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ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA DE SEVILLA
TRABAJO FINAL DE MASTER
TECNOLOGÍA QUÍMICA Y AMBIENTAL
COMBUSTIBLES SÓLIDOS RECUPERADOS Y
COMBUSTIBLES DERIVADOS DE RESIDUOS
Autor: Adrián Yaque Sánchez
Tutor: Pedro Ollero de Castro
Sevilla
Septiembre 2013
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
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Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Índice
1.- Resumen ejecutivo……………………………………………………..…… Pag. 5
2.- Introducción……………………………………………………………….….. Pag. 9
3.- Definición y caracterización…………………………………..………..… Pag. 13
4.- Marco normativo……………………………………………………………. Pag. 21
5.- Formas de obtención. Origen…………………………………………….. Pag. 33
6.- Tecnología utilizada para producirlos. Empresas suministradoras.. Pag. 45
6.1.- Tecnología utilizada para producirlos……………………..……... Pag. 45
6.2.- Empresas suministradoras.……………………………………..….. Pag. 52
7.- Uso…………………………………………………………………………...... Pag. 61
7.1.- Cementeras………………………………………………………..…... Pag. 61
7.2.- Centrales térmicas convencionales…………………….……….... Pag. 67
7.3.- Plantas industriales…………………………….…………………….. Pag. 69
7.4.- Incineración en hornos con recuperación de energía…..…...... Pag. 71
7.5.- Otros usos: plantas de gasificación, pirólisis y plasma............ Pag. 79
7.6.- Emisiones de gases de efecto invernadero ahorradas (GEI).... Pag. 95
8.- Situación en Europa…………………………………….………………...... Pag. 97
9.- Situación en España……………...………………….……………..…...... Pag. 105
9.1.- Mercado…………………………………………..………..………….. Pag. 105
9.2.- Productores y producción. Potencial de producción……….... Pag. 108
9.3.- Usuarios…………………………………………….……………..….. Pag. 115
10.- Conclusiones………………………………………………………….….. Pag. 117
11.- Bibliografía………………………………………………………….…….. Pag. 119
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Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
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Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
1.- Resumen ejecutivo
El siguiente trabajo consiste en conocer en profundidad los
Combustibles Sólidos Recuperados (CSR) y los Combustibles Derivados de
Residuos (CDR), denominados en inglés Solid Recovered Fuels (SRF) y
Refuse Derived Fuels (RDF), para despertar el interés en un combustible
alternativo que se puede utilizar en los procesos de generación o de uso de
energía y que se obtiene de aquellas fracciones de plantas de tratamiento de
residuos no peligrosos cuyo destino suele ser su eliminación en vertederos.
Los SRF son combustibles sólidos preparados a partir de residuos no
peligrosos para ser valorizados energéticamente en instalaciones de
incineración o coincineración y que cumplen con la clasificación y
especificaciones establecidas en la norma EN 15359 del Comité Europeo de
Normalización (CEN), mientras que los RDF son combustibles sólidos, líquidos,
pastosos o gaseosos preparados a partir de residuos peligrosos, no peligrosos
o inertes, para su valoración energética en plantas de incineración o
coincineración y que habitualmente solo cumplen las especificaciones
establecidas entre el productor del combustible y el usuario.
Se diferencian en que mientras los SRF cumplen con la clasificación y
especificaciones establecidas en la norma EN 15359, los RDF no responden ni
cumplen con ninguna norma o especificación, sólo cumplen las
especificaciones establecidas entre el productor del combustible y el usuario.
Los SRF/RDF están formados por mezclas de materiales como plásticos,
papel, textiles, o maderas, que son idóneos para sustituir combustibles
tradiciones cuando tengan las siguientes características: alto poder calorífico,
bajo contenido de humedad y ceniza, alto contenido en biomasa y bajo
contenido en cloro, azufre y metales pesados.
Entre las ventajas de su utilización se encuentran: la reducción del uso
de combustibles fósiles, con el correspondiente ahorro económico, la reducción
de las emisiones de gases de efecto invernadero, la reducción del depósito de
residuos en vertedero recuperando la energía que contienen los residuos, y la
posibilidad de recibir primas por la producción de energía en régimen especial.
Entre los inconvenientes destacan la percepción de que la valorización
energética de estos combustibles se opone al reciclado y que las instalaciones
deben someterse a límites más restrictivos de emisiones cuando sustituyen los
combustibles tradicionales, por lo que es necesario instalar sistemas de
tratamiento de gases más complejos.
A nivel europeo existen diversas normas EN aprobadas y publicadas
para los SRF, de las que destaca la norma EN 15359 sobre especificaciones y
clases de SRF. En esta se pueden clasificar los SRF en cinco clases en función
de su PCI, contenido en cloro y contenido en mercurio. Existen otras normas de
obligado cumplimiento en otros países europeos como la SFS 5875 Solid
Recovered Fuel en Finlandia, la UNI 9903 Non mineral refuse derived fuels en
Italia y la RAL-GZ 724 Quality Assurance of Solid Recovered Fuels en
Alemania.
Tanto los SRF como los RDF se pueden obtener a partir de residuos
industriales mediante tratamiento mecánico y a partir de RSU mediante
tratamiento biológico-mecánico o tratamiento mecánico-biológico. El biológico-
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Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
mecánico consiste en una reducción del tamaño de partículas, un proceso de
secado biológico y la producción de SRF/RDF propiamente dicha, y el
mecánico-biológico, en una reducción del tamaño de partículas, una separación
de las fracciones seca y húmeda, y la producción de los SRF/RDF a partir de la
fracción seca. El tratamiento mecánico de los residuos industriales consiste en
una reducción del tamaño de partículas y la producción de los SRF/RDF.
La producción de SRF/RDF consiste en:
La eliminación de materiales inertes más densos e incombustibles como
arenas, gravas, piedras, vidrios, etc., mediante un equipo de separación
densimétrica como el separador balístico o el clasificador de aire,
aunque previamente se puede utilizar una criba para eliminar elementos
finos.
Eliminación del contenido en cloro (PVC) y metales pesados (por
ejemplo, Hg) mediante un separador balístico, un separador neumático
la separación manual o mediante un separador óptico.
Eliminación del contenido de metales férricos mediante un separador
magnético de tipo Overband, de tambor magnético o polea magnética.
Eliminación de metales no férricos como aluminio o cobre que se lleva a
cabo mediante un separador de corrientes de Foucault.
Secado para reducir la humedad hasta la solicitada por el cliente
mediante secado térmico o prensado en la densificación del
combustible en su acondicionamiento final.
Reducción de tamaño de partículas mediante triturador.
Acondicionamiento final mediante densificación del combustible, en
caso de ser necesario, habitualmente mediante pelletizadora.
Las empresas suministradoras más conocidas de la tecnología de
producción de SRF/RDF son Sustenta Soluciones Energéticas que
comercializa el proceso Tyrannosaurus, Grupo Sistemas de Protección de
Recursos (SPR) que comercializa en exclusiva equipos de los fabricantes
Lindner Recyclingtech y Nihot Recycling Technology, Masias Recycling,
Regulador-Cetrisa y Ambisort Recycling.
Los SRF/RDF se pueden utilizar para reducir el uso de combustibles
fósiles en cementeras, centrales térmicas convencionales, plantas industriales,
incineración en hornos con recuperación de energía, gasificación, pirólisis y
plasma.
En los hornos de cementeras, los SRF/RDF se pueden utilizar como
sustitutos parciales del combustible fósil en el horno o en el precalcinador, si
existe. Deben tener elevado poder calorífico, mayor de 20 Mj/kg para su uso en
hornos y 16-18 Mj/kg para su uso en el precalcinador, contenido en cloro
inferior al 1% y en mercurio inferior a 10 mg/kg en base seca, y tamaño de
partícula inferior a 20 mm. La alimentación se lleva a cabo mediante
conducciones neumáticas. El porcentaje de sustitución es muy variable en
función del país y de la empresa cementera. La media en España en 2010 no
llegaba al 16%, pero existen ejemplos excepcionales como el una planta de
Cemex donde se ha alcanzado en 2011 el 43% de sustitución en térmicos
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Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
energético. Si se utiliza SRF/RDF, se deben realizar modificaciones de las
instalaciones, al menos en la recepción y alimentación de los SRF/RDF como
en los equipos de tratamiento de emisiones para adecuar las fábricas a los
nuevos límites de emisión. El uso de SRF/RDF en cementeras está muy
extendido.
Las centrales térmicas convencionales pueden sustituir parcialmente el
carbón pulverizado por SRF/RDF también pulverizado. Su porcentaje de
sustitución se encuentra entre el 5 y el 10% en térmicos energéticos. Son
necesarias modificaciones similares a las anteriores. El uso de los SRF/RDF en
centrales térmicas convencionales tiene una menor potencialidad que en las
plantas cementeras.
Las plantas industriales que están utilizando los SRF/RDF son las del
sector de pasta y papel y las del sector siderúrgico. En las primeras, donde las
calderas de recuperación energética, son alimentadas por determinados
efluentes del proceso como las lejías negras, se puede mezclar con SRF/RDF
para que estos últimos aumenten el poder calorífico y reduzcan el consumo de
fuentes energéticas externas. En el sector siderúrgico, los SRF/RDF pueden
aportar parte de la energía necesaria en el horno alto, siempre que estén
compuestos por plásticos exentos de cloro. El uso de SRF/RDF en plantas
industriales está teniendo altas dificultades de desarrollo.
La incineración en hornos con recuperación de energía, se lleva a cabo
normalmente con RDF con un PCI entre 10 y 13 Mj/kg. Se utilizan en hornos de
parrillas refrigeradas con agua, lecho fluidizado burbujeante y lecho fluidizado
circulante. Las instalaciones no suponen ninguna novedad ni diferencia técnica
significativa respecto a los hornos convencionales de incineración de RSU. Sus
referencias no son muy numerosas en Europa, y en España existen tres
instalaciones.
La gasificación, la pirólisis y la gasificación con plasma requieren de
SRF/RDF con alto poder calorífico, poca humedad y poca cantidad de inertes.
En pirólisis se excluyen los SRF/RDF compuestos de plásticos halogenado,
como PVC. Los tres normalmente se utilizan para la obtención de energía
eléctrica. Existen diferentes compañías que han patentado diferentes métodos
de gasificación, pirólisis y gasificación con plasma. Han alcanzado mayor grado
de desarrollo en Japón que en Europa, y sólo existe una instalación de
gasificación y otra de pirólisis en producción en Europa.
En Europa existe un importante sector industrial muy diversificado que
produce y utiliza SRF/RDF, sobre todo en Alemania, Austria, Finlandia, Italia,
Holanda y Suecia. La producción actual de SRF/RDF está por encima de los 14
millones de toneladas por año y se espera que a largo plazo esté entre 24 y 41
millones. Se utilizan sobre todo en la industria cementera, aunque el consumo
en centrales de producción de energía en algunos países como Alemania ya ha
superado al consumo en cementeras.
Existe un mercado establecido de SRF en Alemania, Finlandia e Italia,
que aprobaron sus propios estándares, mientras que este mercado está en
desarrollo en Holanda, Bélgica y Reino Unido. Además, existe un ambicioso
plan de desarrollo para España y Francia.
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Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
En la mayor parte de los casos el mercado es sobre todo local, aunque
se espera que en el futuro esto cambie y que el mercado agrupe diversos
países de la EU.
En España no existe un mercado consolidado de SRF sino una
demanda emergente y creciente de RDF que cumpla con los requisitos
técnicos definidos por las instalaciones de destino y los requisitos
medioambientales definidos por el Órgano Ambiental de la Comunidad
Autónoma donde se ubica la instalación.
Dicha demanda se centra principalmente en plantas cementeras, como
sustituto, principalmente del coque del petróleo, pero el potencial de mercado
en el futuro está en el sector de la generación de energía.
El consumo de RDF en la industria cementera ha pasado de ser nulo en
2007 a 111.794 toneladas en 2010, y aunque no existen estadísticas de las
cementeras que utilizan actualmente SRF o RDF, en 2011, 22 cementeras en
España estaban autorizadas mediante Autorización Ambiental Integrada para
su utilización.
Actualmente existen en España una planta termoeléctrica en el
Complejo Medioambiental de SOGAMA, en Cerceda (La Coruña) que consume
569 t/d de RDF para producir 50 MWh de potencia eléctrica, una incineradora
en el Centro de Tratamiento Integral de las Lomas, en los alrededores de
Madrid que trata 850 t/d de RDF para producir 29 MWh de potencia eléctrica, y
la ampliación de las instalaciones de incineración de Son Reus, en Mallorca,
con dos nuevas líneas de incineración que utiliza alrededor de 430.000 t/a de
SRF para producir 28 MWh de potencia eléctrica.
Las plantas de producción de SRF/RDF de las que se tiene constancia
que se encuentran en funcionamiento y que pretenden comercializar su
producto en España son: planta de Geocycle en Albox (Almería), Sanea en
Constantí (Tarragona), RSU de Cervera del Maestre (Castellón), Castillejo en
Yepes (Toledo), RSU de Onda (Castellón), Las Lomas (Madrid), Crevillente
(Alicante), Armulaza (Bilbao), Zona Franca (Barcelona), Ecoparque de El
Aceituno (Toledo), Cañada Hermosa (Murcia), Ecoparque Els hostalets de
Pierola (Barcelona), Alginet (Valencia), Ecoparque de Can Mata (Barcelona),
Reciclados Vicente Mallén (Castellón), Complejo Medioambiental de SOGAMA,
en Cerceda (La Coruña), Castellbisbal (Barcelona), SAICA-PROMSA
(Barcelona), Trans Sabater S.L. en Ribarroja del Turia (Valencia), Marcell
Navarro i Fills en Llagostera (Gerona), Recivalongo en el norte de Portugal.
Existen varios estudios que indican cuál es el potencial de producción de
SRF/RDF en España, el primero de ellos es el realizado por el Instituto para la
Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE) en el que el potencial de
producción es de 1.217.031 t/a, el segundo es el realizado por el Instituto para
la Sostenibilidad de los Recursos (ISR) que lo estima en 6,3 millones de t/a, y
el tercero, con un cálculo más simple, lo cifra en 7 millones de t/a. Además, el
Instituto para la Sostenibilidad de los Recursos (ISR) cifra el potencial de
consumo de SRF/RDF en España en 5 millones de t/a.
8
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
2.- Introducción.
La situación actual de la economía de los países desarrollados ha dado
lugar a diferentes desajustes en lo referente al desarrollo sostenible de la
sociedad.
Uno de los principales problemas a los que se están enfrentando las
diferentes administraciones de los países de la Unión Europea (UE) es el
incremento en la generación de residuos, tanto industrial como urbano.
Pero, entre los objetivos que se ha marcado la UE está el convertirse en
una sociedad recicladora, en la cual no se generen residuos, y se puedan
utilizar estos como un recurso.
En la escala de jerarquía que clasifican las opciones de gestión de
residuos de mayor a menor calidad ecológica, la valorización energética viene
a continuación de la prevención, la reutilización y el reciclaje. En otras palabras,
solo se debe valorizar energéticamente aquellos residuos que no se hayan
podido evitar y que no sean ni reutilizables ni reciclables. En este caso, lo que
se aprovecha no son los materiales que componen los residuos sino la energía
contenida en ellos.
Figura 1: triángulo de residuos.
Pero, no todo aprovechamiento energético de un residuo debe ser
calificado como valorización energética. Solamente si el poder calorífico del
residuo, es decir, su contenido energético, es alto y se recupera mediante un
proceso de alta eficiencia energética, puede hablarse en rigor de valorización
energética.
Estas operaciones de gestión de residuos pueden llevarse a cabo, bien
en instalaciones especializadas de incineración de residuos o bien en
determinadas instalaciones industriales, siempre que estas cumplan lo
establecido en la Directiva 2000/76/CE, de 4 de diciembre, sobre incineración
de residuos, transpuesta a nuestro ordenamiento jurídico mediante el Real
Decreto 653/2003, de 30 de mayo, y estén autorizadas por las
Administraciones con competencia en medio ambiente de las Comunidades
Autónomas.
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Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Junto a esta eliminación de los residuos se obtiene un beneficio
ecológico, se consume menos energía no renovable y por tanto, se conservan
los recursos no renovables, y otro económico, se genera energía.
Todo ello, teniendo en cuenta, que para determinados residuos,
solamente se considera la valorización energética, como alternativa al depósito
en vertedero.
Aunque los objetivos primordiales respecto a los residuos sean evitar su
generación, la realidad es que la eliminación en vertederos es una práctica
mayoritaria, sobre todo en España, aunque en otros países de la UE no se
realice de esa manera, como se puede apreciar en el siguiente gráfico por
países en el año 2011:
Gráfico 1: gestión de Residuos Sólidos Urbanos (RSU) en Europa en el año 2011 en porcentaje
Además, a nivel comunitario existe interés en promocionar la sustitución
de combustibles fósiles en los procesos de generación o de uso de la energía
dentro de una estrategia global de sostenibilidad.
Por todo ello, se considera que todas aquellas fracciones de plantas de
tratamiento de residuos no peligrosos, cuyo destino suele ser actualmente su
eliminación en vertederos, pueden ser convertidos en Combustibles Sólidos
Recuperados (CSR) o en Combustibles Derivados de los Residuos (CDR),
denominados en inglés Solid Recovered Fuels (SRF) y Refuse Derived Fuels
(RDF), y estos utilizados como combustibles alternativos a los combustibles
fósiles.
Conocer a fondo estos combustibles alterativos procedentes de los
residuos y su implantación es el objetivo principal de presente trabajo ya que
además de reducir la cantidad de residuos destinada a vertedero, contribuye al
desarrollo sostenible siendo una fuente de energía, empleo e inversión.
Las ventajas e inconvenientes de su uso son las siguientes:
10
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Ventajas generales del uso de SRF/RDF
Las ventajas generales del uso de SRF/RDF son las siguientes:
•
La reducción o el ahorro del uso de fuentes de energía o recursos no
renovables, al sustituir combustibles fósiles en procesos con alta demanda
de energía, lo que supone un ahorro económico importante en el coste de
los combustibles.
•
La reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, tanto por la
reducción del uso de combustibles fósiles como porque parte de los
residuos pueden tener un origen total o parcialmente biológico. La biomasa
contenida en estos combustibles se considera como “neutra” 1, a efecto de
las emisiones de gases de efecto invernadero.
•
Evita el depósito de residuos en vertedero y sus consecuencias adversas
asociadas, ya que los residuos depositados en vertedero emiten metano al
fermentar, un gas de efecto invernadero que contamina 20 veces más que
el CO2.
•
Facilita a la sociedad una herramienta complementaria para la gestión de
sus residuos, y reduce las inversiones necesarias al aprovechar
instalaciones ya existentes, como son las fábricas de cemento.
•
Recupera la energía que contienen los residuos que ya no se pueden
reutilizar ni reciclar y que irían a parar a un vertedero.
•
Incrementando el uso de esta energía renovable, se reduce el grado de
dependencia de los combustibles importados.
•
Es un recurso inagotable de buen contenido energético.
•
La posibilidad de recibir primas por la producción de electricidad en régimen
especial2, para las industrias acogidas a este régimen, como las centrales
que utilicen como combustible principal residuos sólidos urbanos (grupo c.1),
grupo en el que se incluiría el uso de SRF/RDF como combustible principal
para producción eléctrica, como sería por ejemplo el caso de la planta
termoeléctrica de SOGAMA, en Cerceda (Galicia).
Inconvenientes generales del uso de SRF/RDF
Los inconvenientes generales del uso de SRF/RDF son los siguientes:
•
Existe la percepción de que la valorización energética de los SRF/RDF, es
decir, de los residuos, se opone al reciclado.
•
Normalmente existe una distancia importante entre las plantas y los
posibles puntos de consumo térmico.
•
Se debe tener un suministro garantizado a las instalaciones.
1
El CO2 emitido por la combustión de la biomasa está en equilibrio con la cantidad de CO2 que han fijado las plantas
del aire en el proceso de fotosíntesis, por lo que no se contabilizan a efectos de los compromisos estatales de
contención de las emisiones.
2
La reciente aprobación del Real Decreto-Ley 1/2012, de 27 de enero, por el que se suprimen los incentivos
económicos para nuevas instalaciones de producción de energía eléctrica a partir de cogeneración, fuentes de energía
renovables y residuos, deja fuera del régimen especial todas las nuevas instalaciones de valorización energética de
residuos, aunque se mantiene para las existentes.
11
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
•
Las instalaciones que coincineren SRF/RDF deben someterse a límites más
restrictivos de emisiones cuando sustituyen los combustibles tradicionales,
pues cuando no se coincineran residuos no hay límites específicos
aplicables ya que los que se utilizan son límites previstos en el Real Decreto
430/2004, de 12 de marzo, aplicable a las instalaciones de combustión. Por
ello, es necesario instalar sistemas de tratamiento de gases más complejos.
La siguiente tabla muestra el límite de emisiones de los hornos de cemento
cuando se utilizan como combustible coque del petróleo y SRF/RDF:
Contaminantes
Uso de coque
Partículas
50 mg/Nm
SO2
600 mg/Nm
NOx
1200 mg/Nm
3
3
3
Uso de SRF/RDF
30 mg/Nm
3
50 mg/Nm
3
800 mg/Nm
3
Hg
0,05 mg/Nm
3
CD+Tl
0,05 mg/Nm
3
Sb+As+Pb…
0,5 mg/Nm
HF
1 mg/Nm
PCCD+PCDF
0,1 ng/Nm
3
COT
10 mg/Nm
3
HCl
10 mg/Nm
3
3
3
Tabla 1: variación de los límites de emisión cuando se utilizan SRF/RDF en hornos de cemento
12
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
3.- Definición y caracterización.
Los Solid Recovered Fuels (SRF) o Combustibles Sólidos Recuperados
(CSR) son combustibles sólidos preparados a partir de residuos no peligrosos
para ser valorizados energéticamente en instalaciones de incineración 3 o
coincineración 4 y que cumplen con la clasificación y especificaciones
establecidas en la norma EN 153595 del Comité Europeo de Normalización6
(CEN).
Por tanto, los SRF responden a unas especificaciones técnicas y de
calidad definidas, que están estandarizados por la UE, que pueden ser
certificados por las instalaciones productoras, y producidos a partir de residuos
o fracciones de residuos sometidos a tratamientos mecánico-biológicos, que les
confieren unas propiedades estables, bastante independientes de los residuos
de los que proceden, una de cuyas características es que tienen un alto poder
calorífico.
En definitiva, los SRF son combustibles que responden a unas normas
de calidad acordadas, en principio, entre el productor y el usuario y para los
que esta calidad es certificada, no guardando relación con su origen como
residuos.
Si no cumplen estos estándares fijados por el Comité Europeo de
Normalización no son SRF, se les denominan Refuse Derived Fuels o
Combustibles Derivados de Residuos.
Los Refuse Derived Fuels (RDF) o Combustibles Derivados de Residuos
(CDR) son combustibles sólidos, líquidos, pastosos o gaseosos preparados a
partir de residuos peligrosos, no peligrosos o inertes, para su valoración
energética en plantas de incineración o coincineración y que habitualmente
solo cumplen las especificaciones establecidas entre el productor del
combustible y el usuario.
Aunque la realidad es que los RDF no responden ni cumplen ninguna
norma ni especificación, muchos autores consideran que los SRF son también
RDF, es decir, los RDF son combustibles derivados de los residuos, cumplan o
no alguna norma o especificación, es decir, sean SRF o no.
En algunos casos, los RDF son producidos a partir de residuos o
fracciones de residuos sometidos a tratamientos mecánico, por lo que no están
estabilizados al no ser secados y haber reducido su humedad, y están muy
condicionados por los residuos de partida, lo que ocasiona un desigual
comportamiento en las instalaciones usuarias, y en otros casos, están
estabilizados al estar sometidos a tratamientos mecánico-biológico, como los
3
Según el Real Decreto 653/2003, de 30 de mayo, sobre incineración de residuos, es cualquier unidad técnica o
equipo, fijo o móvil, dedicado al tratamiento térmico de residuos mediante las operaciones de valorización energética o
eliminación con o sin recuperación del calor. A estos efectos, en el concepto de tratamiento térmico se incluye la
incineración por oxidación de residuos, así como la pirólisis, la gasificación u otros procesos de tratamiento térmico,
como el proceso de plasma, en la medida en que todas o parte de las sustancias resultantes del tratamiento se
destinen a la combustión posterior en las mismas instalaciones.
