a grandes capacidades no sea favorable.
Análisis de ecoeficiencia
Ante el retraso en el suministro de los datos de la instalación de gasificación no se ha
podido simular el funcionamiento del escenario de gasificación + vertido, pero el impacto
más significativo, GWP, puede estimarse por comparación con el escenario B1 para la
unidad de gestión de Mágina.
En la tabla se muestra este impacto para el escenario B1 y para el de gasificación, con
una justificación de las diferencias:
Tabla 83: Comparación de GWP para FR1,
Créditos
Recup. minerales
Gen. electricidad
Recup. Fe
Recup. Al
Recup. plásticos
Emisiones
Estabilización
Incineración
Vertedero
Emisión neta
1.
B1
0,16
85,86
26,48
20,07
12,67
Gasificación
0,14
96.42
26,48
20,07
12,67
Notas
16,93
107,73
-75,95
-96,53
18.73
89.59
-89.86
-88.28
(4)
(5)
(6)
(1)
(2)
(3)
(3)
(3)
La cantidad de escorias producidas es relativamente inferior en la gasificación y el
destino puede ser equivalente, aunque en algún caso el crédito del material
vitrificado podría ser algo mayor, en función del material sustituido.
2.
La exportación neta del escenario B1 es de 130 GWh/a mientras que en caso de la
- 121 -
gasificación la exportación es de 146.06 GWh/a; en consecuencia, el crédito por
producción de energía debe ser de 96.42 miles de t CO2-eq
3.
Las recuperaciones de materiales son iguales en ambos escenarios ya que se
producen fuera de la planta de gasificación
4.
Las emisiones de CO2 en la estabilización son ligeramente mayores en el escenario
de gasificación, ya que la cantidad de materia orgánica enviada a estabilización es
mayor en este escenario, por exigencias de calidad del residuo a gasificar; el C
degradado en el escenario B1 es de 21.981 t/a, frente a 24.318 t/a en el escenario
de gasificación; por tanto, las emisiones de Co2 equivalente en este escenario serán
proporcionales a al biodegradación obtenida en el tratamiento.
5.
Las emisiones debidas a la incineración se calculan en función de C total alimentado
a los tratamientos térmicos; la cantidad de C total en la FR es de 111.224 t/a y la
alimentada a las plantas de estabilizaciones de 45.055 t/a en el escenario B1 y
56.195 t/a en el escenario de gasificación; por tanto, las emisiones de esta segunda
planta serán aproximadamente el 83% de las el escenario B1
6.
El vertedero actúa como secuestrante del C biogénico no biodegradable que se
envía a la etapa de estabilización; en el escenario B1 la cantidad de C reg enviado a
estabilización, (y posteriormente al vertedero) es de 35.555 t/a mientras que en el
escenario de gasificación esta cantidad es de 46.787 t/a; por consiguiente, el
secuestro del vertedero en el escenario de gasificación será de un 18 % superior al
escenario B1.
En consecuencia, las emisiones netas equivales de CO2 del escenario de gasificación
serían negativas, de casi 200 kg CO2 eq/t de FR alimentada al escenario; evidentemente,
este resultado está condicionado por la confirmación de los resultados energéticos.
El resto de los impactos son muy poco significativos porque, como el resto de los
escenarios, las instalaciones están provistas de sistemas de depuración de sus emisiones,
sujetas a regulaciones muy estrictas.
07 de julio de 2008
- 122 -