4
Según el Real Decreto 653/2003, de 30 de mayo, sobre incineración de residuos, es toda instalación fija o móvil cuya
finalidad principal sea la generación de energía o la fabricación de productos materiales y que, o bien utilice residuos
como combustible habitual o complementario, o bien los residuos reciban en ella tratamiento térmico para su
eliminación.
5
Actualmente está en vigor la norma UNE-EN 15359:2012 Combustibles sólidos recuperados. Especificaciones y
clases.
6
Es el organismo de normalización reconocido por la UE para la preparación de Normas Europeas (EN) fuera del
ámbito del sector eléctrico.
13
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
SRF, aunque no se obtengan las especificaciones de la norma EN 15359. Si
los RDF no están estabilizados, no pueden ser almacenados durante largos
periodos de tiempo y se emplean en procesos de combustión in-situ.
Dentro de la lista europea de residuos los RDF reciben el código 191210
o el 191212, y la denominación residuos combustibles, es decir, combustible
derivado de residuos.
Figura 2: principios de distinción entre SRF y RDF
Por tanto, aquellas fracciones de plantas de tratamiento de residuos,
cuyo destino es la eliminación en vertederos, pueden ser convertidas tanto en
SRF como en RDF.
Los SRF y los RDF están compuestos por una variedad de materiales,
de los que algunos podrían ser reciclables pero que se encuentran de tal forma
que el reciclado no es la opción más adecua. Pero sin embargo es la
alternativa más adecuada para aquellos materiales destinados a la eliminación,
con la consiguiente pérdida de los recursos que contienen. Este podría ser el
caso de numerosos materiales de origen plástico, que por su naturaleza
podrían ser reciclables pero su estado impide que esta recuperación material
sea razonable, desde el punto de vista ambiental.
Por otra parte, los materiales recogidos de forma selectiva y/o
clasificados, y dispuestos en una forma que su reciclado sea viable no deberían
considerarse SRF/RDF, pero, al mismo tiempo, estos materiales no deberían
ser excluidos de los SRF/RDF si esa exclusión pudiera conducir a su
eliminación y ocasionar la pérdida de los recursos que contienen.
Los principales residuos no peligrosos a partir de los cuales se puede
producir SRF/RDF son mezclas de materiales como plásticos, papel, textiles o
maderas, entre otros, procedentes de:
•
Fracción resto7 de los residuos municipales.
7
Es la fracción de los residuos que resulta una vez extraídos de éstos todos o algunos de los materiales reciclables
como la fracción orgánica, papel o cartón, vidrio o los envases ligeros.
14
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
•
Rechazos de plantas de reciclaje.
•
Residuos voluminosos (colchones, muebles, etc.).
•
Fracción resto de los residuos comercializables e industriales no
peligrosos.
•
Fracción combustible de los residuos de construcción y demolición.
•
Otros: neumáticos, plásticos agrícolas y lodos de estaciones depuradoras
de aguas residuales urbanas.
Imagen 1: típica materia prima para SRF/RDF
Los materiales que componen los SRF o los RDF son muy variables y
tiene un contenido medio del 50 – 60 % de elementos biogénicos, según el
documento de referencia sobre las mejores técnicas disponibles para el sector
del tratamiento de residuos, de fecha agosto de 2006.
La composición típica de los SRF/RDF en Europa es la siguiente:
Materiales
Porcentajes
Plásticos
15 a 40 %
Papel y cartón
15 a 40 %
Maderas
5 a 15 %
Otros
5 a 40 %
Inertes
2 a 15 %
Tabla 2: composición típica de SRF/RDF en Europa
15
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Un ejemplo real de composición media de RDF es el siguiente:
Tabla 3: ejemplo de composición media real de RDF. Fuente: Ficha de seguridad RDF - Reciclados Vicente
Mallen S.L.
Un ejemplo real de composición media de SRF es el siguiente:
Fracción residuo
Composición media (%)
Materia orgánica fresca
2,90%
Materia orgánica estabilizada
5,10%
Papel-cartón
18,20%
Celulosas
8,50%
Vidrio
2,00%
Plásticos
26,80%
Metales férricos
2,70%
Metales no férricos
0,50%
Brick
2,30%
Madera
3,50%
Cauchos y gomas
0,10%
Cueros y textiles
15,70%
Peligrosos del hogar
0,10%
Voluminosos
1,10%
Inertes
1,90%
Otros
8,60%
Tabla 4: ejemplo de composición media real de SRF. Fuente: Estudio de viabilidad de una planta de
procesado de los rechazos del tratamiento mecánico-biológico de los residuos urbanos para la obtención
de un combustible sólido recuperado (IDOM, 2010)
16
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Como sustitutos de combustibles fósiles, se puede afirmar que los SRF
son los más homogéneos y económicos combustibles alternativos de calidad
especificada, y en muchos aspectos son más limpios que combustibles fósiles
tales como el coque de petróleo8 o el carbón, debido a su bajo contenido de
azufre y cloro.
Para los consumidores de SRF/RDF, los elementos más críticos son:
El poder calorífico, que se expresa generalmente en megajulios por
kilogramo (Mj/kg) o kilocalorías por kilogramo (Kcal/kg).
El contenido de cloro, que proviene generalmente del PVC, determinante
en la formación de dioxinas y causante de problemas de corrosión.
El contenido de azufre, causante de emisiones de SOX y también de
problemas de corrosión.
El contenido de cenizas, que reduce el poder calorífico del producto y
requiere de tratamiento posterior (vertido), excepto para las industrias
cementeras, que las incorporan al clinker.
La humedad, que influye en el poder calorífico, disminuyéndolo.
El contenido de metales pesados, especialmente de mercurio, que
determina las emisiones de dichos metales.
El contenido de biomasa, cuya fracción contenida en los SRF/RDF, sea
cual sea, contabiliza como cero dentro del sistema de comercio de
emisiones. Este contenido en biomasa se puede calcular mediante norma
UNE.
Las características: alto poder energético, bajo contenido de humedad y
ceniza, alto contenido en biomasa, bajo contenido en elementos que pueden
generar emisiones, como son el cloro, el azufre y los metales pesados, hacen
que estos combustibles alternativos sean idóneos para sustituir a los
combustibles tradicionales.
Para que los SRF/RDF sean buenos combustibles, su poder calorífico
debe ser lo más alto posible por lo que su humedad debe ser lo menor posible.
A continuación, se muestra una gráfica donde se representa esto para un
determinado RDF.
Gráfico 2: relación entre el PCI y la humedad para un determinado RDF
8
Material sólido que resulta del tratamiento a elevada temperatura de fracciones de petróleo. Se utiliza frecuentemente
como combustible en diversas industrias como la cementera o la cerámica. Tiene un alto contenido en carbono, azufre
y metales.
17
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Las características que deben cumplir estos combustibles para que la
valorización energética sea verdaderamente efectiva son:
•
Alto poder calorífico: > 4000 kcal/kg ó 17 MJ/kg.
•
Bajo nivel de humedad: < 17% en peso.
Como referencia se pueden apreciar los poderes caloríficos para
diferentes combustibles con respecto a ejemplos de SRF y RDF en la tabla
siguiente:
Combustible
Poder calorífico (PCI)
Carbón kg
25 MJ/Kg
6.000 Kcal/Kg
Coque de petróleo
32 MJ/Kg
7.700 Kcal/Kg
Fuel oil
42 MJ/Kg
10.000 Kcal/Kg
TDF Combustible derivado de neumático
32 MJ/Kg
7.600 Kcal/Kg
SRF de residuo industrial
20 MJ/Kg
4.800 Kcal/Kg
SRF de RSU
19 MJ/Kg
4.500 Kcal./kg
RDF de RSU*
12 MJ/Kg
2.900 Kcal/Kg
*RDF típico de baja calidad sometido a tratamiento mecánico, es decir, sin estabilidad.
Tabla 5: poderes caloríficos para diferentes combustibles
Otras características que influyen en la calidad del combustible son:
•
El nivel de impropios9 ya que no tienen poder calorífico.
•
La granulometría y densidad.
Estas características son las que diferenciarán a un buen combustible
SRF/RDF de otro de peor calidad y dependen de la composición del residuo
original y de la efectividad del proceso de preparación.
Se debe hacer mención de la puesta en marcha de la European
Recovered Fuel Organisation 10
- ERFO (Organización Europea de
Combustibles Recuperados), cuyo objetivo es promover la producción y el uso
de los SRF en la UE, apoyando la estandardización de los SRF dentro de la
norma CEN TC 343, que se estudiará a continuación, y respaldando los
proyectos de investigación mediante la participación en todos los debates
políticos y técnicos europeos.
9
Elementos extraños de diversa naturaleza como arena, vidrios, piedras, etc., que se pueden encontrar en los
SRF/RDF y que disminuyen su poder calorífico.
10
ERFO representa un gran número de fabricantes de SRF de varios países europeos, a saber: Bélgica, Holanda,
Alemania, Francia, Reino Unido, Ucrania, Italia, Finlandia, Irlanda y también de España. Colabora con el Comité
Europeo de Normalización, participa en proyectos europeos de I+D, en seminarios y debates, y realiza contribuciones
para los documentos BREF.
18
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Las características de un SRF utilizado en una planta de valorización
son las siguientes:
Tabla 6: características obtenidas para un SRF en una planta estándar con inputs de entrada de RSU y
residuos industriales
Es importante resaltar que existen importantes sinergias positivas
resultantes de la co-combustión de los SRF o RDF con características similares
a los SRF, y la biomasa. La adición de SRF/RDF a la biomasa permite una
combustión más rápida, en parte debido a que la biomasa siempre tiene un
cierto contenido de agua, mientras que los SRF/RDF no, que posibilita una
incineración más rápida y eficiente, mejor estabilidad de combustión y mejores
resultados en las calderas. La combustión conjunta de SRF/RDF y biomasa
resulta rentable desde un punto de vista económico, cuando los SRF/RDF se
encuentren disponibles localmente.
19
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
20
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
4.- Marco Normativo.
Las principales normas legales aplicables a los SRF y a los RDF en la
UE y en España son las aplicables a los residuos, ya que estos combustibles
se siguen considerando residuos hasta su eliminación. Estas normas legales
son:
•
Normativa básica: Directiva 2008/98/CE, de 19 de noviembre, sobre los
residuos y Ley 22/2011, de 28 de julio, de residuos y suelos
contaminados.
•
Incineración de residuos: Directiva 2000/76/CE, de 4 de diciembre,
relativa a la incineración de residuos y Real Decreto 653/2003, de 30 de
mayo, sobre incineración de residuos.
•
Prevención y control integrado de la contaminación: Directiva 96/61/CE,
de 24 de septiembre, relativa a la prevención y al control integrado de la
contaminación y Ley 16/2002, de 1 de julio, de prevención y control
integrados de la contaminación.
Derivado de esta normativa, se destacan los siguientes aspectos:
•
Independientemente de que el producto elaborado a partir de los residuos
sea un SRF o un RDF, en ningún caso pierde su condición de residuo, y
por tanto los titulares de actividades en cuyo proceso se utilice como
combustible alternativo, adquieren la condición de gestores de residuos y
sus obligaciones, estando sometidos a la autorización por parte de la
Administración con competencia en Medio Ambiente de la Comunidad
Autónoma correspondiente.
•
Asimismo, su utilización como combustible alternativo está sometida a la
normativa de incineración de residuos, la cual establece unos valores
límites de emisión específicos. La norma establece dos tablas de valores
límites de emisión a la atmósfera, una más restrictiva, para instalaciones
de incineración, y otra menos restrictiva para las de coincineración, si bien
ambos son más restrictivos que los que afectan a plantas industriales con
procesos térmicos que utilizan combustibles convencionales.
•
En caso de que la instalación de incineración ó coincineración se
encuentre sometida a la normativa de prevención y control integrados de
la contaminación, su régimen de autorizaciones ambientales se canaliza a
través de la Autorización Ambiental Integrada que determina tanto las
características de los materiales a incinerar o jcoincinerar, como los límites
de emisión, los cuales se adoptan teniendo en cuenta las Mejores
Tecnologías Disponibles para el sector de actividad, así como las
características del ámbito geográfico en el que se ubica la instalación.
Es conveniente destacar que los SRF/RDF dejarán de ser residuos si
verifican los criterios de fin de la condición de residuo que puedan establecerse
conforme a lo establecido en el artículo 5 de la Ley 22/2011, de 28 de julio, de
residuos y suelos contaminados, que dice lo siguiente:
“Por orden del Ministro de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino se
podrán establecer los criterios específicos que determinados tipos de
residuos, que hayan sido sometidos a una operación de valorización,
incluido el reciclado, deberán cumplir para que puedan dejar de ser
21
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
considerados como tales, a los efectos de lo dispuesto en esta Ley y
siempre que se cumplan las siguientes condiciones:
a. Que las sustancias u objetos resultantes se usen habitualmente para
finalidades específicas;
b. que exista un mercado o una demanda para dichas sustancias u objetos;
c. que las sustancias u objetos resultantes cumplan los requisitos técnicos
para finalidades específicas, la legislación existente y las normas
aplicables a los productos; y
d. que el uso de la sustancia u objeto resultante no genere impactos
adversos para el medio ambiente o la salud.”
Además, el Proyecto de Ley de Eficiencia Energética y Energías
Renovables (borrador del 28 de abril de 2011), introduce el concepto de
“Combustibles Sólidos Recuperados” en el conjunto de energías renovables, e
indica en su artículo 81, Energía de residuos, que: “el Ministerio de Industria,
Turismo y Comercio y el Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino,
por orden conjunta de sus titulares definirán y aprobarán las normas técnicas
para que los Combustibles Sólidos Recuperados puedan dejar de ser
considerados como residuos conforme al procedimiento establecido en el
artículo 5 de la Ley de Residuos y Suelos Contaminados.”
Por último, es conveniente comentar la existencia del Reglamento CE
1013/2006 del Parlamento Europeo y del Consejo de 14 de junio de 2006
relativo a los traslados de residuos, y que es de obligado cumplimiento para los
traslados de SRF/RDF en la UE.
La Norma CEN/CT 343 de SRF
El Comité Europeo de Normalización recibió en 2002 un encargo de la
Comisión Europea para desarrollar una serie de Especificaciones Técnicas
relativas al uso de los SRF a partir de residuos no peligrosos, que permitiese
potenciar su uso en la recuperación de energía en plantas de incineración y coincineración. Para ello, el Comité Europeo de Estandarización creó el Comité
Técnico CEN/TC 343 SRF “Solid Recovered Fuels” el 13 de Marzo del 2.003,
cuya secretaría ha estado a cargo de la Asociación Finlandesa de
Estandarización.
Figura 3: esquema de la norma CEN/TC 343
22
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
El Comité Técnico de Normalización AEN/CTN 301, fue el encargado de
la normalización de los SRF en España, y cuya secretaría fue llevada a cabo
por la Asociación Española de Gestores de Biomasas de Madera Recuperadas
(ASERMA), que agrupa a los fabricantes españoles de RDF y SRF con un 30%
de biomasas de madera recuperadas.
El objetivo del Comité Técnico CEN/TC 343 fue la consecución de unas
normas de homologación a nivel europeo que permitían la clara identificación
de estos combustibles como alternativos a los fósiles, restando atención a su
origen como residuos, aunque respetando la legislación ambiental como
residuo que le es de aplicación.
Su ámbito de actuación fue la elaboración de estándares,
especificaciones e informes técnicos sobre SRF preparados a partir de
residuos no peligrosos, para ser utilizados para recuperación energética en
plantas de incineración o co-incineración de residuos.
El resultado son una serie de normas europeas para los SRF compuesta
por estándares europeos aprobados y publicados. El objetivo de estas normas
es actuar como instrumento de normalización para promocionar la producción,
el comercio y el uso de los SRF; promocionar una seguridad de suministro de
estos combustibles; ayudar a las Autoridades competentes en lo que respecta
a autorizaciones y legislación; y regular y adaptar los aspectos ambientales
necesarios a este combustible.
Además, se pretende permitir el comercio eficaz de los SRF y por tanto
dinamizar su mercado, promoviendo y facilitando su aceptación en la opinión
pública; facilitar un mayor entendimiento entre vendedores y compradores, y
simplificar los movimientos transfronterizos; y ayudar a los proveedores de
equipos de tratamiento de residuos a desarrollar sus ofertas.
Las normas aprobadas y publicadas actualmente para los SRF son las
siguientes:
REFERENCIA
TÍTULO
CEN/TR 14980:2009 IN
Combustibles sólidos recuperados. Informe sobre las diferencias relativas
entre las fracciones biodegradables y biogénica de los combustibles sólidos
recuperados.
CEN/TS 15401:2010
Solid recovered fuels - Determination of bulk density
CEN/TR 15404:2010
Solid recovered fuels - Methods for the determination of ash melting
behaviour by using characteristic temperatures
CEN/TS 15405:2010
Solid recovered fuels - Determination of density of pellets and briquettes
CEN/TS 15406:2010
Solid recovered fuels - Determination of bridging properties of bulk material
CEN/TS 15412:2010
Solid recovered fuels - Methods for the determination of metallic aluminium
CEN/TS 15414-1:2010
Solid recovered fuels - Determination of moisture content using the oven dry
method - Part 1: Determination of total moisture by a reference method
CEN/TS 15414-2:2010
Solid recovered fuels - Determination of moisture content using the oven dry
method - Part 2: Determination of total moisture content by a simplified
method
23
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
CEN/TR 15441:2009 IN
Combustibles sólidos recuperados. Directrices sobre aspectos de salud
laboral
CEN/TR 15508:2006
Key properties on solid recovered fuels to be used for establishing a
classification system
CEN/TR 15591:2007
Solid recovered fuels - Determination of the biomass content based on the
14C method
CEN/TS 15639:2010
Solid recovered fuels - Determination of mechanical durability of pellets
CEN/TR 15716:2008
Solid recovered fuels - Determination of combustion behaviour
UNE EN 15357:2012
UNE EN 15358:2011
Combustibles sólidos recuperados. Terminología, definiciones y
descripciones.
Combustibles sólidos recuperados. Sistemas de gestión de la calidad.
Requisitos particulares para su aplicación a la producción de combustibles
sólidos recuperados.
UNE EN 15359:2012
Combustibles sólidos recuperados. Especificaciones y clases.
UNE EN 15400:2011
Combustibles sólidos recuperados. Determinación del poder calorífico.
UNE EN 15402:2011
Combustibles sólidos recuperados. Determinación del contenido de materia
volátil.
UNE EN 15403:2011
Combustibles sólidos recuperados. Determinación del contenido de ceniza.
UNE EN 15407:2011
UNE EN 15408:2011
UNE EN 15410:2012
UNE EN 15411:2012
UNE EN 15413:2012
UNE EN 15414-3:2011
UNE EN 15415-1:2012
UNE EN 15440:2012
UNE EN 15442:2012
UNE EN 15443:2011
UNE EN 15590:2012
Combustibles sólidos recuperados. Métodos para la determinación del
contenido en carbono (C), hidrógeno (H) y nitrógeno (N).
Combustibles sólidos recuperados. Métodos para la determinación del
contenido en azufre (S), cloro (Cl), flúor (F) y bromo (Br)
Combustibles sólidos recuperados. Método para la determinación del
contenido en elementos principales (Al, Ca, Fe, K, Mg, Na, P, Si, Ti).
Combustibles sólidos recuperados. Método para la determinación del
contenido en oligoelementos (As, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mo, Mn, Ni, Pb,
Sb, Se, Tl, V y Zn).
Combustibles sólidos recuperados. Métodos para la preparación de las
muestras de ensayo a partir de muestras de laboratorio.
Combustibles sólidos recuperados. Determinación del contenido en humedad
por el método de secado en estufa. Parte 3: Humedad de la muestra para
análisis general.
Combustibles sólidos recuperados. Determinación de la distribución de
tamaño de partícula. Parte 1: Método del tamiz para partículas pequeñas.
Combustibles sólidos recuperados. Métodos para la determinación del
contenido en biomasa.
Combustibles sólidos recuperados. Métodos de muestreo.
Combustibles sólidos recuperados. Métodos para la preparación de la
muestra de laboratorio
Combustibles sólidos recuperados. Determinación de la tasa de
calentamiento potencial por actividad microbiana usando el índice de
respiración dinámica.
Tabla 7: estándares nacionales y europeos relativos a SRF publicados
La clasificación y estandarización de los SRF es fundamental para
proporcionar referencias técnicas a:
•
Productores, de manera que tengan la certeza sobre lo que demanda el
mercado.
•
Usuarios, de manera que tengan garantías acerca de la calidad del
combustible que compran y utilizan.
24
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
•
Tecnólogos de la combustión, de manera que puedan diseñar plantas para
las diferentes clases de combustibles que se definan.
Y, los aspectos más importantes de las especificaciones técnicas son los
siguientes:
a. Estándares de muestreo y procedimientos de prueba del nivel de calidad
exigido
Cubren las diferentes características de producción de los SRF que
pueden tener relevancia en su utilización, es decir:
- Toma de muestras en planta de producción
- Preparación de laboratorio
- Determinación del contenido de biomasa
- Determinación del poder calorífico
- Determinación del contenido de humedad
- Determinación del contenido de ceniza y características de las cenizas
- Determinación y distribución del tamaño de la partícula
- Determinación del contenido de azufre, cloro, flúor y bromo
- Determinación de contaminantes ambientales a nivel de trazas
b. Requisitos y declaración de conformidad:
La declaración de conformidad es una Certificación expedida por el
productor de los SRF y que confirma que el combustible ha sido clasificado de
acuerdo con el Estándar CEN/CT 343, tal y como se indica en el punto
siguiente, que se ha producido de acuerdo con criterios de gestión de calidad y
que cumple con sus especificaciones.
Este elemento es de gran importancia porque sitúa a los SRF en un
plano de igualdad con el resto de los combustibles disponibles en el mercado,
con independencia de que deban estar sujetos a normas ambientales
complementarias que no se exigen para otros tipos de combustibles.
c. Sistema de clasificación
Se basa en clasificar los SRF en cinco clases de diferente calidad, del 1
al 5, en base a los valores límites de tres propiedades o parámetros
fundamentales de los combustibles, y que son:
• El parámetro económico: valor medio para el poder calorífico inferior (PCI)
en base húmeda.
• El parámetro técnico: valor medio para el contenido en cloro en base seca.
• El parámetro ambiental: valores medios y percentil 80% para el contenido
de mercurio en relación al PCI en base húmeda.
Estas cinco clases o subgrupos de clasificación con sus valores límites
para cada uno de los parámetros o propiedades comentados, que se
encuentran especificados en la norma EN 15359, se presentan en la siguiente
tabla:
25
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
PARÁMETRO
BASE
UNIDAD
1
2
3
4
5
PCI (valor medio)
Base húmeda
MJ/kg
≥ 25
≥ 20
≥ 15
≥ 10
≥3
Contenido en cloro
Base seca
% Cl
≤ 0,2
≤ 0,6
≤ 1,0
≤ 1,5
≤ 3,0
mg/MJ
≤ 0,02 ≤ 0,03 ≤ 0,08 ≤ 0,15 ≤ 0,50
mg/MJ
≤ 0,04 ≤ 0,06 ≤ 0,16 ≤ 0,30 ≤ 1,00
Contenido en Hg
Base húmeda
Hg, (percentil 80)
Tabla 8: sistema de clasificación de los SRF según la norma EN 15359
Los SRF serán designados por una clase o subgrupo de clasificación 1
al 5 por cada parámetro o propiedad, y la combinación de dichos números
forma el código de clase del combustible.
Esta definición no implica que deban cumplirse todos los umbrales de
una misma clase. Un mismo SRF puede ser de una clase en lo que se refiere a
una de sus propiedades, y de otra clase en cuanto a otra. Por ejemplo: PCI 2,
Cl 3, Hg 1.
Con esta definición se determina un código, que es obligatorio en la
descripción del SRF.
Para una completa identificación de los SRF, el productor, aparte de
clasificar al combustible con arreglo a estos parámetros, deberá también
notificar toda la información obligatoria de la parte 1 del Anexo A de la citada
norma, como tamaño de partícula, contenido en cenizas, humedad, PCI,
contenido en cloro, mercurio y otros metales pesados, que corresponde a una
hoja de especificaciones obligatorias; como toda una serie de parámetros que
se consideran opcionales suministrar y que se recogen en la parte 2 del anexo
A, y que corresponde a una hoja de especificaciones voluntarias.
La Hoja de especificaciones voluntarias complementa la anterior
mediante indicaciones del procedimiento de producción de los SRF, de la
fracción de biomasa, de la composición referida a fracciones clásicas de
residuos urbanos (papel, madera, plástico, gomas, y otros). Además, se
incluyen los contenidos de todos los contaminantes, tanto los mayoritarios
como los presentes en trazas.
Pero también es importante tener en cuenta que aunque estas sean las
especificaciones de los SRF, se pueden acordar especificaciones de calidad
más restrictivas entre el usuario y el productor de los mismos.
A continuación se muestran estas hojas de especificaciones obligatoria y
voluntaria:
26
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Tabla 9: hoja de especificación obligatoria de SRF
27
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Tabla 10: hoja de especificación voluntaria de SRF
28
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Concluyendo, las características mínimas exigidas a los SRF derivan
simultáneamente tanto de la aplicación de los estándares europeos, como de
los parámetros fijados en las autorizaciones ambientales integradas y en los
requisitos particulares de las empresas potencialmente usuarias.
Por otro lado, como ya se ha comentado anteriormente, no existe
estándar para los RDF, por lo que las características mínimas exigidas a los
RDF derivan simultáneamente tanto de la aplicación de los parámetros fijados
en las autorizaciones ambientales integradas como en los requisitos
particulares de las empresas potencialmente usuarias.
Estándares europeos de calidad de SRF
Pero, aunque en España no existen estándares nacionales, sí existen en
otros países europeos, como Finlandia, Italia o Alemania.
Estos estándares son normas de calidad para el uso de SRF a cumplir
en cada país. Su aplicación permite asegurar su correcta implantación en el
mercado y se basan en la composición química de los combustibles.
Las normas para cada uno de estos países son:
• Finlandia: la norma SFS 5875 Solid Recovered Fuel (SRF) – Quality
Control System, que existe desde 2000. Sus estándares de calidad son:
Tabla 11: estándares de calidad de los SRF en Finlandia según National Finnish Standard.
•
Italia: la norma UNI 9903 Non mineral refuse derived fuels11 (RDF), que
existe desde 1992. Los estándares de calidad de los RDF en Italia son:
Tabla 12: estándares de calidad de los RDF en Italia según Decreto Ministerial de 5 de febrero de 1998.
11
La denominación RDF se aplica en Italia para designar a los SRF, porque esta denominación fue aprobada
legalmente antes de la toma de posición de la Comisión y del encargo al CEN del trabajo de normalización de estos
combustibles; por tanto, en Italia RDF es sinónimo de SRF.
29
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
•
Alemania: la norma RAL-GZ 724 Quality Assurance of Solid Recovered
Fuels (SRF), que existe desde 2001. En su anexo 2 se establecen los
estándares de calidad, que son:
Tabla 13: estándares de calidad en Alemania de los SRF según German Institute for Quality Assurance
and Certification.
Por otro lado, existen marcas registradas de SRF, como ocurre en la
empresa alemana REMONDIS, que tiene como marcas: BPG® y SBS®.
También existen empresas líderes en la producción y utilización de los SRF
como Remondis, Nehlsen y Kerhof en Alemania, EcoDeco en Italia y Reino
Unido, o Veolin, que opera en diversos países.
Además, en España CEMEX ha desarrollado una marca comercial
propia de SRF/RDF denominada Enerfuel® 12 , y en el Reino Unido otra
denominada Climafuel, esta última con un PCI de entre 17 y 22 MJ/kg,
humedad inferior al 15 %, contenido de cloro inferior al 1 % y tamaño de
partícula inferior a 40 mm.
12
Es un combustible con nombre registrado de la empresa CEMEX procedente de RSU y cuyo destino final era el vertedero
30
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Las características de los SRF/RDF con denominación Enerfuel son:
•
•
•
•
•
•
•
Poder Calorífico Inferior medio en base seca: 4.500 kcal/kg +/- 10%
o material calcinador: 4.000 kcal/kg
o material quemador: 5.000 kcal/kg
Humedad relativa máxima: < 15%
Densidad: rango de trabajo 100-300 kg/m3
Contenido en Cloruros: < 0,7%
Cenizas: < 15% +/- 3%
Azufre : < 1%
Granulometría media: 8-15 mm (granulometría máxima < 20mm)
Un ejemplo de cumplimiento de diversas normas comentadas en este
epígrafe en una planta de fabricación de SRF en Andalucía, es el siguiente:
Tabla 14: cumplimiento de diversas normas para una planta de fabricación de SRF en Andalucía
31
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
32
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
5.- Formas de obtención. Origen.
La fuente para la obtención de los SRF/RDF son los residuos
industriales y los RSU, y de estos últimos fundamentalmente plásticos y
desechos biodegradables, procedentes de fracciones rechazos de plantas de
tratamiento de RSU.
Los RSU que se pueden convertir en SRF/RDF proceden del rechazo de
las plantas de selección en las que se incorporan los envases ligeros de
plástico que proceden del contenedor amarillo en la recogida separada de
residuos, y mayoritariamente la fracción resto, es decir, la fracción de los
residuos que resulta una vez extraídos de la bolsa de la basura todos o algunos
materiales reciclables (fracción orgánica, papel y cartón, vidrio y envases
ligeros) mediante recogida separada.
Figura 4: gestión de los RSU
Por tanto, los SRF/RDF se obtienen a partir de la segregación,
trituración y deshidratación de los RSU y de los residuos industriales
asimilables a urbanos.
La diversidad de residuos que pueden procesarse y de los usos a que
puede destinarse los SRF/RDF, hace que cada productor siga su propia
estrategia tecnológica para producirlo.
El tratamiento de los RSU para obtener SRF/RDF se realiza mediante
distintos tratamientos mecánicos y biológicos:
a) Tratamiento biológico-mecánico (TBM) o biosecado
El biosecado consiste en una biodegradación acelerada de la materia
orgánica más volátil y una posterior separación y clasificación, para obtener por
un lado materiales destinados a reciclaje y por otro un combustible de alto
poder calorífico. En este tratamiento, la totalidad de los residuos entrantes se
someten a un proceso de estabilización mediante compostaje acelerado, que
se consigue con una aireación forzada de los residuos.
33
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Posteriormente, los residuos tratados se someten a un proceso de
selección mediante el cual se separan los materiales recuperables y los
materiales susceptibles de ser convertidos en SRF/RDF. La fracción restante
constituye el rechazo, que es destinado a tratamiento finalista (incineración o
vertido).
Figura 5: esquema de tratamiento por biosecado de la fracción resto de los RSU y proporción media de
las diferentes fracciones obtenidas
Mediante este tratamiento la cantidad de SRF/RDF que se obtiene es
del orden del 33 % de la cantidad de residuos alimentados a la instalación,
aunque puede variar ligeramente en función de la composición de los residuos
urbanos. El poder calorífico del SRF/RDF es del orden de 13-15 MJ/kg. La
calidad de este SRF/RDF puede mejorarse por clasificación, separando
plásticos y papel, hasta alcanzar un alto PCI y un valor bajo de humedad.
El proceso del biosecado se puede llevar cabo mediante las siguientes
etapas generales:
1. Reducción del tamaño de partículas hasta tamaños de partícula entre
100 a 200 mm con el objeto de homogeneizar el material para mejorar la
fermentación, facilitando el contacto de la parte orgánica de los residuos
con el oxígeno del aire que pasa a través de la masa. Esto se puede
llevar a cabo mediante un molino o triturador (primario), que tritura y
homogeniza el material.
2. Proceso de secado biológico, donde se evapora parte de la humedad
que contienen los residuos, además de la estabilización de los mismos.
Para ello, se depositan en pilas y se hace circular una corriente de aire a
través de las mismas. La oxidación biológica (degradación) de la materia
orgánica fermentable produce un aumento de temperatura de la pila de
residuos que, además de eliminar los patógenos presentes, hace que
este se seque. La reacción de degradación tiene lugar de forma natural
pero se ve favorecida, en toda la masa de residuos, por la circulación de
aire a través de los mismos, garantizándose así tanto la aportación del
oxígeno necesario para la actividad biológica aerobia como la
evacuación de la humedad de manera uniforme desde toda la masa de
residuos. En consecuencia, no es necesario realizar ninguna
manipulación de la pila de residuos durante el tratamiento, que dura
aproximadamente 14 días.
34
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Imagen 2: producto biosecado
El proceso de biosecado elimina una parte muy importante de la
humedad, obteniéndose un producto final con una humedad del orden
del 12% (frente a un contenido de entre el 35 % al 40 % en la entrada de
residuos a la planta de biosecado).
El material seco, que supone entre el 65 - 75 % de la masa inicial de
residuos, es un producto razonablemente estabilizado (en tanto se
mantenga seco), porque en esas condiciones de humedad la actividad
bacteriana es mínima.
3. Producción de SRF/RDF que se describirá a continuación.
b) Tratamiento mecánico-biológico (TMB)
En este tratamiento se separan dos fracciones: una húmeda, que tiene
un elevado contenido de materia orgánica que se estabiliza previamente al
vertido mediante compostaje, y una fracción seca que tras ser sometida a una
clasificación mecánica permite la obtención de un combustible de alta calidad y
un rechazo que se deposita en vertedero.
La diferencia fundamental entre el biosecado y el tratamiento mecánicobiológico es que en el biosecado se trata biológicamente la totalidad del residuo,
residuos urbanos o fracción resto, mientras que en el tratamiento mecánicobiológico se separa la fracción orgánica en la fase de tratamiento mecánico, y
solamente esta fracción es sometida al tratamiento biológico.
Figura 6: tratamiento mecánico de la fracción resto de los RSU y proporción media de las diferentes
fracciones obtenidas.
Mediante este sistema se obtiene una cantidad menor de SRF/RDF,
alrededor del 18 % del residuo entrante.
35
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Una variante de este sistema es el tratamiento mecánico-biológico con
digestión anaerobia (metanización) de la fracción orgánica, con el cual se
obtienen porcentajes similares de SRF/RDF.
Figura 7: tratamiento por biometanización de la fracción resto de los RSU y proporción media de las
diferentes fracciones obtenidas
.
Otra variante es la utilizada para residuos entrantes con prácticamente
nulo contenido en materia orgánica, como podrían ser los rechazos de envases
ligeros de las plantas de selección de envases. En este caso el tratamiento es
solo de tipo mecánico y no es necesaria la estabilización ni el secado, y por
tanto sólo se llevaría a cabo el proceso de producción de SRF/RDF, que se
estudiará a continuación, con una trituración inicial para reducir y homogeneizar
el material de entrada al proceso.
El proceso de tratamiento mecánico-biológico está basado en los
siguientes procesos:
1. Reducción del tamaño de partículas hasta tamaños de partícula entre
80 a 100 mm y homogeneización del material para facilitar la
posterior separación de fracciones, debido a la heterogeneidad de los
materiales entrantes, y con el fin de facilitar la posterior separación
de fracciones. Esto se puede llevar a cabo mediante un molino o
triturador (primario) para triturar y homogenizar el material.
2. Separación o clasificación de las fracciones seca y húmeda de los
residuos entrantes en la planta, normalmente la fracción resto
mediante un tamiz de tambor o trómel. La fracción seca es del orden
del 40% en peso y la húmeda u orgánica 60%. La fracción seca está
constituida por restos de materiales de envases, plásticos, papel y
cartón y textiles. La fracción orgánica se estabiliza biológicamente
mediante procesos de compostaje, ya sea por digestión aerobia o
anaerobia, antes de su vertido, para cumplir las exigencias legales de
vertido, y siendo esto independiente de la producción de SRF/RDF.
3. Producción de SRF/RDF a partir de la fracción seca que se describirá
a continuación.
El tratamiento para obtener SRF/RDF a partir de los residuos
industriales asimilables a urbanos se realiza mediante una reducción del
tamaño o trituración tal y como se ha indicado en el TMB y el proceso de
producción de SRF/RDF, debido a que no es necesaria la estabilización ni el
secado para este tipo de residuos.
36
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Producción de SRF/RDF
Actualmente, las plantas que fabrican estos tipos de combustibles se
añaden a las plantas de tratamiento de RSU como una última línea de proceso
o de afino para la obtención del combustible a partir de su rechazo, o se
ejecutan plantas para el tratamiento de residuos industriales asimilables a
urbanos.
Dependiendo del residuo utilizado, RSU o residuos industriales, de sus
características, y de la calidad final requerida a los SRF/RDF, para su
preparación se requiere someterlos, básicamente, a distintos tratamientos para
adecuar y texturizar el tamaño de las partículas, eliminar impropios de diversa
naturaleza y reducir su humedad. La intensidad de las diferentes fases
dependerá también de los residuos y de la calidad final requerida. Por tanto, no
existe una tecnología de preparación del combustible específica a utilizar en
todo momento, sino que esta variará en función de las variables antes indicada,
aunque el esquema general para su producción puede ser el siguiente:
Figura 8: esquema general del tratamiento de producción de SRF/RDF
A continuación se presenta el diagrama general para la producción de
SRF/RDF a partir del residuo no peligroso, y que se utiliza para obtener un
producto con un elevado poder calorífico y con unas características concretas:
Figura 9: diagrama resumen del proceso de producción de SRF/RDF
37
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Las fases del proceso de producción de los SRF/RDF son las siguientes:
Eliminación de materiales inertes
Pretende la eliminación de materiales inertes o impropios pesados, que
son más densos e incombustibles, como arenas, gravas, piedras, vidrios,
cerámica, etc., y que pueden hacer que el combustible resultante no sea
adecuado para su alimentación en la valorización energética. Esto se lleva a
cabo mediante un equipo de separación densimétrica como el separador
balístico o mediante un clasificador de aire. Previamente a este equipo se
puede utilizar una criba para eliminar elementos finos.
Esto se consigue debido a que el material orgánico está compuesto por
cadenas de carbono mientras que los materiales inertes tienen un peso
atómico muy superior, de tal manera que por diferencia de peso o densidad, se
pueden eliminar o separar estos últimos, por ejemplo, mediante soplado con
aire, siendo eliminados del combustible.
Con ello, se puede pasar de un porcentaje de materiales impropios de
un 12%‐17% a un 6%, mejorando la calidad del combustible considerablemente
y que además, son posibles causantes de deterioros en equipos utilizados
posteriormente.
Este proceso se puede reforzar mediante selección manual, que
normalmente se realiza en la cabecera del proceso.
Imagen 3: materiales inertes a eliminar
Eliminación del contenido en cloro y metales pesados
La eliminación del contenido de materiales que contienen cloro como
puede ser el PVC, y metales pesados como el mercurio, se hace mediante un
separador balístico, un separador neumático, la separación manual o mediante
un separador óptico.
Eliminación del contenido en materiales férricos
La eliminación del contenido de materiales férricos, se lleva a cabo
mediante separadores magnéticos, como el separador magnético de tipo
Overband, el separador de tambor magnético o la polea magnética.
Es recomendable instalar un separador magnético de tipo Overband a lo
largo de las cintas transportadoras justo sobre la trayectoria del material y a
continuación, volver a separar el material con un separador de tambor
magnético o con una polea magnética, ya que pueden quedar pequeñas
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Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
partículas de hierro bajo la capa no magnética. Se recomienda aumentar la
velocidad de la cinta transportadora para conseguir un bajo nivel del material.
Los metales férricos son conducidos a su lugar de depósito para su
venta en el mercado de los materiales recuperables.
Con esta separación, se consigue reducir la cantidad de impropios del
combustible que hace que puedan generarse mayor cantidad de cenizas en su
combustión y, además se consigue reducir la abrasión en la trituración fina
secundaria con cuchillas.
Eliminación del contenido en matales no férricos
La eliminación del contenido en metales no férricos, como por ejemplo el
aluminio o el cobre, se lleva a cabo mediante separadores no magnéticos como
el separador de corrientes de inducción o corrientes de Foucault. Los metales
no férricos son conducidos a su lugar de depósito para su venta en el mercado
de los materiales recuperables.
Para utilizar este equipo es necesaria una reducción del tamaño de
residuo a entre 3 y 150 mm, como ya se llevó a cabo en la trituración primaria,
y previamente separar las partículas ferrosas. Es difícil separar componentes
alargados y planos, como hojas de aluminio y alambres de cobre.
Secado
Se trata de la fase necesaria para disminuir, en caso de ser necesario, el
porcentaje de humedad contenido en los SRF/RDF, hasta la solicitada por el
cliente. La finalidad de esta fase es aumentar el poder calorífico de los residuos
para lograr la máxima valorización energética e incrementar las propiedades
finales de los SRF/RDF desarrollados y mejorar sus condiciones de
almacenamiento. Además, con el secado, si no se ha realizado anteriormente,
se mejoran sus condiciones de estabilidad, así como la facilidad para ser
transportado, manejado y almacenado.
Los tratamientos habituales son el secado térmico y el prensado que
suele realizarse en el acondicionamiento final de los SRF/RDF si se quiere
densificar el producto.
Si el material de entrada en el proceso es estable y tiene una humedad
que no sea elevada, puede no ser necesario este tratamiento, como ocurre
normalmente con los residuos industriales.
Reducción del tamaño de partícula
La reducción de tamaño del producto se realiza mediante el equipo de
trituración secundario situado al final del proceso de separación, que suele ser
de tipo cortante. Con él se obtienen las dimensiones solicitadas por el usuario y
por tanto un producto triturado de aspecto lanoso, de copo, de pelusa o pluff.
Este tamaño puede ser de 30 mm, e incluso inferior a 20 mm, pero dependerá
de los requisitos de las especificaciones demandadas por el cliente.
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Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Imagen 4: SRF/RDF triturado
Acondicionamiento final
Una vez obtenido un tamaño de partícula óptimo del material
combustible, este puede ser conducido al lugar destinado a su almacenamiento
a granel como presentación comercial a la espera de ser retirado y
transportado hasta las instalaciones del cliente, o utilizado para su consumo
interno, por ejemplo, en una planta incineradora.
Pero, también, al ser la densidad de este material muy baja, alrededor
de 0,15 t/m3, puede ser conducido a una etapa de acondicionamiento final de
densificado o prensado, hasta órdenes de 1,2 t/m3, ya que el combustible
densificado reduce mucho los costes de transporte, además de ser más fácil su
transporte y manejo, y por tanto, facilitando la ampliación del mercado potencial.
La densificación también se lleva a cabo para reducir los costes de inversión en
el secado térmico, ya que también se utiliza para reducir la humedad de los
SRF/RDF.
Imagen 5: SRF/RDF densificado
Para ello se debe tener un sistema de densificación apropiado para los
SRF/RDF y obtener como resultado estos combustibles en forma de pellets,
briquetas, o cubos de energía.
El pellet es el producido por aglomeración de material suelto en cubo,
disco o cilindro, y con un diámetro normalmente inferior a 25 mm; y la briqueta
es un bloque o cilindro producido también por material suelto y cuyo diámetro
es normalmente superior a 25 mm.
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Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Imagen 6: fluff, pellet y briqueta de SRF
Los cubos de energía son densos fardos compactados en cubos de
energía envueltos con folios de plásticos de un peso de entre una y dos
toneladas y una densidad de unos 800 kg/m3, haciendo más económico el
transporte y almacenamiento. Son limpios, fácil de manipulear y también una
solución ideal para el almacenamiento de largo tiempo.
Imagen 7: cubos de energía de SRF
Este proceso se realiza mediante una prensa extrusora de gran potencia
y habitualmente con una pelletizadora.
Estos pellets son más tarde utilizados como elemento combustible, y
que al tener mayor homogeneidad permiten garantizar procesos de combustión
más uniformes y eficaces.
41
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Todo este proceso para la obtención de SRF/RDF a partir de residuos
industriales o RSU se puede resumir en el siguiente diagrama de bloques:
Figura 10: esquema de proceso para la obtención de SRF/RDF según el estudio de viabilidad de una
planta de producción de CSR en el ayuntamiento de Vitoria - Gasteiz
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Un ejemplo de proceso es el siguiente diagrama de flujo donde aparece
el proceso, los equipos a utilizar y el balance de masas del proyecto para una
planta de producción de SRF para el ayuntamiento de Vitoria. Se estima que
es posible obtener alrededor de un 58,7% de SRF de la fracción de rechazo de
RSU que alimenta al proceso.
Figura 11: diagrama de flujo de proceso y balance de masas de proyecto para planta de SRF en Vitoria
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Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
5.- Tecnología utilizada para producirlos. Empresas suministradoras.
5.1.- Tecnología utilizada para producirlos.
Las tecnologías utilizadas para la obtención del SRF/RDF han sido
clasificadas en las siguientes categorías a partir de su función:
a) Separación en función del tamaño o densidad:
•
Trómel o tamiz de tambor: es un sistema rotatorio de tamizaje mediante
el que se separa o se clasifican los residuos en dos fracciones, una
formada por los materiales de tamaño inferior al diámetro de tamizaje y
otra formada por aquellos materiales de tamaños superiores. Se utiliza
básicamente para separar la materia orgánica de la inorgánica. El
material de alimentación con un contenido elevado de partículas gruesas
(aprox. 100-250 mm) a menudo causa problemas como el bloqueo del
tamiz, que a continuación provoca un descenso de la eficacia y un
contenido elevado de partículas finas en la salida. Pueden tener en su
interior púas rompebolsas.
Imagen 8: vista interior de un trómel
•
Separador balístico o densimétrico: es un sistema de separación de los
materiales mediante paneles inclinados, que a su vez pueden ser
rotatorios, movidos mediante un mecanismo de agitación y sobre los
cuales se hace circular una corriente de aire, por ejemplo, mediante
ventiladores, de manera que los residuos son separados en función de
su densidad en diferentes fracciones de materiales, que pueden variar
en función de la tecnología empleada y el uso que se le de, es decir,
fracción ligera o plana y fracción pesada, rodante o redonda. Se
considera como salida válida, con un alto valor calorífico, la fracción
plana o ligera. En algunos casos, también se puede separar la fracción
fina compuesta por cenizas, polvo o trozos de vidrio de pequeño
tamaño, por ejemplo, con un tamaño inferior a 50 mm gracias a tamices
de ese tamaño en el interior del equipo. Pero además, esta operación de
refino en el separador balístico lleva consigo que la mayor parte del
cloro, metales y silicatos queden retenidos en el residuo inerte dando
lugar a un SRF/RDF con bajo porcentaje de cenizas y niveles de cloro
bajo.
45
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Imagen 9: separadores balísticos
Clasificador de aire o neumático: tecnología basada en el apoyo
neumático, cuya función es separar la fracción fina, la fracción ligera o
plana y la fracción pesada mediante una inyección constante de aire que
hace ascender a los materiales según su densidad y peso. La velocidad
del aire para papeles secos, plásticos de pared delgada y películas
plásticas, por ejemplo, es de aproximadamente 11-12 m/s. La
recuperación mínima de este material ligero muy calorífico es de
aproximadamente el 70 %.
•
Criba vibrante, criba de discos o tamizador fino: equipo cuya función es
separar elementos finos, por ejemplo, menores de 50 mm, compuesta
por cenizas, polvo o trozos de vidrio de pequeño tamaño, con el fin de
homogeneizar la granulometría a la entrada del separador densimétrico
o el clasificador de aire, para un mejor funcionamiento de este equipo y
disminuir el caudal de entrada al granulador o triturador secundario,
evitando desgastes innecesarios.
• Selección manual: opción tecnológicamente muy simple para eliminar
impropios consistente en cintas de transporte de residuos en las que se
instalan varios operarios que seleccionan aquellos elementos que se
pretenden separar del flujo de residuos principal. En esta selección se
realiza una preclasificación de materiales de gran tamaño o que puedan
causar problemas en los siguientes equipos de la línea de tratamiento,
principalmente atascos, a la vez que muchos de estos materiales
pueden ser impropios por lo que se utiliza como etapa de separación de
estos. Por sus características esta opción no es viable para la selección
de impropios en flujos de residuos peligrosos (RDF).
Imagen 10: selección manual
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Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
• Separador óptico mediante técnicas de espectroscopía infrarroja
cercana: tecnología basada en la colocación sobre la cinta que
transporta el residuo de lámparas halógenas y un detector formado por
un sensor de espectroscopia infrarroja cercana, que escanea los
materiales que pasan por la cinta y transmite los espectros de los
diferentes materiales a un procesador de datos, clasificando los
materiales. Estas señales se comparan con una base de datos, y en
caso de coincidencia con el material que se quiere seleccionar se activa
un chorro de aire situado en la cinta transportadora que arrastra al
elemento seleccionado separándolo del resto de residuos. Debe
considerarse que los materiales de color marrón oscuro y negro no se
pueden separar ya que la luz infrarroja es prácticamente absorbida de
forma que no se reflecta ningún tipo de irradiación al sensor.
Se utiliza principalmente para reducir en el combustible el contenido de
metales pesados como Sb, Cd o Pb y el contenido en cloro, eliminando
el PVC u otros residuos que contengan cloro. Y, su uso en plantas de
preparación de combustibles para la eliminación de impropios es poco
habitual a causa de su elevado coste.
Los dispositivos de reconocimiento automático pueden separar los
tamaños de partícula entre 30 y 300 mm aproximadamente. La anchura
operativa de las cintas transportadoras varía entre 500 y 1400 mm.
Imagen 11: separador óptico
•
Electroimán (overband): equipo utilizado para separar metales ferrosos
basado en la colocación de un electroimán encima de una cinta
transportadora por la que se hace circular los residuos, de manera que
los metales son atraídos hacia él por fuerzas magnéticas. Se pueden
instalar de forma longitudinal a la cinta transportadora o de forma
transversal.
47
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Imagen 12: ejemplos de electroimanes y esquema de funcionamiento
Es preferible la instalación longitudinal a la cinta, puesto que ayuda a
retirar eficazmente el material desprendido de la trayectoria. Si el imán
se alinea transversalmente al material, es decir, se suspende a través de
la cinta transportadora, la energía del imán debe ser varias veces más
alta que en el alineamiento longitudinal, ya que a veces se sitúan objetos
no magnéticos encima de elementos ferrosos y el imán tiene que
atravesarlos.
En la separación de RSU con cierto contenido de plásticos con una gran
área de superficie, estos separadores magnéticos extraerán
inevitablemente estos plásticos junto con los elementos ferrosos. Para
minimizar esta descarga, se recomienda aumentar la velocidad de la
cinta.
Generalmente, estos separadores magnéticos ofrecen muy buenos
resultados, con una extracción de hasta el 98 % en peso de los metales
ferrosos.
•
Separador de tambor magnético: equipo utilizado para separar metales
ferrosos basado en un tambor cilíndrico en cuyas paredes se crean
campos magnéticos, de manera que los metales ferrosos presentes en
la corriente residual se queden adheridos a las paredes del tambor. La
alimentación del residuo a estos tambores se realiza mediante una
rampa vibratoria.
Imagen 13: ejemplos de separador magnéticos y esquema de funcionamiento de dos tambores
rotatorios
48
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
•
Poleas magnéticas: equipo utilizado para separar metales ferrosos
basado en la instalación de una polea magnetizada en la cabeza
terminal de la cinta transportadora de los residuos para la extracción
continua de la contaminación de materiales ferrosos de la carga del
transportador. La polea magnética opera al retener el contenido ferroso
magnético del transportador de carga para descargarlo detrás de la
misma, mientras que los materiales no magnéticos se descargan en la
trayectoria normal.
Imagen 14: ejemplo de polea magnética y esquema de funcionamiento
•
Separador de corriente de Foucault o de inducción: equipo utilizado para
separar los metales no ferrosos, como por ejemplo, el aluminio y el
cobre. Están basados en los principios de inducción electromagnética,
de manera que se crea un campo electromagnético, el cual reacciona
con diferentes metales en función de su masa especifica y su
resistividad (grado de dificultad que encuentran los electrones en sus
desplazamientos), creando una fuerza repelente sobre las partículas
metálicas. De esta manera, si un metal se ve afectado por la inducción
electromagnética es fácilmente levantado y expulsado del flujo de la
corriente del residuo, haciendo así posible la separación. Pueden
separar partículas no ferrosas de un tamaño de entre 3 y 150 mm, de
manera que en función del flujo residual suele requerirse un tamizaje
previo para garantizar la efectividad del separador. No obstante, estos
sistemas no suelen ser efectivos para separar aquellos componentes
más largos y planos, como papel de aluminio y alambre de cobre.
Imagen 15: ejemplos de separador de corriente de Foucault
b) Trituración para reducir su tamaño:
• Molino de bolas: equipo basado en un cilindro horizontal con las paredes
formadas por gruesas capas de acero. El molino se llena hasta
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Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
aproximadamente un tercio de su volumen con bolas de acero de
diferentes tamaños y diámetros variables entre 30 y 80 mm. Una vez se
introduce el material residual en el cilindro, este rota de manera que el
residuo es machacado mediante continuos movimientos en cascada de
las bolas y del material.
Imagen 16: esquema y ejemplo de un molino de bolas
•
Molino de martillos rotatorios: equipo basado en un rotor horizontal o
vertical unido a martillos fijos o pivotantes encajados en una carcasa y
en cuya parte inferior se encuentra un tamiz fijo o intercambiable. Los
materiales son despedazados mediante compresión entre los martillos y
las paredes del molino. El rotor puede operar a más de 1.000
revoluciones por minuto, haciendo que casi todos los materiales se
comporten como frágiles. El tamaño de las partículas de residuo
obtenidas depende de la velocidad del rotor, el tamaño del tamiz y la
velocidad de introducción del material, pudiéndose conseguir tamaños
de partícula de hasta 100 µm. Estos molinos son fáciles de limpiar y
operar, además permiten cambiar sus tamices, y operan en un sistema
cerrado reduciendo el riesgo de explosión y contaminación cruzada.
Imagen 17: vista exterior e interior de un molino de martillos y esquema de funcionamiento
• Molino de rodillos: equipo basado en la trituración de los materiales por
medio de la presión que ejercida entre la superficie donde se ubica el
residuo y los rodillos que forman parte de este equipo.
50
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
• Trituradora de impacto: equipo basado en un tren de batidores similares
a martillos articulados o fijos que rotan en una cámara. El material se
machaca por impacto y desgaste, de manera que las partículas más
gruesas se acumulan en la periferia de los batidores, debido a la fuerza
centrifuga y las partículas finas se escapan a través del eje. Las
trituradoras de impacto poseen una capacidad máxima de tratamiento
inferior al de otras alternativas evaluadas.
Imagen 18: trituradora de impacto y batidores que operan en su interior
•
Trituradora cortante: equipo compuesto por una cinta transportadora,
una tolva, dos ejes portacuchillos, un rotor y un tamiz situado debajo del
rotor que permite determinar el tamaño de salida del material. El residuo
es cargado en la tolva y troceado por los cuchillos. Estas tecnologías
pueden llegar a triturar gran variedad de residuos (voluminosos,
plásticos, neumáticos, restos forestales, residuos peligrosos, etc.).
c) Secado para incrementar el poder calorífico del combustible mediante la
reducción del contenido de agua del mismo:
• Secado térmico horizontal a baja temperatura: tecnología en que el
material es distribuido de manera uniforme en una superficie,
haciéndose pasar una corriente de gas caliente a través del producto y
la superficie a temperaturas oscilantes entre los 75 y los 110ºC. Los
gases una vez enfriados tras pasar a través del producto pueden ser
enviados a la atmósfera. Puede reducir la humedad de un 40 % a menos
de un 15%. Este sistema permite utilizar energías residuales de otros
procesos, tales como gases de escape de hornos, calderas,
economizadores, etc.
• Secado térmico eléctrico: sistemas de características similares al secado
térmico horizontal, pero que operan a menores temperaturas y donde la
energía de secado es proporcionada por un secador eléctrico que
deshidrata el residuo a baja temperatura mediante un circuito cerrado de
aire.
d) Condensación, aglomeración o espesado de los SRF/RDF:
•
Peletizadora: equipo basado en la compactación mediante la aplicación
de presión sobre una matriz perforada con las dimensiones del pellet,
que puede ser cilíndrica o cúbica, a través de la cual se hace pasar el
material, que adopta la configuración de los orificios. Una rueda
extrusora giratoria excéntrica, como se muestra a continuación,
comprime el producto y lo obliga a pasar por los orificios de la matriz. La
51
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
forma de los pellets generados acostumbra a ser cilíndrica, con un
diámetro de entre 6 y 20 mm y una longitud de entre 25 y 60 mm,
dependiendo fundamentalmente de la aplicación en la que se vaya a
emplear y del tipo de sistema de aprovechamiento. Un sistema completo
de peletización requiere una trituradora, un transportador y un sistema
para controlar la humedad, como se puede ver en la siguiente figura,
que favorece la compactación. Los pellets se aglomeran y se calientan a
causa de la fricción mientras se extruyen. Tras el proceso, los pellets
deben enfriarse. Dado que la naturaleza del pellet puede verse dañada
por la presencia de fracciones metálicas, es necesario el empleo de
procesos de extracción magnética y extracción por corrientes de
Foucault antes de la etapa de peletización.
Figura 12: esquema de sistema completo de peletización y sección de los moldes de extrusión utilizados
en una prensa de peletización del tipo vertical
Imagen 19: peletizadora
5.2.- Empresas suministradoras.
Las empresas suministradoras de equipos más conocidas son:
Sustenta Soluciones Energéticas
Se trata de una compañía especializada en suministros de plantas de
producción SRF/RDF y en sistemas de manejo de combustibles sólidos para
52
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
plantas energéticas y hornos de cemento, y es el agente exclusivo en España
de BMH Technology Oy.
La empresa BMH Technology Oy tiene un proceso para la obtención de
SRF/RDF con el nombre comercial TYRANNOSAURUS®.
Figura 13: diagrama de proceso Tyranosaurus
El proceso con los equipos y sus especificaciones técnicas para el
tratamiento de residuos industriales o urbanos sin materia orgánica se puede
apreciar a continuación:
Figura 14: proceso Tyranosaurus junto con sus equipos
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Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Los equipos y sus especificaciones técnicas son los siguientes:
a) Alimentadores TYRANNOSAURUS® 2400 y 3200:
•
Óptima alimentación totalmente automatizada
•
Asegura la máxima capacidad del proceso
•
Diseño robusto y resistente
•
Alta fiabilidad
•
Costes muy bajos de funcionamiento y mantenimiento
Figura 15: imagen y especificaciones técnicas del alimentador Tyrannosaurus
b) Triturador TYRANNOSAURUS® 9900:
•
Es el triturador más grande y potente del mercado
•
Tritura cualquier tipo de material inflamable
•
Partículas de tamaño uniforme en una sola fase
•
No se precisa de ningún tratamiento primario o secundario
•
Incorpora, para impurezas metálicas, un MIPS™ (Sistema de Protección
de Impactos Masivos) con completo rechazo automático
•
Sistema de contra cuchillas fácilmente ajustable
•
Costes bajos de funcionamiento y mantenimiento
Figura 16: imagen y especificaciones técnicas del triturador Tyrannosaurus 9900
54
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
c) Triturador TYRANNOSAURUS® 7700:
•
Diseño compacto y robusto
•
Tritura cualquier tipo de material inflamable
•
Produce partículas de tamaño uniforme en una sola fase
•
Protegido contra impurezas metálicas mediante MIPS™ (Sistema de
Protección de Impactos Masivos)
•
Sistema de contra cuchillas fácilmente ajustable
•
Costes bajos de funcionamiento y mantenimiento
Figura 17: imagen y especificaciones técnicas del triturador Tyrannosaurus 7700
d) Tamizador Fino TYRANNOSAURUS® 1500:
•
Separa arena, tierra y otros finos
•
Reduce el contenido de ceniza, humedad, cloro y metales pesados
•
Ejes de rotación con estrellas de goma
•
Rendimiento ajustable en velocidad y apertura de estrella
•
Costes bajos de funcionamiento y mantenimiento
Figura 18: imagen y especificaciones técnicas del tamizador fino Tyrannosaurus
e) Clasificador de Aire TYRANNOSAURUS®:
•
Separa materiales inertes tales como vidrio, piedra, cerámica, resto de
metales y orgánicos
•
Produce una fracción ligera limpia
•
Ajustable en línea
55
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
•
Costes bajos de funcionamiento y mantenimiento
Figura 19: imagen y especificaciones técnicas del clasificado de aire Tyrannosaurus
f) Triturador o tamizador de Finos TYRANNOSAURUS® 1200:
•
Es el tamizador de finos más grande y resistente del mercado
•
Tritura las fracciones desde 80 mm a 25 mm
•
Mantenimiento fácil
•
Costes bajos de funcionamiento y mantenimiento
Figura 20: imagen y especificaciones técnicas del tamizador de finos Tyrannosaurus
Para el tratamiento de RSU, el proceso Tyrannosaurus utiliza el mismo
proceso que para el tratamiento de residuos industriales o RSU sin materia
orgánica, pero previamente realiza un pretratamiento ya que estos pueden
contener altas cantidades de materia orgánica húmeda, como por ejemplo,
residuos alimentarios. Dado que la materia orgánica húmeda tiene un valor
calorífico bajo, se debe separar antes del propio proceso de producción de
SRF/RDF.
El proceso de pretratamiento de RSU de Tyrannosaurus consiste en un
alimentador de recepción que funciona como un tope para alimentar el proceso
del pretratamiento. El pretriturador reduce la materia prima en un tamaño
aproximado de 250 mm. La materia orgánica húmeda y los materiales no
reciclables se separan mediante un tambor o un disco tamizador y las
fracciones con más alto valor calorífico se transportan hacia el proceso de
producción SRF/RDF de Tyrannosaurus.
56
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Figura 21: pretratamiento de los RSU en el proceso Tyrannosaurus
El equipo y sus especificaciones técnicas es el siguiente:
Pretriturador TYRANNOSAURUS® 6600:
•
Para trituración en bruto en procesos de pretratamiento como triturador
principal en calderas de residuos de combustión en parrilla/lecho fluido
•
Produce tamaños de partículas de 100 a 300 mm
•
Transmisión hidráulica
•
Mantenimiento fácil
•
Costes bajos de funcionamiento y mantenimiento
Figura 22: imagen y especificaciones técnicas del pre-triturador Tyrannosaurus
Un ejemplo de planta ejecutada por BMH es la planta de papel de Stora
Enso en Anjala (Finlandia) que inició el uso de RDF en 1996. Ahora esta
utilizando 130.000 tn por año de SRF (60 % SRF y 40% de biomasa). El SRF
suministra a la planta de papel ventajas competitivas en términos de reducción
de los costos de calor y electricidad.
Grupo SPR, Sistemas de Protección de Recursos, S.L.
Se trata de un grupo Industrial con larga experiencia en el diseño de
procesos industriales y de tratamiento de residuos. Ofrece soluciones
exclusivas para el tratamiento, reciclaje y valorización de una gran variedad de
residuos, con un claro enfoque hacia la producción de combustibles
alternativos. Las plantas de SRF/RDF ejecutadas en España son:
57
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
• Planta de Valorización de Plásticos (SRF) de Castillejo, en Yepes
(Toledo), para CEMEX.
• Planta de Producción de SRF. Llagostera. Girona. Para Marcell Navarro i
Fills.
• Equipos principales para la planta de producción de RDF de Saica –
Promsa en Barcelona.
Además comercializa en exclusiva en el marcado español los equipos
del fabricante austriaco Lindner Recyclingtech y del fabricante holandés
Nihot Recycling Technology.
Imagen 20: triturador primario Júpiter 2200 de Lindner Recyclingtech y triturador secundario o granulador
Power Komet 2800 de Nihot Recycling Technology
Masias Recycling
Se trata de una empresa, con sede central en Gerona, que ofrece
tecnologías, servicios y soluciones integrales de alto valor añadido en el ámbito
de la gestión y el tratamiento de residuos sólidos. Ofrece desde proyectos
“llaves en mano” hasta el suministro de equipos individuales o la prestación de
servicios de mantenimiento y asesoría.
Algunos equipos característicos de esta empresa junto con sus
especificaciones técnicas son los trómeles y los separadores balísticas.
Comercializan diferentes tamaños de trómeles con las siguientes
especificaciones técnicas:
Tabla 15: especificaciones técnicas de los trómeles de Masias Recycling
Potencias entre 11 - 18,5 kw.
Inclinación del trómel de 4º en todos los modelos.
58
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Tolva entrada de material y de las distintas fracciones de salidas.
Cubierta protectora de polvo.
Pasarela de mantenimiento y escalera de acceso con barandillas.
Puerta acceso en el interior del tambor.
Las capacidades/rendimientos son aproximados ya que pueden variar
según las características del material a procesar.
Imagen 21: trómeles de Masias Recycling
Comercializan diferentes tipos de separadores balísticos con las
siguientes especificaciones técnicas:
Tabla 16: especificaciones técnicas del separador balística de Masias Recycling
Regulación inclinación de 9-18º.
Agujero tamiz variable según necesidades cliente.
Ventiladores parte inferior para la mejora de la separación de los
materiales.
Fácil mantenimiento con puntos de engrase de los rodamientos y
pasarela de limpieza.
Sistema de seguridad con frenado de palas, cierre de puertas y
cobertura superior.
Las capacidades/rendimientos son aproximados ya que pueden variar
según las características del material a procesar.
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Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Imagen 22: separadores balísticos de Masias Recycling
Una de las plantas más importantes ejecutada en Europa es la planta de
producción de SRF en Atenas en 2009 con una producción de 6,5 t/h, y una
capacidad de 10.000 t/año, para General Recycling S.A.
Regulador-Cetrisa
Situada en Gavá, provincia de Barcelona, se trata de una empresa líder
en la comercialización de equipos e instalaciones para la separación y el
reciclaje de los metales en la valoración de residuos.
Ambisort Recycling S.L.
Situada en Mataró, provincia de Barcelona, atesora profundos
conocimientos en los procesos de producción del sector de reciclaje, y dispone
de gran experiencia técnica tanto como proveedores de maquinaria, como en la
aplicación e integración de las mismas que incluye las plantas producción SRF
o RDF.
60
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
7.- Uso
Los clientes o usuarios finales de los SRF/RDF, que van en aumento,
son aquellos en los que se puede sustituir el uso normal de combustible fósil o
un porcentaje de éste por SRF/RDF.
En general, la utilización de SRF/RDF en instalaciones no dedicadas
requiere alguna adaptación de las instalaciones de entrada de estos y en las
instalaciones de combustión, para garantizar el cumplimiento de la legislación
ambiental y permitir el funcionamiento normal de la instalación.
El uso de los SRF/RDF como combustible alternativo se está llevando a
cabo en:
•
Cementeras.
•
Centrales térmicas convencionales.
•
Plantas industriales.
•
Incineración en hornos con recuperación de energía.
•
Otros usos: plantas de gasificación, pirolisis y plasma.
7.1.- Cementeras
El sector del cemento es el generador individual de CO2 más alto del
mundo, pero, además, es una actividad que consume mucha energía, con
costes energéticos que representan al menos el 30% de los gastos de la
producción total. Por estas dos razones, el sector del cemento fue uno de los
primeros en adoptar el uso de “combustibles de sustitución” con elevado poder
calorífico, sin causar impactos adversos en el medio ambiente.
Además, el 9 de abril de 2013 se publicó en el Boletín Oficial de la UE la
Decisión de 26 de marzo de 2013 por la que se establecen las conclusiones
sobre las mejores técnicas disponibles (MTD) para la fabricación de cemento,
cal y óxido de magnesio conforme a la Directiva 2010/75/UE del Parlamento
Europeo y del Consejo, sobre las emisiones industriales. En la Decisión se
considera como MTD para la fabricación del cemento el uso de combustibles
derivados de los residuos con un valor calorífico elevado.
Para la valorización energética en hornos de cemento, los SRF/RDF,
deben ser examinados tomando en cuenta las siguientes propiedades:
•
Toxicidad (compuestos orgánicos, metales pesados)
•
Composición en elementos problemáticos para la corrosión y
escorificación (Na, K, Cl, S) y contenido de cenizas
•
Contenido de volátiles
•
Poder calorífico
•
Propiedades
físicas
homogeneidad)
•
Contenido de humedad
(tamaño
de
partícula,
densidad,
En los procesos con precalcinador existen dos opciones para utilización
del SRF/RDF:
61
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Añadiendo el SRF/RDF en el precalcinador, junto con el combustible
necesario para que se produzca la calcinación de la materia prima antes
de introducirla en el horno. Aunque los balances de energía son
ligeramente diferentes de una planta a otra, las necesidades energéticas
en el calcinador son del orden del 60 % de las necesidades totales, por lo
que, la sustitución de una parte importante del combustible de calcinación
es muy interesante.
•
Por sustitución de los combustibles introducidos en el horno de clínker, ya
sea por el quemador principal del mismo o por algunos sistemas
especiales que permiten la alimentación en puntos intermedios del horno.
Esta es la única posibilidad si el proceso no dispone de precalcinador.
Cuando se sustituye el combustible fósil en el horno la especificación de
SRF/RDF debe ser considerablemente más exigente, en especial respecto del
tamaño de partícula y al PCI, ya que el combustible debe quemarse
completamente en su trayectoria dentro de la llama del quemador y antes de su
caída sobre la masa de clínker, para evitar que la calidad del mismo se vea
afectada por la presencia de sustancias extrañas. El tamaño de partícula
especificado es, por lo general, inferior a 20 x 20 mm y típicamente se
especifica 10 x 10 mm, como dimensiones máximas.
El combustible añadido en la etapa del precalcinador no debe cumplir,
por lo general, con la misma especificación de tamaño de partícula que el
horno, permitiendo un tamaño mayor, que en todo caso viene determinado por
el sistema de alimentación del SRF/RDF al precalcinador.
El trasporte de los SRF/RDF desde las plantas de producción hasta las
cementeras se realiza tras ser comprimidos, normalmente en forma de pellets
con el tamaño especificado por la cementera, hasta alcanzar una densidad
aparente de unos 800 kg/m3. La alimentación de los SRF/RDF al precalcinador
y al horno se lleva a cabo mediante conducciones neumáticas.
Las características más importantes de los SRF/RDF destinados al
sector cementero son elevado poder calorífico y reducido contenido de cloro y
mercurio, es decir:
Poder calorífico (para su uso en hornos)
Mayor de 20 MJ/kg
Poder calorífico (para su uso en precalentador)
16-18 MJ/kg
Contenido en cloro
Inferior al 1%
Contenido de mercurio
Inferior a 10 mg/kg, en base seca
Tamaño de partícula
inferior a 20 mm
Tabla 17: características de los SRF/RDF destinados al sector cemento
Esta especificación, se corresponde con un SRF de alta calidad, en
términos de la norma CEN 343. El combustible SRF es adecuado tanto para el
precalentador como el quemador principal, aunque se pueden utilizar RDF que
no hayan sido certificados pero que cumpla con estas especificaciones.
62
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
La co-combustión de SRF/RDF en los hornos de clínker no
debe perjudicar el comportamiento ambiental de la instalación, dificultar la
operación del proceso, ni afectar la calidad del cemento, y para ello, se deben
tener en cuenta las siguientes consideraciones:
•
La temperatura debe estar alrededor de 1.800°C en el quemador
principal y 1.000°C en el precalcinador y tener tiempos de residencia
suficientemente largos, 5-6 segundos y 2-6 segundos
respectivamente, para evitar la formación de dioxinas y furanos
debido a la presencia de cloro.
•
Se debe limitar la presencia de cloro en el combustible por debajo del
1% en peso, ya que puede producir problemas de pegaduras y
atascos en los ciclones e incrustaciones en el horno lo que conlleva
paradas de producción y altos costes de mantenimiento y limpieza.
Figura 23: zona de acumulación de cloro
•
La fracción inorgánica y los metales pesados se combinan con el
clínker de cemento incorporándose a su estructura mineralógica.
De este modo quedan fijados químicamente y reducen el
potencial de lixiviación de metales pesados al medio acuoso.
•
Los metales más volátiles, como mercurio y talio, en cierta medida,
escapan a la acción del horno y pueden ser emitidos parcialmente
a la atmósfera si no son retenidos en los sistemas de depuración
de los gases del horno. Por tanto, su contenido en el combustible
debe estar sujeto a limitación y control.
Las características de los SRF/RDF para su utilización en las plantas de
Lafarge son:
PARÁMETROS
PCI
Humedad relativa máxima
Granulometría
Densidad
Contenido en cloro
Contenido en mercurio
Contenido en Talio
Contenido en Cadmio
CEMENTERA
> 4.000 kcal/kg
< 15%
< 50 x 50 x 10 mm (inyección en precalcinador)
< 30 x 30 x 10 mm (inyección en quemador principal)
3
150 a 275 Kg/m
< 0,6 %
< 1 ppm o 0,06 mg/Mj
< 10 ppm
< 40 ppm
Tabla 18: requisitos exigidos a los SRF/RDF por plantas cementeras de Lafarge
63
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Las características de los SRF/RDF para su utilización en la planta de
Lafarge/Saubermacher, en Retznei, Austria:
PARÁMETROS
PCI
Humedad relativa máxima
Granulometría media
Contenido en cloro
Contenido en azufre
Contenido en arsénico
Contenido en antimonio
Contenido en plomo
Contenido en cadmio
Contenido en cromo
Contenido en cobre
Contenido en níquel
Contenido en mercurio
Contenido en talio
Contenido en estaño
Contenido en manganeso
Contenido en cobalto
Conteniedo en vanadio
CEMENTERA
> 20 MJ/kg
< 25%
< 30 mm
< 1%
< 0.5 %
< 15 mg/kg referidos a base seca
< 30 mg/kg referidos a base seca
< 500 mg/kg referidos a base seca
< 25 mg/kg referidos a base seca
< 300 mg/kg referidos a base seca
< 500 mg/kg referidos a base seca
< 200 mg/kg referidos a base seca
< 1 mg/kg referidos a base seca
< 3 mg/kg referidos a base seca
< 70 mg/kg referidos a base seca
< 200 mg/kg referidos a base seca
< 20 mg/kg referidos a base seca
< 70 mg/kg referidos a base seca
Tabla 19: requisitos exigidos a los SRF/RDF por la plantas cementera Lafarge/Saubermacher, en Retznei,
Austria
En España, al igual que en Europa existen multitud de plantas
cementeras que realizan la coincineración de SRF/RDF como la de Buñol,
Alcanar, Alicante, etc.
Porcentaje de sustitución de combustible principal
El Plan de Energías Renovables 2011-2020 (PANER) destaca que el
principal consumidor a nivel europeo de SRF/RDF es el sector cementero.
También indica que en el año 2008, la sustitución en términos
energéticos de combustibles fósiles por SRF/RDF en el sector cementero
europeo alcanzó el 21%.
En 2010, como se puede apreciar en la gráfica siguiente, el porcentaje
de sustitución varía mucho de un país a otro. Así, mientras España o Italia
tienen porcentajes de sustitución muy bajo, España no llega al 16%, otros
países como Alemania, Bélgica, Suiza o Austria tienen valores aproximados o
superiores al 50%, siendo particular el caso holandés, con un 83% de
sustitución. La media de la UE-27 fue algo menor de 25%.
64
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Gráfico 3: grado se sustitución de SRF en cementeras en 2010
Actualmente, en Europa, y en general, es habitual hablar de porcentajes
de sustitución entre el 30 y el 50 %.
En España, en 2007 existían instalaciones de cemento de diferentes
empresas en las que se obtenía buenos porcentajes de sustitución. Por
ejemplo, en instalaciones de Grupo Cementos PortLand se ha llegado a utilizar
el 28% de sustitución, en instalaciones del Grupo Holcim el 18% y en el grupo
Cemex el 11%. Pero en 2010 el grupo CEMEX ha alcanzado un porcentaje de
sustitución térmica mayor de la industria cementera española, un 33%, y en
2011 un 43%, aunque en momentos puntuales ha llegado a superarse el 80 %
en la fábrica de Buñol.
Ventajas de la valoración de SRF/RDF
•
La combustión se realiza en condiciones de muy alta temperatura, lo que
garantiza la destrucción de los compuestos orgánicos existentes en el
residuo, por ejemplo dioxinas o furanos.
•
Mejora la competitividad de la industria cementera porque reduce los
costes de fabricación debido a que los costes energéticos suponen al
menos el 30% de los costes de fabricación.
•
No se genera ningún residuo al final del proceso de valorización. La
valorización no genera ni escorias ni cenizas, ya que éstas se incorporan
al clínker de forma permanente e irreversible, manteniendo las garantías
ambientales y de calidad del producto. La mayor parte de los metales
pesados se incorporan de forma estable a la estructura del clinker sin
mermar sus propiedades ni su calidad, y algunos, los más volátiles (talio
o mercurio) se retienen en los sistemas de filtrado de partículas.
•
La naturaleza alcalina del horno asegura la neutralización de los gases
ácidos que se produzcan, tales como ácido clorhídrico, fluorhídrico y
compuestos de azufre (SO2 y SO3), que cruzan a contracorriente por un
lecho de cal.
•
La valorización de dichos combustibles en el horno de cemento no
requiere una tecnología especial excepto en el sistema de manipulación
y alimentación al horno.
65
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
•
Diversos estudios han dado como resultado que la aportación de
SRF/RDF como combustible alternativo en las cementeras, no
incrementa las emisiones de sustancias orgánicas ni de metales,
ajustándose a la legislación europea y española.
•
Las cementeras, por sus condiciones de operación, es decir, altos
tiempos de residencia de los gases de combustión, altas temperaturas,
interacción de dichos gases con la materia prima presente en el horno,
presentan una mayor flexibilidad para utilizar un amplio rango de SRF
y/o RDF.
•
La gran estabilidad térmica del proceso evita situaciones anormales de
funcionamiento.
Inconvenientes de la valoración de SRF/RDF
•
No todos los SRF/RDF deben ser valorizados, se deben utilizar aquellos
de calidad, con PCI alto, que no sea rico en metales pesados,
especialmente en mercurio, ni en cloro.
•
El cloro es el parámetro más limitante desde el punto de vista del
proceso, y por tanto limita el consumo de SRF/RDF.
•
Se limita de manera estricta el contenido de los metales más volátiles
(Hg, Tl) en la composición de los SRF/RDF.
•
Controlar y regular los equipos del sistema de recepción, almacenaje y
dosificación de los SRF/RDF de manera que se garantice el consumo
calorífico que requiere el proceso con un combustible que tiene un poder
calorífico aproximadamente un 50% menor que el combustible
tradicional.
•
Se producen valores altos de NOx y de CO2 como consecuencia de las
altas temperaturas y de las descarbonatación propia del proceso.
Modificaciones de las instalaciones
Para poder utilizar SRF/RDF en las cementeras es necesaria la
instalación y/o modificación de instalaciones y/o equipos tales como
instalaciones de recepción y almacenamiento de los combustibles,
alimentadores y quemadores, transporte mecánico y neumático, analizadores
en chimeneas y equipos de tratamiento de emisiones para adecuar las fábricas
a los límites de emisión como la instalación de filtros de mangas o filtros
electrostáticos para reducir las emisiones de partículas y la de filtros para
reducir las emisiones de otros contaminantes orgánicos, como por ejemplo, de
carbón activo.
Para la preparación de los SRF/RDF, la instalación consta de un sistema
de recepción de descarga de camión, como puede ser una tolva dosificadora
de recepción para la descarga con control preciso de descarga. El combustible
se transporta por cintas transportadoras hasta un silo de almacenamiento
especial para SRF/RDF.
Para alimentar el SRF/RDF, tanto en el precalcinador como en el horno,
se utiliza normalmente un sistema de alimentación neumática. La dosificación
del material se realiza mediante una banda pesadora que permitirá regular de
manera continua la cantidad de SRF/RDF que se envía mediante un transporte
66
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
neumático adaptado al quemador principal. Dicho quemador está preparado
para combustibles alternativos y permitirá optimizar el grado de sustitución de
SRF/RDF frente al combustible tradicional.
Figura 24: sistema de alimentación de precalcinador y de horno de cementera
Figura 25: Mechero multicombustible de bajo aire primario
Parámetro crítico, granulometría mayor de 30 x 30 x 10 mm para inyección en mechero Lafarge
Por precalcinador, el tamaño del RDF no es un parámetro tan crítico como por mechero, dentro de
unos límites mayor de 50 x 50 x 10 mm para inyección en precalcinador Lafarge
7.2.- Centrales térmicas convencionales
Los SRF/RDF tienen una menor potencialidad en las plantas de
generación de energía y su uso habitualmente se lleva a cabo por
coincineración directa, sustituyendo parcialmente el combustible convencional,
normalmente carbón pulverizado por SRF/RDF también pulverizado.
Existen algunas centrales térmicas en Europa procesando SRF, como
son RWE Power - Gersteinwerk y Endesa Italia.
RWE Power – Gersteinwerk está situada cerca de Dortmund, en
Alemania, y utiliza hasta 180.000 t/a de SRF de varios proveedores, tanto RSU
como residuos industriales y comerciales. El material se procesa in situ, para
67
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
producir un SRF que es inyectado hacia las calderas junto con el carbón
pulverizado, por medio de inyectores especialmente diseñados. La ceniza
producida no se vende sino que se destina a un vertedero de residuos.
Endesa Italia ha estado utilizando durante años cantidades
relativamente modestas de SRF en la planta de Monfalcone, cerca de Venecia.
La cantidad de SRF utilizada es del orden de 20.000 t/a, con un índice de
sustitución entre 5% y el 8% a partir de 2007. Las características de los SRF
utilizados son: humedad en torno al 10 – 12%, PCI de 18 a 20 MJ/kg, límites de
cloro del 0,7 %. La cantidad de ceniza producida está entre el 15 y el 20 % en
relación con la alimentación de SRF.
Porcentaje de sustitución de combustible principal
En Europa, el porcentaje de sustitución actualmente está entre el 5 y el
10% en térmicos energéticos, y por ejemplo, en una planta de Endesa, en Italia,
se ha llegado al 8% de sustitución.
Ventajas de la valoración de SRF/RDF
•
Inversión necesaria por unidad de potencia instalada es muy inferior a
cualquier otra tecnología.
•
Producen gran cantidad de energía con rendimientos superiores a otras
tecnologías.
•
Si se interrumpe el suministro de SRF/RDF pueden seguir operando sólo
con carbón.
•
Reducción de las emisiones de SO2 y NOx.
Inconvenientes de la valoración de SRF/RDF
•
Las mayores restricciones proceden de la compatibilidad de los SRF/RDF
con las calderas existentes y las especificaciones ambientales derivadas
del uso de estos.
•
Las posibilidades abrasivas de los SRF/RDF, que pueden llegar a causar
serios problemas en las calderas, además del incremento del coste de
energía necesaria para su pulverización.
•
La contaminación de las cenizas producidas: las centrales térmicas de
carbón obtienen un retorno económico por la venta de cenizas de carbón,
que pueden ser usadas en la fabricación de cemento. La utilización de
SRF/RDF aumentará la cantidad de contaminantes en las cenizas, hasta
valores que podrían impedir su venta posterior, debiendo eliminarse en
vertederos específicos.
•
El contenido en cloro de los SRF/RDF: teniendo en cuenta que la
temperatura de generación de vapor en estas centrales es
considerablemente más elevada que en plantas térmicas convencionales,
el contenido en cloro es un elemento determinante de la corrosividad de
los gases de combustión. En otro sentido, la presencia de metales
alcalinos puede favorecer procesos de vaporización y fusión de sales que
den lugar a depósitos sobre los haces tubulares de las calderas,
ocasionando un incremento importante de la corrosividad de los gases.
68
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
•
Al tratarse de instalaciones de coincineración, obligaría a la instalación de
sistemas de tratamiento de gases considerablemente más complejos que
los normales en este tipo de instalaciones y al cumplimiento de las
normativas de emisión, que supondrían una limitación drástica en algunos
parámetros, como NOx y SO2, hasta niveles muy inferiores a los
autorizados en relación con la Directiva 2001/80/CE, de grandes
instalaciones de combustión.
•
Dificultad técnica de adecuar las instalaciones a las características de los
SRF/RDF, y al impacto de su utilización en la opinión pública.
•
Las instalaciones se encuentran fuertemente condicionadas por las tarifas
y primas del régimen especial.
Modificaciones de las instalaciones
Para poder utilizar SRF/RDF en las centrales termoeléctricas es
necesaria la instalación y/o modificación de instalaciones y/o equipos tales
como instalaciones de recepción y almacenamiento de los combustibles,
equipo para molienda de los SRF/RDF hasta pulverizarlos, inyectores que
deben estar especialmente diseñados, transporte mecánico y neumático,
analizadores en chimeneas y equipos de tratamiento de emisiones para
adecuar estas instalaciones a los límites de emisión.
7.3.- Plantas industriales
El uso de SRF/RDF en aplicaciones industriales está teniendo mayores
dificultades de desarrollo que en el sector del cemento, de forma que sólo es
previsible, a corto plazo, la utilización de SRF/RDF en aquellas instalaciones
que tenga un uso muy intensivo de vapor de agua o calor y que estén ya
utilizando algún tipo de residuos.
Existen dos
mayoritariamente:
configuraciones
principales
donde
se
utilizan
•
En calderas existentes de coincineración, que han sido desarrolladas en la
industria papelera.
•
En instalaciones independientes, como en el caso del sector siderúrgico.
Sector de pasta y papel
En los procesos de reciclado de papel se produce una cantidad
importante de lodos en las etapas de destintado. Una vez secos, estos lodos
son utilizados como combustible en calderas de recuperación, a pesar de su
bajo poder calorífico, menor de 5 MJ/kg. Este aprovechamiento es tradicional
en este tipo de industria y se deriva del aprovechamiento químico y energético
de determinados efluentes de proceso, como las lejías negras, en los procesos
de producción de pasta de celulosa.
Por tanto, la utilización de SRF/RDF no supone una modificación
sustancial de los procesos actuales, ya que una mezcla de los mismos con los
lodos permitirá aumentar el poder calorífico de los mismos y reducir el consumo
de fuentes energéticas externas.
69
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Como el consumo energético, especialmente en forma de vapor, es muy
elevado en esta fabricación, se justificaría la existencia de instalaciones
dedicadas a la producción de vapor en hornos de tipo de lecho fluido,
combinando también la producción de energía.
En estos casos debe tenerse en cuenta que dentro del propio sector se
producen diferentes tipos de residuos que pueden, y tienen, aplicación como
combustibles alternativos como los restos de madera no válida para producción
de pasta, cortezas de árboles, residuos de operaciones forestales, residuos de
papel no válidos para su aprovechamiento como materia prima, etc.
Los ejemplos de coincineración en la industria papelera, se encuentra
especialmente en Alemania y en Escandinavia.
En Alemania, la sociedad SCA dedicada a la producción de papel tissue
montó un sistema de producción de vapor y energía utilizando los residuos de
la planta y SRF para alcanzar una potencia térmica total de 124 MWt.
En Finlandia, la planta de papel, packaging y productos de madera de
Stora Enso, en Anjala inició el uso de RDF en 1996. Ahora está utilizando
130.000 t/a de SRF (60 % SRF y 40% de biomasa) para reducir los costes de
calor y electricidad.
Sector siderúrgico
En el caso de la industria siderúrgica, que es muy intensiva en el uso de
combustibles sólidos, el uso de SRF/RDF solo podrá realizarse, de forma muy
limitada, para aportar parte de la energía necesaria en el horno alto, siempre
que las características de los SRF/RDF, especialmente el contenido de
contaminantes, sean compatibles con la producción.
Únicamente en casos de SRF/RDF muy seleccionados, especialmente
obtenidos a partir de residuos plásticos exentos de cloro, podrían ser
aceptables, pero la falta de garantía en la producción no aconseja este tipo de
sustituciones directas.
En consecuencia, la potencialidad del sector siderúrgico para utilizar
SRF/RDF es, en estos momentos, muy reducida y limitada a algunas
aplicaciones concretas, que no justificarían la producción de los SRF/RDF
adecuados a estos usos.
Ventajas de la valoración de SRF/RDF
• En el caso del sector de pasta de papel, contribuyen a mejorar la ignición
permitiendo una combustión más estable y superior a los
biocombustibles de baja graduación.
• En el caso del sector de pasta de papel, reducción de costes de calor y
electricidad.
Inconvenientes de la valoración de SRF/RDF
•
Los SRF/RDF pueden ser incompatibles con las calderas existentes.
• Las cuestiones técnicas son más difíciles y costosas de resolver.
70
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
• La capacidad de las instalaciones, en términos de potencia térmica
requerida, es considerablemente menor que en el caso de las plantas de
cemento, con lo que las motivaciones económicas son más reducidas.
• Muchas de las instalaciones usan combustibles líquidos, que son más
fáciles de manejar, sin problemas ambientales o administrativos
resaltables. La sustitución por combustibles sólidos puede representar
modificaciones tecnológicas importantes y de difícil implantación.
• El cambio de combustible a SRF/RDF obliga a las instalaciones a
instalar equipos de tratamiento de gases y a modificaciones
operacionales para dar cumplimiento a la normativa de incineración de
residuos. Sin embargo, esta Directiva excluye de su ámbito de aplicación
los procesos de valorización energética de los residuos producidos en
las plantas de pasta y papel, siempre que esta recuperación tenga lugar
en las mismas plantas.
• En el sector siderúrgico, los SRF/RDF deben ser muy seleccionados,
especialmente obtenidos a partir de residuos plásticos exentos de cloro.
7.4.- Incineración en hornos con recuperación de energía
La incineración consiste en una oxidación térmica total de SRF/RDF en
un horno con exceso de oxígeno y a unas temperaturas comprendidas entre
900 y 1.200 ºC. Como resultado del proceso de incineración se obtienen:
• Gases de combustión, compuestos principalmente por CO2, H2O, N2 y
O2, junto con toda una serie de compuestos minoritarios que variarán en
función de la composición de los residuos alimentados.
• Residuos sólidos, consistentes en escorias inertes, cenizas y residuos
procedentes de los sistemas de depuración de los gases de combustión.
El proceso convierte prácticamente toda la energía química contenida en
el combustible en energía térmica. El aprovechamiento del calor se realiza
mediante la generación de vapor de agua recalentado, con rendimientos
térmicos del orden del 80% (se producen pérdidas tanto el horno como en la
caldera de recuperación de calor). El uso posterior del vapor, para la obtención
de energía mecánica y eléctrica, tiene limitaciones en el rendimiento, lo que
supone una pérdida muy importante de energía.
Se utilizan SRF/RDF con PCI superior a los RSU, normalmente entre 1013 MJ/kg, con menos humedad y menos inertes, normalmente se utilizan RDF
que no han sufrido tratamiento biológico.
El método de valorización energética mediante incineración es muy
habitual en residuos, pero no es tan numeroso para SRF/RDF. Existe una gran
variedad de configuraciones de hornos disponibles, desde las parrillas
alternativas, que tienen una gran flexibilidad en términos de calidad de entrada
de SRF/RDF, hasta los hornos de lecho fluido, que requieren una calidad de
SRF/RDF más elevada, pero funcionan con mayor eficiencia, y los más
utilizados son:
a) Hornos de parrilla refrigerada con agua.
71
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
El horno de parrilla se caracteriza por permitir el avance de los SRF/RDF,
facilitar su mezcla y permitir, por su diseño, la aceleración de la combustión. A
su vez, los diferentes sistemas de parrillas se diferencian unos de otros por el
modo de transportar el residuo a través de la cámara de combustión,
cumpliendo en todo caso con los requerimientos de alimentación primaria del
aire, velocidad de transporte y mezcla.
Se inyecta aire primario mediante soplantes (a través de la parrilla, para
que ejerza como aire de combustión) y aire secundario (por encima del lecho
de residuos, para completar la combustión). Se extrae las escorias por el
extremo opuesto de la parrilla y los finos, caen a través de la parrilla,
recuperándose en el colector de cenizas.
Los modernos hornos de parrilla enfrían las líneas de tejas del suelo
(parrillas) del horno mediante agua fría que las recorre interiormente y, de esta
manera, pueden procesar SRF/RDF de mayor PCI, hasta 20 Mj/Kg, aspecto
que anteriormente era imposible cuando sólo se refrigeraban con el aire
primario entrante. El uso de hornos de parrilla refrigerada con agua se utiliza
cuando el poder calorífico es mayor de 12-15 Mj/Kg.
Tienen capacidades normales de tratamiento que van de 3 a 50 t/h/línea
y el tiempo de permanencia de los SRF/RDF dentro del horno normalmente es
menor de 60 minutos.
La parrilla o suelo del horno está formado por una serie de líneas de
tejas que se mueven alternativamente, normalmente son rodillos, y hacen
avanzar los SRF/RDF dentro del horno. Este avance está facilitado por la
inclinación de la parrilla de entre 15 y 30º desde la entrada a la salida. Con ello
se consigue que el residuo se desmenuce dentro del horno y permita que se
ponga en contacto con el aire combustible, es decir, aire primario que entra a
través de las pequeñas ranuras que existen entre las tejas del suelo. Las
paredes del horno se forran de material refractario.
Antes de comenzar a introducir los SRF/RDF en el horno es necesario
precalentarlo mediante quemadores auxiliares que utilizan cualquier
combustible fósil (gas natural, gas-oil, fuel-oil, etc.) hasta una temperatura
superior a los 850 ºC. Cuando se ha alcanzado esta temperatura, se introducen
los SRF/RDF.
Al final de la parrilla queda el material inerte incombustible que sale a
alta temperatura por el fondo de la parrilla como escoria y cae a un baño de
agua donde se enfría y, a la vez, absorbe agua. Las escorias, que representan
el porcentaje de inertes de los SRF/RDF entrantes, son normalmente
materiales reutilizables en obra civil o cementeras.
72
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Figura 26: representación esquemática de la planta de incineración con horno de parrilla y con
tratamiento de gases
b) Hornos de lecho fluidizado.
Un horno de lecho fluidizado consiste en una cámara cilíndrica y vertical,
cuya parte inferior contiene el material de lecho y que se utiliza como elemento
de calentamiento. Éste debe ser inerte, de tamaño pequeño y esférico y capaz
de fluidizar en el momento en que se le introduzca el gas para tal finalidad.
Para los SRF/RDF se suele utilizar como material del lecho arena de sílice.
El aire usado en la fluidización, recibe el nombre de primario, y se
introduce por la parte inferior del lecho mediante perforaciones por múltiples
toberas. Aparte de fluidizar el lecho, actúa como comburente. El aire,
denominado secundario, es el que se usa para la combustión completa de los
gases, que se introduce por la zona superior del horno.
Existen dos tipos de hornos de lecho fluidizado en función del
movimiento del lecho:
Lecho fluidizado burbujeante
Se hace pasar aire por la parte inferior del horno a través de una placa
de distribución hasta hacer burbujear el lecho manteniéndolo en suspensión.
Este lecho, previamente se calienta por medio de quemadores que utilizan
combustible fósil (gas natural, gas-oil, etc.).
El tamaño de la arena tiene una granulometría inferior a 1 mm lo cual
exige una velocidad de fluidificación del orden de 3 m/s.
En la parte superior del horno se introduce el aire secundario con objeto
de que exista oxígeno en exceso para garantizar una perfecta combustión, con
lo cual los inquemados en las escorias son casi nulos (< 0,2%) y, además, se
asegura un tiempo de permanencia superior a 5 segundos de los gases por
encima de 850 ºC.
Las cenizas volantes se arrastran con los gases de combustión y las
escorias se recogen por la parte inferior del horno, secas y limpias, junto con
arena que se separa mediante una criba y se vuelve al horno.
Lecho fluidizado circulante
73
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
En este caso, la velocidad de aire a través del lecho aumenta, velocidad
de fluidificación 8 - 10 m/s, con lo que parte del material del lecho se arrastra
con los gases de combustión. Con ello se consigue una combustión más completa, conjuntamente con un mayor control sobre la temperatura.
El contacto con los SRF/RDF y su consiguiente elevación de
temperatura se realiza también en toda la cámara, para lo cual estos deben
volar por la inyección del aire primario. Esto obliga a que la dimensión de los
SRF/RDF a introducir en el horno sea más reducida aún que la exigida en el
lecho fluidizado burbujeante, siendo menor de 9 cm, lo cual exige una
trituración más fina, y por tanto más coste de consumo eléctrico y de
mantenimiento.
Los gases de escape de la cámara de postcombustión pasan a un ciclón
donde se separan los elementos inertes, tanto arena como cenizas, que
vuelven a introducirse en el horno (por eso se llama circulante), mientras que
los gases pasan a la caldera donde ceden su calor al agua, recuperándose
gran parte de su energía térmica.
Figura 27: esquema del horno de lecho fluido circulante (fuente: Kvaerner, Foster-Wheeler)
En el interior del lecho fluidizado, tiene lugar el secado, la volatilización,
la ignición y la combustión de los SRF/RDF. Se produce un gradiente de temperaturas, de manera que en la zona situada por encima del lecho, se dan
temperaturas de entre 850 ºC y 950 ºC, permitiendo la retención de gases en la
zona de combustión, mientras que en el interior del lecho la temperatura es
menor, alrededor de los 650 ºC.
Gracias a la capacidad del reactor de permitir una buena mezcla, los
hornos de lecho fluidizado generalmente tienen una buena distribución de
temperaturas y oxígeno, lo que concluye en una operación más estable.
Las referencias no son muy numerosas en Europa y existen tres plantas
en España. En ellas se utilizan grandes cantidades de SRF/RDF. Algunos
ejemplos son:
•
Planta incineradora con recuperación energética existente en el Centro
de Tratamiento integral de las Lomas, en Valdemingómez, los
alrededores de Madrid, que trata 850 t/día de RDF con un poder
calorífico de 2.470 kcal/kg, para producir energía eléctrica,
concretamente 29 MW en total.
74
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
La planta dispone de tres líneas de combustión constituidas, en su
primera etapa, por un horno de lecho fluidizado burbujeante de arena. La
alimentación de los RDF a los hornos se realiza mediante dos puentesgrúa.
Una de las ventajas de este tipo de horno es que se agrega caliza al
lecho fluidizado, con lo que se logra una primera neutralización de los
gases ácidos. Otra ventaja importante es que, al ser la combustión
altamente eficiente, el porcentaje de inquemados en las escorias se
sitúa por debajo del 0,1%.
Los gases, tras pasar por la caldera, sufren un completo proceso de
filtrado. En primer lugar, atraviesan unos ciclones en los que se
depositan las cenizas más gruesas. A continuación, los gases entran en
un absorbedor en el que, mediante una ducha de lechada de cal, se
completa su neutralización. Tras ello, los gases se someten a dos
inyecciones de carbón activo para la eliminación de dioxinas y furanos,
antes de pasar a un filtro de mangas en el que se depositan las
partículas más finas. Posteriormente, los gases se introducen en un
sistema de reducción catalítica para la eliminación de los óxidos de
nitrógeno, siendo finalmente enviados a la chimenea mediante un
ventilador de tiro inducido una vez concluida su depuración.
En cada línea, los gases del horno pasan a la caldera de recuperación
de calor y el vapor se conduce a un grupo turbogenerador común a las
tres líneas, que tiene una potencia instalada de 29 MW.
El esquema de la planta de recuperación energética se presenta en la
siguiente figura:
Figura 28: esquema de la Planta de Recuperación Energética de Las Lomas
75
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
•
Planta termoeléctrica de SOGAMA en Cerceda (Galicia), que está
diseñada para utilizar 569 t/d de RDF en dos unidades idénticas. Consta
de dos hornos de lecho fluido circulante en las que se pone en contacto
una arena en fluidificación a alta temperatura con el RDF para facilitar
una combustión de alta eficiencia. Los gases de salida del horno ceden
su calor al vapor que circula por el interior de los tubos que conforman
los paquetes de sobrecalentadores de la caldera. En éstos, el vapor
alcanza la temperatura adecuada para ser aprovechado en una turbina
que mueve a su vez un alternador para producir energía eléctrica,
aproximadamente 50 MWh cada unidad. El horno se mantiene a una
temperatura superior a 850ºC y en presencia de oxígeno, con el objeto
de asegurar la destrucción de dioxinas y furanos. El vapor que sale de la
turbina se enfría en un condensador con capacidad para 162 t/h. Los
gases procedentes de la combustión de los hornos pasan por un sistema
de tratamiento para su depuración. En primer lugar, atraviesan unos
ciclones donde se separan las partículas más gruesas. A continuación
se produce una adición de cal hidratada y carbón activo para la
reducción de dioxinas, furanos y metales pesados. Posteriormente, un
filtro de mangas recoge las partículas más finas antes de ser enviados a
la chimenea.
Figura 29: diagrama de proceso del complejo de SOGAMA
•
La ampliación de la incineradora de Son Reus, en Mallorca, de Tirme
S.A., con dos nuevas líneas de incineración de SRF aunque las antiguas
76
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
utilizan RSU, y una capacidad de tratamiento alrededor de las 430.000
t/a de SRF, generando 28 MWh.
•
Planta de Ecoenergia Srl, situada en Corteolona, en Italia, y que utiliza
SRF con un contenido en humedad inferior al 15% y un PCI del orden de
15 MJ/Kg. La planta cuenta con un horno en lecho fluido burbujeante,
especialmente diseñada para aceptar este SRF, y con una capacidad de
60.000 t/año y una producción eléctrica de cerca de 9 MW.
•
Planta de Slough Estates, Situada en Berkshire, cerca de Londres. La
instalación de producción de energía, central de alta eficiencia, cuenta
con varios sistemas de hornos que han sido desarrollados para aceptar
diferentes combustibles, desde un lecho fluido circulante para madera
triturada a hornos de parrilla refrigerados para los SRF densificados.
•
Planta de Sande en Noruega quema RDF en hornos de lechos
fluidizados.
•
Energonut, situado entre Roma y Nápoles, en Italia, produce 13,3 MW
de energía eléctrica con 10,73 t/h de SRF (84.000 t/año).
Modificaciones de las instalaciones
Las instalaciones no suponen ninguna novedad ni diferencia técnica
significativa respecto a los hornos convencionales de incineración de RSU,
salvo los aspectos referidos al superior PCI de los SRF/RDF, y bajo contenido
de inertes. Como se ha indicado anteriormente los hornos de parrilla deben ser
refrigerados con agua para poder utilizar SRF/RDF con alto PCI.
Ventajas de la valoración de SRF/RDF
•
Los SRF/RDF tienen un contenido energético mayor que los RSU, por lo
que permite un mejor control de la combustión y un mejor rendimiento de
los dispositivos de control de contaminación aérea.
•
Los sistemas de tratamiento de gases son de gran eficacia, obteniendo la
reducción de contaminantes de SRF/RDF en porcentajes superiores todos
al 90%.
•
Se puede esperar una mejor imagen pública de este tipo de plantas,
puesto que parten de residuos que ya han sido sometidos a procesos de
valorización material.
•
Las escorias de incineración, clasificadas como no peligrosas se
reciclarán como si de un árido se tratara, para la sustitución en el sector
de construcción de áridos naturales.
•
Se obtiene una recuperación de calor de al menos el 80% de la energía de
entrada.
•
En los hornos de lecho fluidizado los SRF/RDF permiten mejoras en el
control del proceso de combustión, y por lo tanto de menor coste en
comparación con la incineración de RSU.
•
En los hornos de lecho fluidizado los SRF/RDF puede reducir los
problemas de ensuciamiento, comunes en hornos de incineración de
residuos, principalmente manteniendo bajos los niveles de Cl, K, Na y Al.
77
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
•
Los hornos de lecho fluido permiten un control más efectivo de las
condiciones de combustión y con ello una menor generación de
contaminantes como los NOx y los inquemados.
•
Los hornos de lecho fluido tienen más facilidad de operación y
mantenimiento, se puede obtener mejor calidad de los gases de
combustión, debido a la posibilidad de usar aditivos correctores en el
lecho, admite perfectamente una alta variación en la humedad de
combustible y tienen rendimientos más altos.
•
Los hornos de lecho fluido tienen un volumen de gases relativamente
menor que los hornos de parrilla.
•
Se pueden alcanzar eficacias elevadas en las plantas de nueva
generación de SRF/RDF, sobre todo en las de hornos de lecho fluidizado.
•
Los hornos de parrilla son los más económicos, sobre todo cuanto más
elevadas sean las capacidades de tratamientos.
•
Los hornos de parrilla tienen gran flexibilidad en términos de calidad de
entrada de SRF/RDF, y por ello son las más utilizadas en incineración, ya
que para este tipo de valorización no se exige una alta calidad de
SRF/RDF, ni en su granulomatría.
Inconvenientes de la valoración de SRF/RDF
•
Se producen pérdidas importantes de energía en la generación de energía
mecánica y eléctrica.
•
Consumo energético importante en los pretratamientos de los SRF/RDF,
sobre todo en la trituración lo que disminuye su eficacia, ya que es
necesaria esta trituración para homogeneizar el tamaño a la entrada del
proceso.
•
Generación de escorias y cenizas volantes durante la combustión que hay
que tratar o enterrar en vertederos controlados.
•
Es necesario limpiar gran cantidad de gases, debido al aire en exceso
necesario en la combustión.
•
Necesita un sistema absorbedor para neutralización de gases ácidos HCl,
SO2, HF a base de hidróxido cálcico e inyección de carbón activo en la
corriente de gases residuales para la adsorción de metales pesados y
compuestos organohalogenados, y filtro de mangas para eliminación de
partículas.
•
Reutilización de aguas residuales del proceso.
•
Si a partir de los RDF se generan cenizas de incineración clasificadas
como residuos peligrosos se deben destinar a depósito de seguridad.
•
Los SRF/RDF tienen tendencia a apelmazarse, y la dosificación es a
menudo complicada.
•
Los hornos de parrilla son los menos eficientes para la obtención de
energía eléctrica.
78
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
•
Los hornos de parrilla necesitan elevadas temperaturas sobre la parrilla,
tienen altas emisiones de CO y NOx y se forman aglomerados y escorias
sobre la parrilla y paredes de la cámara de combustión y depósitos en los
tubos de la región de intercambio de calor por convección.
•
Los hornos de lecho fluidizado requieren una calidad de entrada de
SRF/RDF mayor con alto PCI y baja cantidad de inertes, ya que existe
riesgo de rotura de la fluidificación si los SRF/RDF se introducen con
muchos materiales inertes. Además, necesita homogeneidad en el tamaño
en los SRF/RDF para evitar producir atascos en los sistemas de
alimentación y problemas en los hornos.
•
Los hornos de lecho fluidificado tienen dificultad para garantizar los
valores reglamentarios de monóxido de carbono, ya que producen picos
debido al pequeño tiempo de combustión (algunos minutos).
7.5.- Otros usos: plantas de gasificación, pirólisis y plasma
Son los métodos térmicos de valorización, que han alcanzado un mayor
grado de desarrollo en Japón que en Europa, debido en gran medida a la
escasez de terreno para el vertido de residuos sólidos.
Estos métodos han de cumplir también con los límites de emisión
impuestos para la incineración y son: la gasificación, pirolisis y gasificación por
plasma.
Plantas de gasificación
La gasificación, que se lleva a cabo en un gasificador, es un proceso
químico en el que se produce una combustión con proporción de oxígeno
inferior a la estequiométrica (25-30%), es decir oxidación parcial, y se puede
llevar a cabo con aire o con oxígeno a una temperatura superior a los 750 ºC.
Debido a ello, van a tener lugar otro tipo de reacciones que van a dar lugar a
compuestos orgánicos intermedios.
El objetivo de la gasificación es la producción de gas de síntesis, que
está formado principalmente por CO, H2, CO2, N2 y en menor medida CH4.
Como productos secundarios se obtienen alquitranes, compuestos
halogenados y partículas. Este gas en teoría se puede utilizar para la
producción de metanol (CH3OH) y abrir por tanto todas las diferentes vías de
síntesis petroquímica. No obstante, el gas de síntesis generado a partir de
gasificación de SRF/RDF se suele quemar para obtener energía eléctrica
mediante ciclos térmicos distintos a los de vapor de agua, ya sean ciclos combinados o simples, en turbinas de gas o motores de combustión interna,
aunque se puede utilizar como combustible en calderas tradicionales o en
hornos en sustitución de gas oil, fuel oil u otros combustibles.
Los SRF/RDF deben tener alto poder calorífico, con poca humedad y
con poca cantidad de inertes.
Además del gas de síntesis, se obtiene un residuo sólido compuesto por
materiales no combustibles e inertes presentes en los SRF/RDF alimentado, y
que generalmente contiene parte del carbono sin gasificar. Las características
79
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
de este residuo son similares a las escorias de los hornos en las plantas de
incineración.
Los principales tipos de reactores de gasificación son gasificadores de
lecho fijo a contracorriente, en paralelo, o de parrilla; o gasificadores de lecho
fluidizado burbujeante, circulante o de flujo arrastrado. Los requisitos de PCI
mínimo no son iguales para todos los procesos de gasificación,
estando muy condicionados por los distintos tipos de reactores. Los
reactores de parrillas o de lechos móviles tienen velocidades de reacción más baja por lo
que deben utilizarse SRF/RDF con mayor PCI que en el caso de los reactores de lecho
fluido.
En el estado actual de desarrollo, la escala de la gasificación puede
dividirse en tres tramos:
•
Hasta 10-20 MWt la tecnología predominante es la de lecho fijo, aunque
también se puede utilizar la de lecho fluidizado.
•
Hasta 50 MWt, la tecnología de lecho fluidizado burbujeante es algo más
barata que la de lecho circulante.
•
Para escalas mayores hasta 200 MWt, predomina la tecnología de lecho
fluidizado circulante.
Figura 30: esquema proceso gasificación
Existen diferentes compañías que han patentado métodos de
gasificación y se puede afirmar que no existen dos métodos iguales, ya que los
procesos, los diseños de los reactores y los agentes de gasificación son
diferentes. Asimismo en estos diferentes métodos, se producen combinaciones
de la gasificación con otros procesos, de manera que cada método tiene unas
características determinadas. Algunas de las combinaciones son las siguientes:
•
Pirólisis-gasificación: en este caso se lleva a cabo una pirólisis en primer
lugar y posteriormente las fracciones obtenidas se introducen en una
cámara donde tiene lugar la gasificación para obtener gas de síntesis. A
esta combinación pertenecen los métodos Thermoselect y Compact Power.
•
Gasificación-fusión: este proceso de gasificación se caracteriza porque los
materiales sólidos obtenidos se tratan a temperaturas muy elevadas, >
1200ºC, que permiten fundir el residuo sólido inerte y producir un material
vitrificado. La fusión puede tener lugar en el propio reactor de gasificación o
bien en una cámara de combustión en que se queme el gas de síntesis
80
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
generado. No obstante, para obtener dichas temperaturas suele ser
necesario añadir un combustible auxiliar al proceso (gas natural, coque).
Algunos ejemplos de esta combinación son los métodos Ebara, Nippon
Steel o Thermoselect.
Además, en la gasificación va a ser necesario someter el gas de síntesis
a una limpieza para la eliminación de partículas, lavado para la eliminación de
gases ácidos (principalmente HCl y H2S), eliminación de metales pesados
(sobre todo Hg) y eliminación de compuestos orgánicos (entre los que podrían
encontrarse dioxinas y sus precursores).
Pero la realidad es que no existen apenas instalaciones a tamaño
industrial de gasificación de SRF/RDF, y la mayor parte de ellas están en
Japón. Además, los procesos que disponen de referencias aplicables a los
SRF/RDF y que están demostrando buena disponibilidad y eficiencia, aunque
tienen mayor consumo interno, son aquellos en los que el gas de síntesis
caliente es quemado de forma rápida, con exceso de oxígeno. Para estabilizar
los procesos muchos de ellos utilizan un combustible auxiliar (5 - 10%), como
coque o gas natural.
A estos procesos se les acusa de que son una incineración en dos
etapas, aunque, realmente, los SRF/RDF se gasifican y posterior e
inmediatamente se quema el gas de síntesis, con exceso de oxígeno.
Los más conocidos son: Nippon Steel, Ebara, Thermoselect-JFE,
Energos, Compact Power y Lurgi, siendo el proceso Thermoselect-JFE el único
que limpia el gas de síntesis para que luego pueda ser utilizado en turbinas de
gas, motores o gas sintético en la industria, pero el coste de limpieza es muy
alto.
Tecnología Nippon Steel
Es el método que se encuentra más extendido en Japón es el de Nippon
Steel. Esta empresa simplemente alimenta los SRF/RDF a un alto horno junto a
coque y cal, de manera análoga al proceso siderúrgico. Se añade aire en
condiciones subestequiométricas, que suele estar enriquecido con O2. En el
horno se produce el secado y la gasificación de los residuos y del coque a
elevada temperatura (1000ºC) y se genera un gas de síntesis que tras una
limpieza se quema en una cámara de combustión con recuperación energética
en caldera. Las elevadas temperaturas que se consiguen en el alto horno
permiten la fusión de los materiales no combustibles, tanto los metales como
las escorias. Cabe destacar de este proceso la necesidad de un combustible
secundario (coque) así como la demanda de O2.
81
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Figura 31: diagrama de gasificación mediante la tecnología de Nippon Steel
Tecnología Ebara
El proceso de gasificación tiene lugar en un reactor de lecho fluidizado
utilizando como agente aire en condiciones subestequiométricas. El gas de
síntesis que se forma, junto a partículas arrastradas, se alimenta
posteriormente a la cámara de combustión ciclónica, donde se alcanzan
temperaturas muy elevadas, superiores a 1200ºC, con la consiguiente fusión
de los SRF/RDF no combustibles y formación de un material vitrificado (slag).
Los gases de combustión se someten posteriormente a una limpieza.
Figura 32: esquema de una planta de gasificación y sección de gasificador con la tecnología de Ebara
Tecnología Thermoselect-JFE
Se trata de un método bastante complejo de gasificación de SRF/RDF.
En primer lugar se realiza una pirólisis de SRF/RDF para producir unos gases y
un residuo sólido. Posteriormente pasa a una cámara de gasificación donde se
utiliza O2 puro como agente de gasificación para generar gas de síntesis.
Debido a las elevadas temperaturas que se alcanzan, en muchos casos es
necesario gas natural como combustible auxiliar. Se funden los residuos no
combustibles formando un material vítreo. El gas de síntesis generado se enfría
y limpia de polvo, metales pesados y componentes ácidos y alcalinos. Parte del
82
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
gas es entonces utilizado para hacer funcionar un motor de gas y parte
empleado para calentar el reactor de pirólisis. El tiempo de residencia de los
gases en el reactor sobrepasa los 4 segundos. De esta forma Thermoselect
afirma conseguir la destrucción de los compuestos aromáticos clorados.
Figura 33: esquema de gasificación mediante la tecnología Thermoselect-JFE
Tecnología Energos
Este método está considerado como gasificación, pero lo más adecuado
sería denominarlo incineración en parrilla en dos etapas. Como se aprecia en la
siguiente figura, el residuo se dispone dentro de una cámara sobre una parrilla
por debajo de la cual se inyecta aire en proporciones subestequiométricas, de
manera que se produce un gas de síntesis. Ese gas formado se quema en una
segunda cámara donde se inyecta una mezcla de aire y gases de combustión
recirculados. A continuación se aprovecha el calor generado para producir
vapor y energía eléctrica en una caldera.
Figura 34: esquema de gasificación mediante la tecnología Energos.
83
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Tecnología Compact Power
Este método es una combinación de pirólisis y gasificación y consta de
varias etapas, como se puede apreciar en la figura siguiente. En un primer
lugar tiene lugar una pirólisis en horno rotatorio, en la que se obtienen unos
gases y char, que posteriormente se gasifican en una cámara. A continuación
se quema a elevada temperatura el gas de síntesis generado para
posteriormente recuperar el calor en una caldera. Los gases de combustión se
someten a limpieza.
Figura 35: esquema de gasificación mediante la tecnología de pirólisis-gasificación Compact Power
Tecnología Lurgi
Este método consiste en una gasificación en un reactor de lecho fluido
circulante (CFB) para la generación de gas de síntesis y se utilizan como
gasificantes aire, mezcla de oxígeno y vapor, o mezcla de oxígeno y dióxido de
carbono.
Los componentes principales de este lecho fluido, son el propio
recipiente del reactor, por cuya parte inferior se procede a la carga del
combustible, a la inyección del agente gasificante, y a la descarga de las
cenizas. A continuación del recipiente se encuentra un ciclón refrigerado por un
serpentín en el que se separan y reciclan al reactor los sólidos arrastrados, en
tanto que el gas ya está listo para su tratamiento y/o utilización.
El gas obtenido es enfriado para ser sometido a un proceso de
desempolvado y purificación (eliminación de azufre, cloruros, etc.). Las cenizas
producidas contienen menos de un 2% de carbono, y se enfrían a la
temperatura de 70 ºC. Su sistema permite eliminar la práctica totalidad de las
dioxinas, bajando considerablemente halógenos y metales pesados, de forma
que la cantidad de residuos sólidos producida sea muy baja al no utilizar
aditivos, y sin producción de residuos líquidos.
84
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Figura 36: esquema de gasificación mediante la tecnología Lurgi
La situación de la gasificación de SRF/RDF en Europa no se encuentra
muy desarrollada aunque sí en Japón, y o bien no se encuentran
suficientemente probadas a escala industrial, o bien ni siquiera son rentables.
Aunque se ha intentado en repetidas ocasiones han terminado teniendo
problemas importantes técnicos y medioambientales, o no han sido rentables
como la planta de gasificación de Greve, cerca de Florencia (Italia), cuya
tecnología era la de Lurgi.
Una característica fundamental de la gasificación en Europa en la
actualidad es la baja capacidad de las plantas, que en todo caso es inferior a
las 100 000 t/a. Las plantas que llegaron a superar dicha cifra han cesado su
actividad debido a problemas económicos y medioambientales. Por ese motivo
los proveedores de tecnología suelen optar por la construcción a escala menor
e ir aumentando la capacidad mediante la adición de líneas (modularidad). Por
ejemplo, se estima que para alcanzar la capacidad de una planta de
incineración son necesarias de 4 a 8 plantas de gasificación.
La principal referencia en gasificación de SRF en Europa es la de Lathi
Energía a 100 km de Helsinki, en Finlandia, inaugurada a principios de 2013.
Tiene 160 MW (2x80) y está alimentada por 250.000 t/a de SRF. La ha
construido la empresa Metso Power OY.
Ventajas de la valoración de SRF/RDF
•
Permite la utilización de los ciclos combinados, que frente a los ciclos
convencionales de vapor, resultan más eficientes, pero no existen
aplicaciones de mediana potencia de estos ciclos combinados que
trabajen con gas de síntesis.
•
Es la forma más eficiente de utilizar los SRF/RDF para energía eléctrica.
•
Utiliza poco oxígeno.
•
Genera un gas de síntesis combustible que, una vez limpio, puede ser
utilizado en diferente lugar de donde se ha generado, a diferencia de la
incineración, ya que el calor que ésta produce no puede ser transportado
a grandes distancias.
•
Genera menos emisiones que la combustión directa.
85
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
•
No necesita altas temperaturas de proceso, aunque, aplicado a SRF/RDF,
se deben alcanzar en los gases los 850 ºC durante al menos 2 segundos
después de la última entrada de aire.
Inconvenientes de la valoración de SRF/RDF
•
Muchas tecnologías patentadas para utilizarlas con SRF/RDF, pero pocas
en aplicación comercial.
•
Los SRF/RDF deben tener buenas características, como alto poder
calorífico, baja humedad y poca cantidad de inertes, ya que lo contrario
disminuye el rendimiento de la gasificación y aumenta la producción de
alquitranes. No pueden contener sustancias peligrosas.
•
El material necesita un pretratamiento, concretamente deben ser triturados
para su homogeneización y reducción de tamaño para así favorecer los
mecanismos de transferencia de calor y reducir el calor residual en las
escorias.
•
Limpieza del gas de síntesis previa a su utilización, que es poco atractivo
desde el punto de visto económico.
•
La formación de hidrocarburos líquidos, tipo alquitranes, al enfriar el gas,
que necesitan ser eliminados del gas de síntesis antes de su
aprovechamiento.
•
Para plantas con la misma capacidad de tratamiento, el coste de puede
ser hasta un 30% superior al costo de las incineradoras y los costes de
operación son casi el doble.
•
Desventaja de escala para las plantas respecto a las instalaciones de
incineración, que son entre dos a cuatro veces mayores.
•
Requiere un buen control de la operación.
Plantas de pirólisis
La pirólisis es un proceso químico en el que se obtienen diferentes
productos al someter un material orgánico o con elevado contenido en carbono
a elevadas temperaturas en ausencia de oxígeno.
Al calentar los SRF/RDF, entre 300 y 800 ºC. que es la temperatura de
trabajo, en total ausencia de O2, la materia orgánica se descompone y se
obtienen tres fracciones cuya proporción depende de la composición de los
mismos, de la temperatura y de las condiciones en que se haya producido el
tratamiento:
a) Gas de pirólisis.
Se trata de un gas, con un valor calorífico entre 15 y 30 MJ/m³, con
compuestos volátiles de elevado poder calorífico. En él están presentes CO,
CO2, H2, CH4, C2H6, C3H8 y también C2H4, C3H6, C4H8 y C4H6 y otros
hidrocarburos gaseosos de elevado peso molecular.
La composición del gas depende en gran medida de las condiciones en
que se lleva a cabo la pirólisis. Si la velocidad de calentamiento y la
temperatura son elevadas, se favorece que la materia orgánica se volatilice y
que por tanto las proporciones de gas sean mayores.
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Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Este gas se puede gestionar de dos maneras diferentes:
•
Combustión. Debido a su elevado poder calorífico se quema para
producir energía en la cámara de combustión. Se trata de la opción
habitual en las plantas de pirólisis en Europa. Su beneficio frente a la
incineración convencional es que se necesita un menor exceso de
aire, con lo que el tratamiento de gases de combustión puede
realizarse con equipos más pequeños y mejora su rendimiento
energético.
•
Gasificación. Se gasifica con oxígeno o aire para obtener un gas de
síntesis que aumente la proporción de CO y H2 del gas de pirólisis.
Este proceso de pirólisis y a continuación gasificación se utiliza, por
ejemplo, en los procesos Thermoselect-JFE o Compact Power
estudiados anteriormente en el apartado de gasificación.
b) Aceite de pirólisis.
Esta fracción está constituida por compuestos orgánicos condensables,
como alquitranes, aceites, fenoles o ceras, que forman unos aceites con un
elevado poder calorífico y en teoría pueden utilizarse como combustible.
La fase líquida obtenida mediante condensación consta a su vez de dos
fases: una fase acuosa y una fase aceitosa viscosa que es necesario separar.
Una forma sencilla de separarlas es mediante centrifugación y decantación.
Se ha llegado a la conclusión de que la pirolisis de SRF/RDF para
obtener principalmente un líquido combustible no es viable económicamente en
comparación con otros esquemas de aprovechamiento energético, y no se
suele dirigir la operación hacia esta fracción, sino principalmente hacia la
formación de gas.
En la mayor parte de los casos, en las plantas de pirólisis de SRF/RDF,
no se llegan a condensar los aceites y se queman en la cámara de combustión.
c) Residuo sólido carbonoso.
Este material con elevado contenido en carbono se suele denominar
char y está compuesto por todos aquellos materiales no combustibles, los
cuales o bien no han sido transformados o proceden de una condensación
molecular con un alto contenido en carbón, metales pesados y otros
componentes inertes de los SRF/RDF.
El char obtenido a partir de SRF/RDF presenta un elevado contenido en
cenizas, lo que limita en parte su uso como combustible.
Debido a su composición y propiedades, el residuo sólido carbonoso que
se genera durante el proceso de pirólisis de SRF/RDF a escala industrial se
puede gestionar de tres maneras diferentes.
•
Combustión. Debido a su elevado poder calorífico se suele quemar
en la cámara de combustión para la producción de vapor y energía
eléctrica y como fuente de calefacción del reactor.
•
Gasificación. El material sólido generado se somete a un proceso de
gasificación con aire en proporciones subestequiométricas, con vapor
de agua o con oxígeno puro para la producción de gas de síntesis.
87
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Esta opción se aplica en los métodos que combinan pirólisis y
gasificación.
•
Valorización material. El residuo sólido puede tener propiedades
similares a las de coque y en algunos casos se comercializa, con lo
que supone una fuente de ingresos extra para la planta. No obstante,
el residuo de partida así como las condiciones en que se ha llevado a
cabo la pirólisis determinan los usos posteriores que pueda tener
este material dentro de la planta.
En la siguiente figura, se muestra un esquema de los diferentes
productos que se pueden obtener mediante pirólisis de los SRF/RDF en
diferentes condiciones de operación
Figura 37: diferentes vías de obtención de productos mediante pirólisis
Los procesos industriales de pirólisis se suele llevar a cabo en hornos
cilíndricos rotatorios donde se calienta el residuo en total ausencia de aire. La
fuente de calor necesaria para llevar a cabo la reacción puede ser un
combustible auxiliar, pero lo más habitual es que provenga del propio proceso,
puesto que se suelen quemar algunas de las fracciones obtenidas, que tienen
un elevado poder calorífico.
Los gases de combustión generados se encuentran a elevada
temperatura y se alimentan a la parte exterior del reactor como fuente de
calefacción.
88
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Figura 38: ejemplo de diagrama de proceso de planta de pirolisis
En los diversos métodos patentados actuales no se contempla el
aprovechamiento del gas de síntesis ya que se necesita la limpieza del mismo,
simplemente se quema el gas generado. Estas fracciones se queman en una
cámara de combustión con recuperación energética en caldera para la
producción de vapor y electricidad, similar a las utilizadas en incineración.
El funcionamiento general de los diferentes procesos industriales de
pilólisis patentados se puede apreciar en el siguiente esquema global, que son
bastantes similares unos a otros.
Figura 39: diferentes procesos de pirólisis de SRF/RDF patentados
Aunque existen diversos procesos patentados para la pirólisis de los
SRF/RDF, el utilizado industrialmente es el método ConTherm® que consiste
en la combinación de la pirolisis con la combustión del char, es decir,
coincineración con carbón de char y gas.
En la actualidad en Europa la única planta que lleva a cabo la pirólisis de
RDF, y además lo hace mediante este método, es la central térmica de
Kraftwerk Hamm-Uentrop, cerca de Dortmund (Alemania). Se trata de la mayor
línea de pirólisis de Europa y opera desde 2002. Los RDF con un elevado
poder calorífico alimenta a los reactores de hornos rotatorios con el método
89
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Contherm®. El sólido y el gas de pirólisis generados se queman en el horno
junto al carbón en la central térmica.
Ventajas de la valoración de SRF/RDF
•
La posibilidad de recuperar fracciones orgánicas, como por ejemplo el
metanol.
•
La posibilidad de generar electricidad usando motores de gas o turbinas
de gas para la generación, en lugar de calderas de vapor.
•
Reducir el volumen de los gases de combustión, para reducir el coste de
inversión en el tratamiento de gases de combustión.
Inconvenientes de la valoración de SRF/RDF
•
La tecnología no está ampliamente probada, tiene muchas tecnologías
patentadas, pero pocas en aplicación comercial.
•
Los SRF/RDF deben tener un contenido energético alto, baja humedad,
sin inertes, y se excluye el uso de plásticos halogenados como PVC.
•
Los gases de combustión han de someterse a un tratamiento posterior de
limpieza para reducir la concentración de contaminantes como partículas,
SO2, HCl, metales pesados y NOx, que deben estar por debajo de los
límites exigidos en la legislación, que es la misma que para la
incineración.
•
Necesita un pretratamiento de trituración de los SRF/RDF.
•
Para plantas con la misma capacidad de tratamiento, el coste de puede
ser hasta un 30% superior al costo de las incineradoras y los costes de
operación son casi el doble, aunque pueden variar de una instalación a
otra dependiendo de los residuos que se procesen.
•
Desventaja de escala para las plantas respecto a las instalaciones de
incineración, que son entre dos a cuatro veces mayores.
•
Requiere buen control de operación del proceso.
•
Requiere un mercado para el gas de síntesis, aunque este normalmente
se utiliza en una etapa posterior de combustión.
Plantas de gasificación por plasma
El plasma es una tecnología emergente de gasificación mediante plasma
y la posterior valorización del gas de síntesis obtenido.
El proceso se basa en la gasificación del SRF/RDF, para producir un gas
de síntesis formado, fundamentalmente, por CO, CO2, H2 y N2, que se extrae
por la zona superior del reactor. 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.
El gas de síntesis depurado se utiliza como combustible en motores de
gas, acoplados directamente a generadores de energía eléctrica.
El proceso de gasificación conduce a la formación de unas escorias
fundidas o vitrificadas, que se extraen por la parte inferior del reactor y que
90
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
aglutinan toda la fracción inorgánica de los SRF/RDF, lo cual es una ventaja
importante desde el punto de vista de gestión.
El plasma se considera el cuarto estado de la materia y está formado por
un gas a temperaturas muy elevadas (5.000 ºC – 10.000 ºC) cuyas partículas
se encuentran altamente ionizadas. La antorcha de plasma se puede obtener
de diferentes maneras, lo que va a dar lugar también a diferentes tipos de
plasma, en función de cómo se consiga la ionización del gas. Los métodos para
obtener el plasma pueden ser eléctricos o bien mediante ondas tales como
radiofrecuencias y microondas.
En las plantas comerciales de tratamiento de SRF/RDF el plasma se
obtiene principalmente mediante arco eléctrico. Para ello se establece una
fuerte diferencia de potencial entre dos electrodos, el gas entre ambos se
ioniza y a continuación se inyecta un gas que hace que dicho arco se
transforme en una antorcha que se encuentra a las elevadas temperaturas
mencionadas con anterioridad. En todo caso va a ser necesario el aporte de
gas como N2, aire, vapor de H2O, CO2, Ar u otros gases, que mantenga la
antorcha de plasma encendida.
Como se puede comprobar, el plasma no es un proceso en sí mismo,
sino que se trata de un elemento que permite llevar a cabo otros procesos en
función de las proporciones de O2, lo que da lugar a pirólisis, gasificación o
incineración. Los actuales métodos de tratamiento con plasma de SRF/RDF
buscan la gasificación, pero debido a las particularidades del plasma este tipo
de gasificación es un poco diferente a la convencional. La antorcha es por una
parte un elemento activo, es decir, destruye los contaminantes y vitrifica los
residuos, y por otra una fuente de energía que determina la temperatura de
operación en función del diseño del reactor.
Figura 40: esquema de un reactor de gasificación con plasma
91
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Como en el caso de la gasificación, en los procesos industriales existe
cierta variedad en cuanto a los métodos de tratamiento de SRF/RDF con
plasma en función de la empresa fabricante. No obstante, estos métodos se
pueden dividir principalmente en dos grupos:
•
Tratamiento directo de los SRF/RDF, en los que estos se tratan
directamente con la antorcha de plasma, con lo que en teoría se debería
conseguir la destrucción de los mismos y la obtención de un gas de
elevado contenido energético y de unos residuos sólidos vitrificados.
Figura 41: esquema de un reactor de gasificación con plasma mediante tratamiento directo
•
Gasificación y refino del gas con plasma. En este caso el tratamiento
tiene lugar en dos fases. En la primera se someten los SRF/RDF a una
gasificación convencional en lecho fluidizado u otro tipo de reactor y
posteriormente se trata el gas de síntesis en la antorcha de plasma. Los
equipos de gasificación convencionales dan un gas de síntesis de baja
calidad (alquitranes, partículas y otros contaminantes), que se
incrementa en este caso mediante el refino con plasma. De esta manera
se transforman gran parte de los compuestos que restaban calidad al
gas de síntesis y se obtiene un gas de síntesis de alta calidad que se
puede utilizar en motores o turbinas de gas para la producción de
electricidad.
92
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Figura 42: esquema de gasificación y refino con plasma de la empresa Plasco Energy Group
La gasificación con plasma no se ha aplicado industrialmente a los
SRF/RDF, con excepción de una planta en Ottawa (Canadá), por lo que la
experiencia en este caso se reduce en la mayoría de los métodos a plantas
piloto y plantas de demostración, como la de Castelgalí (Barcelona),
perteneciente a HERA Plasco, del grupo Plasco Energy Group, que ha
construido la planta de Ottawa.
Ventajas de la valoración de SRF/RDF
•
Se genera un gas de síntesis formado principalmente por CO y H2 que
normalmente es quemarlo para generar energía eléctrica en motores o
turbinas de gas que operan en ciclo combinado, lo que permite obtener
una elevada eficacia energética.
•
Se consigue una eficiencia de destrucción muy elevada (99,99%) y la
retención de los metales pesados en el residuo vitrificado es muy alta.
•
Las elevadas temperaturas garantizan la ausencia de dioxinas y furanos
y la disociación completa de los residuos tratados impidiendo la
formación de alquitranes.
•
Permite la limpieza del gas de síntesis antes de su inyección en la
turbina de gas, con lo que se reducen las emisiones a la atmósfera en
comparación con otras tecnologías como NOx < 100 ppm y eliminación
de SOx.
•
La producción energética neta por tonelada de residuo es mayor que en
las incineradoras, de 1,5 a 2,5 veces más que la que se produce en las
incineradoras de última generación. El rendimiento energético es
también mayor que en la gasificación.
•
Necesita un sistema de tratamiento de gases de menor tamaño y mucho
menos complejo que en otros casos.
93
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
•
Menor producción de CO2 que el resto de tecnologías de
aprovechamiento energético. Las emisiones de CO2 son un 5% más
bajas por kwh generado que en otros tratamientos.
•
El residuo vitrificado puede tener aplicaciones como material de
construcción, por lo que se produce un vertido nulo, aproximadamente
con una reducción en torno al 90 % en peso.
•
No se generan efluentes líquidos ni residuos sólidos diferentes de las
escorias vitrificadas.
•
Si no se utilizan SRF/RDF con altos PCI, y si se tiene como objetivo
alcanzar altos rendimientos energéticos, el proceso puede ser
complementado por carbón, neumáticos usados, u otros residuos de alto
poder calorífico tales como los plásticos.
Inconvenientes de la valoración de SRF/RDF
•
Tecnología en desarrollo por ser de última generación para SRF/RDF e
incluso residuos urbanos, y está en fase de pruebas.
•
Los altos rendimientos energéticos previstos no se encuentran avalados
por la experiencia.
•
Para obtener resultados convenientes, se precisan residuos con elevado
PCI, entre 3.500 y 3.900 kcal/kg, con una humedad baja, y escaso
contenido de residuos inertes.
•
Aunque la antorcha de plasma elimina gran parte de los contaminantes
orgánicos, no elimina los metales pesados que se encuentran en fase
gas y además se volatilizan aún más debido a las elevadas
temperaturas. Asimismo, el plasma no permite eliminar contaminantes
cuyas moléculas son más sencillas como HCl, HF, H2S.
•
El gas de síntesis contiene HCl y H2S que le impiden cumplir con los
requisitos de calidad para la combustión en motores y turbinas de gas.
Para cumplirlos es necesario someter el gas de síntesis a un tratamiento
de lavado que permita eliminar estos contaminantes. No obstante, los
equipos van a ser de menor tamaño que en incineración ya que el
caudal a tratar es mucho menor.
•
Desconocimiento de la tecnología por parte de los ciudadanos: a pesar
de ser una tecnología radicalmente distinta a la incineración parte de la
opinión pública puede presentarse contraria a la tecnología por tratarse
también de una alternativa de valorización energética.
•
Coste de inversión y explotación elevadas.
94
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
7.6.- Emisiones de gases de efecto invernadero ahorradas (GEI).
Desde el punto de vista medioambiental las emisiones de CO2 tienen
una importancia significativa. Su reducción representa un aspecto clave en el
uso de combustibles alternativos dentro de los compromisos adoptados por
los estados europeos para cumplir el protocolo de Kioto.
La Decisión 589/2007 de la Comisión, por la que se establecen
directrices para el seguimiento y la notificación de las emisiones de gases de
efecto invernadero de conformidad con la Directiva 2003/87/CE del
Parlamento Europeo y del Consejo, las emisiones derivadas de la combustión
de la fracción biomásica contenida en los SRF/RDF son consideradas
neutras en la contabilización de emisiones de GEI. Y como se sabe, estos
combustibles tienen un contenido biogénico medio de entre el 50 y el 60 %.
Por consiguiente, la valorización energética de los SRF/RDF ofrece un
alto potencial de reducción de las emisiones globales de gases de efecto
invernadero. Estos combustibles sustituyen a combustibles fósiles, evitando
sus emisiones directas de CO2 de origen fósil.
Además, si no se fabricasen estos combustibles, los residuos o
subproductos no reciclables de partida se destinarían a vertederos
produciéndose también emisiones de gases de efecto invernadero, y se conoce
que los vertederos son causantes del 3% de las emisiones de gases de efecto
invernadero. Se considera también que las emisiones generadas por los
SRF/RDF en su deposición en vertedero son de 0,91 t CO2 / t SRF/RDF.
Figura 43: reducción de las emisiones globales con la valorización en cementeras
Para calcular las emisiones ahorradas se necesita conocer las emisiones
de la combustión de los SRF/RDF que varían en función de la composición de
este, es decir, de su composición biogénica, que se consideran neutras en la
contabilización de emisiones de GEI. Para ello, se puede utilizar la norma UNEEN 15440:2012, referente a la determinación del contenido de biomasa de los
SRF, y por tanto, con esta norma se puede determinar qué emisiones se
pueden computar como cero en el sistema de comercio de emisiones. En la
norma se especifican tres métodos distintos de análisis, y concreta que el
resultado se deberá expresar en relación a la masa, al contenido energético o
al contenido de carbono del SRF. La norma también incluye una relación de
materiales considerados neutros en emisiones de CO2.
95
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Además, es necesario conocer el combustible que se pretende sustituir
por SRF/RDF, y calcular la emisión de CO2 del este y de los SRF/RDF.
Para calcular la emisión de CO2, es necesario conocer para ambos
combustibles cuál es su poder calorífico inferior y su factor de emisión CO2, y
con la emisión de CO2 ya se puede calcular directamente las emisiones
ahorradas.
A continuación se va a realizar un ejemplo práctico del cálculo de las
emisiones ahorradas y de la tonelada de GEI evitada sustituyendo coque del
petróleo, el combustible más habitual a sustituir, por una tonelada de SRF/RDF.
Para ello, se necesita como el poder calorífico inferior y el factor de
emisión CO2 del coque del petróleo y del SRF/RDF, y calcular la emisión de
CO2, que se realiza multiplicando ambos valores, y dando lugar a un valor de
3,16 tn CO2 / tn de coque y 0,752 tn CO2 / tn de SRF/RDF respectivamente.
Estos valores se pueden apreciar en la siguiente tabla:
*Sin contabilizar las emisiones debidas al carbón biogénico contenido en el SRF/RDF, que se considera cero.
Tabla 20: comparativa de emisiones de CO2 asociadas a la quema de coque y de SRF/RDF.
De ello se deduce que cada 1.000 kg de SRF/RDF pueden sustituir 520
kg de coque. Si se quiere calcular la cantidad de GEI ahorradas por t de
SRF/RDF, se puede calcular de la siguiente manera: 0,520 x 3,16 – 1 x 0,752 =
0,891 t CO2 ahorradas / t de SRF/RDF.
Pero hay que tener en cuenta que además el SRF/RDF tiene un
contenido promedio de un 50-60 % de procedencia biogénica. Si consideramos
un porcentaje de un 50%, las emisiones de CO2 serían 0,376 t CO2 / t de
SRF/RDF debido a que la mitad de la emisión no se contabilizaría. Por tanto, la
cantidad de GEI ahorradas por t de SRF/RDF serían: 0,520 x 3,16 – 1 x 0,376
= 1,267 t CO2 ahorradas / t de SRF. Y si se considera un porcentaje de un 60
%, serían 1,342 t CO2 ahorradas / t de SRF/RDF.
El precio de la tonelada de CO2 es de 4,51 € tomando como referencia
la bolsa de SENDECO2 a fecha 30 de agosto de 2013, por lo que el beneficio
de la tonelada de GEI evitada será en el mejor de los casos: 1,342 x 4,51 =
6,052 € / t de SRF/RDF, y en el peor de los casos 1,267 x 4,51 = 5,714 € / t de
SRF/RDF.
96
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
8.- Situación en Europa.
En el ámbito europeo, existe un importante sector industrial muy
diversificado que produce y utiliza SRF/RDF a partir de residuos sólidos
diversos, incluyendo cada vez más, residuos urbanos cuya producción también
está bastante extendida en toda la UE.
Los países europeos en los que la producción de los SRF/RDF está más
arraigada son Alemania, Austria, Finlandia, Italia, Holanda y Suecia. En Bélgica
y en el Reino Unido está en proceso de consolidación.
La demanda de esta clase de combustibles en la UE se está
incrementado constantemente debido al creciente coste de los combustibles
fósiles, al aumento de los costes de la gestión de los residuos y, más
recientemente, al reconocimiento de que estos combustibles contienen, por lo
general, una alta proporción de biomasa y que es elegible como fuente de
energía renovable, según la interpretación de la Directiva 2001/77/CE, relativa
a la promoción de la electricidad generada a partir de fuentes de energía
renovables.
El principal sector demandante es el cementero y cada vez están
tomando más peso las centrales térmicas convencionales, básicamente, las
alimentadas por carbón pulverizado. Otras aplicaciones son las incineradoras
de SRF/RDF con recuperación de energía, y en menor medida están
empezando a utilizarse las calderas de las plantas industriales específicas de
pasta o papel y los altos hornos de las acerías, y la gasificación. Por último, la
pirolisis y el plasma no acaban de arrancar.
Aunque el principal uso de los SRF/RDF en Europa es la sustitución de
combustibles fósiles en la industria del cemento, en algunos países, como
Alemania, el consumo en centrales de producción de energía ya sobrepasa el
consumo en cementeras, en Reino Unido se consumen sobre todo en
incineradoras para la generación de electricidad, y en Finlandia y otros países
nórdicos se consumen para la producción de calor en industrias y en plantas de
district heating (que aprovechan el calor para uso residencial), y en la industria
papelera.
Los SRF/RDF utilizados para la producción de cemento alcanzan
porcentajes muy elevados de sustitución de combustibles tradicionales, por
encima del 25% en Alemania, Austria, Francia y Bélgica, por encima del 35%
en Suiza, y en otros países, como Reino Unido e Italia presentan porcentajes
inferiores de sustitución, entre el 4% y el 10%.
La producción de SRF/RDF en Europa aproximada fue de unos 3
millones de toneladas en 2001, 12 millones de toneladas en 2008 y
actualmente está por encima de los 14 millones de toneladas y se
comercializaron en forma de copos o pelusas, pellets o briquetas. La previsión
para el 2015 es de 16,5 millones de toneladas, y a largo plazo entre 24 y 41
millones de toneladas.
En la UE, durante el año 2005, la producción de SRF/RDF de cada país
y su uso final se puede apreciar en la siguiente tabla:
97
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Tabla 21: datos de producción y consumo de SRF/RDF en diferentes países de la UE en 2005
La producción de cada país de SRF/RDF en el año 2005 se puede
apreciar en el siguiente gráfico:
Gráfico 4: datos de producción de SRF/RDF en diferentes países de la UE en 2005
Con respecto a la producción de SRF/RDF, esta es relativamente
elevada en aquellos países con altos niveles de separación y reciclado, ya que
las actividades de reciclado generan residuos no reciclables de alto valor
energético.
98
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Alemania es el país europeo con una mayor producción de SRF/RDF.
De los 12 millones de toneladas de SRF/RDF producidas en Europa en 2008,
un 47 % fueron producidas en Alemania. Su elevada producción ha producido
una competición creciente entre los distintos tipos de instalaciones de
valorización energética, incineradoras, coincineradoras, etc.
La distribución de la producción de SRF/RDF de 2008 por países de la
UE se puede apreciar en el siguiente gráfico:
Gráfico 5: porcentaje de producción de SRF/RDF en Europa en 2008 según ERFO.
En lo que respecta al origen de los SRF/RDF, se estima que en 2004,
entre un 45 % y un 49 % de los SRF/RDF consumidos en la UE se produjeron
a partir de residuos municipales, incluidos los residuos recogidos en masa
tratados y los residuos recogidos selectivamente, seguidos por los residuos de
la construcción y de demolición, un 31 % del total.
El origen de los SRF/RDF en diferentes países de la UE es el siguiente:
•
En Finlandia, los SRF/RDF son producidos a partir de residuos
domésticos de recogida selectiva, residuos comerciales, residuos de la
industria y de la construcción y de demolición.
•
En Holanda, los SRF/RDF son principalmente producidos a partir de la
fracción papel recogida segregadamente y de plástico de residuos
domésticos. También está extendida la utilización de lodos de
depuradora, disolventes y harinas cárnicas.
•
En Austria, Alemania e Italia, los SRF/RDF son mayoritariamente
producidos en plantas de TMB de diferentes flujos residuales (RSU,
residuos de madera, residuos comerciales, residuos industriales, lodos
de depuradoras, etc.).
•
En Alemania e Italia, además de las plantas de TMB también existen las
plantas de biosecado.
•
En el Reino Unido, los SRF/RDF son producidos o bien por el procesado
mecánico de RSU o de las fracciones secas de fracciones recicladas
99
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
que no pueden ser reprocesadas por las empresas recuperadoras.
También se puede encontrar algunas plantas de biosecado.
•
En el caso de Francia y Dinamarca se producían a partir de RSU, pero el
desarrollo industrial ha dado lugar a que la producción de los SRF/RDF
a partir de residuos industriales se ha desarrollado ampliamente.
La demanda de SRF/RDF en Europa no ha parado de crecer en los
últimos años, y la demanda por parte de la industria de cemento, del acero y de
la generación de energía está en aumento. Hay varios factores que influyen en
esta tendencia, entre los cuales destacan los siguientes:
•
•
•
•
•
•
La Directiva 1999/31/CE, sobre vertido de residuos, que fija objetivos de
reducción de los residuos biodegradables destinados a vertedero. Ello ha
llevado a varios países y regiones a aprobar leyes que prohíben el vertido
de residuos biodegradables y/o de residuos sin tratamiento previo13.
La Directiva 2000/76/CE, de incineración de residuos, que prevé la
coincineración de residuos.
La Directiva 2009/28/CE, relativa al fomento del uso de energía
procedente de fuentes renovables, que considera la fracción
biodegradable de los residuos como fuente renovable de energía.
La Directiva 2003/87/CE, por la que se establece un régimen para el
comercio de derechos de emisión de gases de efecto invernadero en la
UE, que permite a las industrias vender los derechos de emisión no
utilizados y la Decisión de la Comisión de 29 de enero de 2004, que
permite considerar las emisiones derivadas de la fracción de biomasa de
residuos municipales e industriales como cero.
Los costes crecientes de la energía y el consiguiente interés por la
sustitución de combustibles fósiles.
El desarrollo de estándares europeos para los SRF y la posible condición
de fin de residuo para los SRF, que facilitarían su consumo.
Según ERFO, los factores determinantes para el desarrollo de los
SRF/RDF no han sido los mismos en todos los estados. Así, a pesar de que
todos ellos han tenido que confrontar la subida de precio de los combustibles,
que incluye el coque de petróleo, y una variable disponibilidad de otros
combustibles alternativos como neumáticos, harinas cárnicas o residuos
peligrosos, los factores específicos que han empujado el uso de SRF/RDF en
cada país han sido los siguientes:
Alemania: prohibición del vertido de residuos y estrategia de gestión de
los recursos.
Reino Unido: decisión política y dificultad para obtener permisos de
incineración. Aumento del impuesto sobre el vertido de residuos.
Italia: legislación que otorga a los RDF la condición de producto.
Holanda: prohibición de vertido de residuos.
Bélgica: demanda por parte de las cementeras.
13
En Flandes (Bélgica), por ejemplo, rige desde el año 2000 una prohibición sobre el vertido de residuos
biodegradables y de residuos no tratados. En Francia se aplica también una prohibición sobre el vertido de residuos no
tratados.
100
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
España: demanda por parte de las cementeras.
Si se toma Alemania como referencia, tal y como aparece en el gráfico
siguiente, la posible evolución del consumo de SRF/RDF haría que en un futuro
las cementeras dejaran de ser sus principales consumidoras y tomaran
protagonismo las plantas de generación de electricidad y otras plantas
industriales de fabricación o transformación de productos que consuman una
gran cantidad de energía en sus procesos.
Gráfico 6: evolución del consumo de SRF en Alemania por tipos de instalación, 2000-2010
En cuanto a la condición de fin de residuo, en el contexto de los criterios
establecidos por la Directiva Marco de Residuos, el Centro Común de
Investigaciones de la Comisión Europea está llevando a cabo análisis de varios
flujos de residuos candidatos a ser considerados fin de residuo, entre ellos los
SRF/RDF, y está desarrollando criterios para determinar la condición de fin de
residuo en base a casos de estudio.
Las perspectivas de consumo de SRF/RDF son al alza. Algunas
industrias consumidoras de SRF/RDF, ya están llevando a cabo acuerdos
comerciales con empresas gestoras de residuos con el fin de asegurar el
suministro de SRF/RDF y un precio estable del mismo.
Se espera que el consumo de SRF/RDF crezca sobre todo en Alemania,
Bélgica, Italia, Francia, España y el Reino Unido en los próximos años.
La evolución del consumo de SRF/RDF dependerá, en gran parte, de la
evolución del precio de los combustibles fósiles y de la evolución del mercado
de emisiones de CO2, que determinarán el precio de emisión, así como las
políticas de residuos.
Mercado.
Existe un mercado establecido de SRF en Alemania, Finlandia e Italia,
que aprobaron sus propios estándares (estudiados anteriormente), mientras
que este mercado está en desarrollo en Holanda, Bélgica y Reino Unido.
Además, existe un ambicioso plan de desarrollo para España y Francia.
101
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
En la mayor parte de los casos el mercado es sobre todo local, aunque
se espera que en el futuro esto cambie y que el mercado agrupe diversos
países de la EU.
Actualmente en Europa, el precio de los SRF/RDF es inestable y se ve
muy influenciado por:
-
El desarrollo tecnológico y el coste de producción.
-
La competencia entre usuarios.
-
El desarrollo de plantas de incineración.
-
La clasificación de las incineradoras como plantas de valorización o de
eliminación.
-
Los requisitos de calidad.
Según ERFO, el precio de los SRF/RDF depende tanto de la cantidad
como de la calidad del producto suministrado. Concretamente en Alemania los
SRF/RDF se cobran a las cementeras cuando tienen un elevado poder
calorífico, es decir, más de 20 MJ/kg, por lo su mercado se puede considerar
sólo para los SRF/RDF de alto poder calorífico, que normalmente son SRF.
Para los SRF/RDF con poder calorífico inferior, los productores de SRF/RDF
los suministran a un coste cero, e incluso tienen que pagar a los consumidores
para que los acepten en sus instalaciones, a un precio de entre 17 y 25
euros/tonelada.
Se espera que el precio de los SRF/RDF se estabilice a niveles
atractivos para los potenciales consumidores cuando el mercado se expanda y
aglutine diversos países de la UE.
El desarrollo del mercado de SRF/RDF en diversos países de Europa
como Alemania, Noruega, Italia, Francia, Bélgica, Holanda y Grecia es el
siguiente:
El mercado en Alemania tuvo un fuerte desarrollo entre 2005 y 2012
debido a la reglamentación TASI de 2005, en la que se limitaba el vertido de
materia orgánica y materias combustibles, además de la fuerte demanda de
cementeras y sobre todo de unidades de valorización energética dedicadas a
los SRF/RDF para necesidades industriales, lo que ha traído como
consecuencia que exista un déficit entre la producción y el consumo de
SRF/RDF, siendo este último mayor. Se estima un consumo mayor de 11
millones de toneladas de SRF/RDF en 2012.
En Noruega está el mercado poco desarrollado, y fue impulsado por una
aceptación social de la valorización energética a partir de SRF/RDF y la
elevación de tasas en el uso de los vertederos. Se utiliza principalmente en
cementeras y alimentación energética de calefacciones urbanas.
En Italia, el mercado es bastante maduro, y fue impulsado por una
reglamentación específica con una definición precisa del “RDF”, es decir, una
especificación clara de los RDF para el productor y para el valorizador, y una
tarifa de electricidad especificada producida a partir de estos RDF muy
elevada, 220 €/MWh. Debido a que la producción es mayor que el consumo, la
diferencia se lleva a vertedero, por lo que el mercado de la producción de RDF
102
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
está estancado y se están construyendo unidades de valorización dedicada a
absorber los RDF que van a vertedero.
En Francia el mercado es muy reciente, e impulsado por normativa
específica interna que requería una reducción del 15% hasta 2012 de la parte
de los residuos vertidos o incinerados, un aumento de las tasas de entrada a
vertederos e incineradoras (fundamental) y unos objetivos ambiciosos de
reciclaje de materia orgánica del 35 % en 2012 y 45 % en 2015. Además se ha
producido un desarrollo de la producción de SRF/RDF principalmente en los
residuos industriales.
En Bélgica y Holanda el consumo de SRF/RDF se ha impulsado por
normativa específica interna que limitaba el vertido de cualquier residuo con
más de 6 MJ/Kg.
En Grecia, se está produciendo SRF/RDF pero no se están autorizando
las cementeras para consumirlos, lo que ha dado lugar a que las productoras
enfoquen su negocio a la exportación.
103
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
104
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
9.- Situación en España.
9.1.- Mercado.
En España no existe un mercado consolidado de SRF debido a diversos
factores, el principal de los cuales es la necesidad de establecer un marco
normativo adecuado que impulse a las empresas implicadas en la gestión de
residuos y a los consumidores finales a establecer los mecanismos necesarios
para que el uso del SRF sea una realidad.
Por tanto, no existe como tal una demanda de SRF producido bajo
especificación técnica CEN-TS-15359, sino una demanda emergente y
creciente de RDF que cumpla con los requisitos técnicos definidos por las
instalaciones de destino y los requisitos medioambientales definidos por el
Órgano Ambiental de la Comunidad Autónoma donde se ubica la instalación.
Aunque esta demanda de RDF, se está convirtiendo, debido a las nuevas
plantas de producción que se están instalando, en una demanda de SRF/RDF.
Hasta ahora, dicha demanda emergente de RDF se centra
principalmente en plantas cementeras, como sustituto, principalmente del
coque de petróleo, pero el potencial de mercado en el futuro está en el sector
de la generación de energía, y actualmente ya existen algunas plantas, una
planta termoeléctrica que utiliza 1.138 t/d de RDF y dos incineradoras con
recuperación de calor con capacidad de 850 t/d de RDF y de 430.000 t/a de
SRF.
El consumo de RDF en las cementeras españolas ha crecido de forma
muy importante durante los últimos años, pasando de ser nulo en 2007 a
111.794 toneladas en 2010. Este consumo representó el 4,29 % del total del
consumo de combustibles en peso en el año 2010, como se puede apreciar en
el siguiente gráfico.
Gráfico 7: consumo de RDF en toneladas en cementeras españolas y peso de los RDF con respecto al
total de combustible utilizado, 2007-2010, según oficemen.
El consumo de RDF en plantas cementeras en los últimos años
desglosado por Comunidad Autónoma se puede apreciar en la tabla siguiente:
105
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
CCAA
2007
2008
2009
2010
2011
Comunidad Valenciana
0
6.913
68.181
89.535
139.487
Cataluña
0
297
11.535
29.094
63.165
Castilla y León
0
0
0
547
538
Islas Baleares
0
0
0
256
922
Cantabria
0
0
0
0
858
Galicia
0
0
0
0
39
Totales anuales
0
7.210
79.716
119.432
205.009
Tabla 22: consumo total de RDF en toneladas por Comunidad Autónoma, según la Fundación Laboral del
Cemento y el Medio ambiente.
Por tanto, el consumo de RDF ha aumentado mientras que el consumo
total de combustible de las cementeras españolas ha decrecido de forma muy
importante a partir de 2008, como consecuencia del parón del sector de la
construcción. Y este aumento ha ido en detrimento del coque de petróleo y del
consumo de combustibles alternativos procedentes de residuos peligrosos,
como, por ejemplo, harinas y grasas animales y aceites usados, como se
puede apreciar en la gráfica siguiente.
Gráfico 8: consumo de combustibles no tradicionales en las cementeras españolas, 2006-2010, según
oficemen.
En España, como se ha comentado anteriormente en 2011 se utilizaron
205.000 t de RDF que generaron 3.400.808 GJ. Teniendo en cuenta que 3,6
GJ produce una tonelada de clínker, se han producido casi un millón de
toneladas de clínker a partir de RDF. Es probable que parte de esta cantidad
de RDF fuera SRF, pero no existe constancia documental.
Pero en los dos últimos años, de los cuáles aún no se tienen estadísticas,
han empezado a ponerse en servicio diversas líneas de fabricación para la
106
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
obtención tanto de SRF como de RDF y se han empezado a utilizar SRF/RDF
en algunas plantas cementeras que no lo utilizaban.
Además, también en el último año se han puesto en servicio dos nuevas
líneas de incineración alimentadas por SRF en la incineradora con
recuperación de energía en forma de electricidad de Son Reus Mallorca, en el
Parque de Tecnologías Ambientales de Mallorca, en Palma de Mallorca, de
Tirme S.A. Estas dos líneas nuevas tienen una capacidad de tratamiento
alrededor de las 430.000 t/a de SRF y están totalmente operativas desde el
verano del 2012. Es bastante destacable que en las Islas Baleares, en 2012 se
haya aprobado por parte del Parlamento de las Islas Baleares la importación de
SRF por parte de Tirme S.A., con el objeto de optimizar el uso de estas nuevas
líneas de incineración. Desde enero de 2013 ha empezado a llegar SRF desde
fuera de las Islas Baleares, concretamente desde Sabadell. Aunque por
diversos motivos, este traslado de SRF desde Sabadell se ha parado, se va a
retomar la importación de SRF desde otras plantas a partir de septiembre de
2013 y se espera importar alrededor de 40.000 t/a de SRF.
Para conocer el posible mercado español, se debe conocer el perfil ideal
tipo de una empresa demandante de SRF/RDF. Este sería el que reúna el
mayor número posible de las características recogidas en la siguiente tabla:
CRITERIO
CARACTERÍSTICA
JUSTIFICACIÓN
Tamaño
Mediana o gran empresa
Interesan los grandes consumidores, con los
que poder establecer un nº suficiente de
acuerdos de suministro a gran escala a medio o
largo plazo.
Sector/
proceso
Proceso térmico intensivo
en el consumo de recursos
energéticos
Procesos industriales con alto consumo de
combustibles convencionales que puedan ser
sustituidos por combustibles alternativos.
Gestor de
residuos
Empresa en disposición de
una autorización de gestión
de residuos no peligrosos
La empresa consumidora de SRF/RDF deberá
obtener la autorización de gestor de residuos.
Emisiones
Empresa afectada por el
comercio de derechos de
emisión de gases de efecto
invernadero (GEIs)
Estas empresas contarían con un incentivo
económico y medioambiental adicional para el
uso del SRF/RDF, dado que la fracción
orgánica biodegradable del mismo computa
como biomasa y por tanto, se considera neutra
a efecto de emisión de GEIs. En consecuencia,
los derechos de emisión ahorrados por la
empresa podrían ser comercializados.
Localización
Empresa ubicada
preferentemente en las
proximidades de la planta de
SRF/RDF
Los SRF/RDF provienen de residuos, y su
valorización energética constituye una
operación de gestión, por lo cual, en general,
todos los ámbitos territoriales distintos al de
origen de los residuos, pueden presentar
reticencias a la gestión de residuos de origen
externo, aduciendo el principio de proximidad,
así como un posible rechazo social.
Tabla 23: perfil de empresa demandante potencial de SRF/RDF
107
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
En España el uso futuro de los SRF/RDF dependerá en gran parte de la
voluntad de las administraciones, que son las que deben autorizar su consumo
en la industria a través de las autorizaciones ambientales. En el caso de que se
produzcan dichas autorizaciones, las empresas productoras de SRF/RDF verán
una oportunidad de negocio y previsiblemente impulsarán nuevos proyectos de
producción de SRF/RDF. Su uso también puede verse afectado por las
políticas de fomento de combustibles nacionales, como el carbón, que detraería
su demanda.
En el caso de que la administración no autorice el uso de SRF/RDF en la
industria puede ocurrir que los productores de SRF/RDF enfoquen su negocio a
la exportación, como está ocurriendo en Grecia.
Además, para la utilización de los SRF/RDF en los diferentes sectores
industriales depende tanto de la calidad y garantía de suministro por parte de
los productores como de la demanda por parte de los consumidores. Ambos
aspectos deben estar coordinados para que el mercado de los SRF/RDF pueda
desarrollarse.
La potencialidad de producción de SRF/RDF en España está
directamente relacionada con la evolución de la generación y gestión de los
residuos no peligrosos, especialmente de las fracciones resto de los residuos
urbanos.
En este sentido, los planes de prevención y las actividades de reciclado
pueden tener una relativa importancia, tanto por la reducción de la cantidad de
residuos a gestionar como por la calidad de los combustibles obtenidos.
9.2.- Productores y producción. Potencial de producción.
Productores y producción
En España el uso de SRF/RDF está en una fase muy preliminar,
existiendo pocas plantas de producción de SRF/RDF, y la mayoría de ellas
para su uso en plantas cementeras.
Sin embargo, son varias las administraciones públicas que se están
interesando por los SRF/RDF, por ejemplo, el Área Metropolitana de Barcelona,
que tiene la competencia del tratamiento de los residuos generados en todo su
ámbito, encargó en 2011 dos estudios para estudiar la viabilidad económica y
el impacto ambiental de la gestión del rechazo de sus plantas de tratamiento.
De hecho, dicho ente local está ya gestionando parte de este rechazo a través
de productores de SRF.
La demanda genera oferta, y cada vez son más los proyectos de
producción de SRF/RDF para los que se solicita autorización. Sólo en Cataluña
están autorizadas, a fecha abril de 2012, cuatro plantas de producción de
SRF/RDF (planta de Sanea en Constantí, Centro de Tratamiento del PI Zona
Franca, Ecoparque de Can Mata y Ecoparque de Els Hostalets de Pierola) con
una capacidad de producción de 240.000 t/año. Dado que el otorgamiento de
autorizaciones para plantas de producción de SRF/RDF está delegado a las
comunidades autónomas, no existen datos centralizados de autorizaciones en
trámite u otorgadas. Tampoco se han encontrado datos publicados para el
108
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
conjunto de España, de la capacidad de producción de SRF/RDF que se
encuentra actualmente en servicio o en tramitación.
Algunas plantas de producción de SRF/RDF son propiedad o están
promovidas por las mismas cementeras. Por ejemplo, la planta de Castillejo, en
Toledo para el grupo Cemex.
Las plantas de producción de SRF/RDF, de las que se tiene constancia
después de investigación individual de cada una de ellas, que se encuentran en
funcionamiento o que pretenden comercializar el SRF/RDF en España a
septiembre de 2013, junto con su capacidad de producción en su caso, son las
siguientes:
La planta de combustibles alternativos de Geocycle, en Albox, Almería
que trata alrededor de 50.000 t/a de residuos para obtener SRF. Estos
SRF se utilizan en los hornos de cementeras del grupo Holcim, como la de
Gador y la de Carboneras.
Planta de Sanea en Constantí, Tarragona, del Grupo Griñó Ecologic, de
obtención de RDF, e inaugurada en 2009. Actualmente en esa planta se
cuenta con una capacidad de procesamiento de 140.000 t/a. Este RDF se
utiliza en los hornos de cementeras para sustituir sus combustibles fósiles.
Tiene actualmente un contrato con varias cementeras del grupo CEMEX
(plantas de Alcanar, Buñol y Alicante) y fabrica para ellas Enerfuel.
Planta de RSU de Cervera del Maestre, en Castellón, inaugurada en 2011,
con una capacidad de 130.000 t de residuos al año y con preparación de
SRF.
Planta de Castillejo, en Yepes (Toledo), de la empresa CEMEX España
S.A., que ha puesto en servicio a finales de mayo del 2009 para la
obtención de SRF a partir de plásticos con el fin de obtener un producto
valorizable en los hornos de fabricación de cemento, con el tamaño
adecuado para su óptima combustión. La capacidad media de producción
de la instalación es de 15 t/h, aproximadamente 35.000 t/año.
Planta de reciclaje y compostaje de RSU de Onda, en Castellón, de la
empresa Reciplasa, donde se pretende producir alrededor de 70.000 t/a
de SRF.
Centro de Tratamiento integral de las Lomas, en los alrededores de
Madrid, que tratan 1.200 t de RSU diariamente para producir RDF que se
utiliza en una planta de recuperación energética existente en el mismo
centro para producir energía eléctrica. La alimentación a la planta de
recuperación energética es de 850 t/día de RDF.
Planta de residuos sólidos y reciclados de Crevillente, Abornasa, en
Alicante, que también produce RDF. De hecho, suministró enerfuel en
fase de pruebas a la fábrica de cemento de Cemex en Alicante. Se estima
que la producción de RDF es de 13.558 t/a.
Planta de Tratamiento Mecánico Biológico de Armulaza, en el Monte
Arraiz, Bilbao, diseñada para trata 180.000 t/a de RSU y con dos líneas de
producción de SRF, de 30 t/h, con la que se espera obtener hasta 57.776
t/a de SRF, el 32,10 % de la alimentación a la planta.
109
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
La empresa Cespa cuenta con seis instalaciones de preparación de RDF
con potencial para generar más de 325.000 toneladas. Estas instalaciones
son:
•
Centro de Tratamiento del PI Zona Franca de Barcelona que está en
funcionamiento desde septiembre de 2012. Tienen una capacidad de
tratamiento de 100.000 t/a y capacidad de producción de SRF de
aproximadamente 80.000 t/a. Las materias primas de rechazos son
industriales, rechazos de ecoparques y rechazos de plantas de
selección de envases. Su capacidad media de producción es de 20
t/h, y las características del SRF procesado hasta ahora son:
o PCI: 4.000 - 4.200 Kcal/Kg.
o Humedad: 10 - 15 % aproximadamente.
o Cloro: 0,5 % aproximadamente.
o Granulometría: < 30 mm.
•
Ecoparque de El Aceituno, en Toledo, inaugurado en 2012, y cuenta
con una planta para la obtención de SRF con una producción anual
estimada de 60.000 t/a, y un tratamiento de residuos de 250.000 t/a.
•
Planta de Tratamiento de residuos de Cañada Hermosa, en el
término municipal de Murcia, que tiene una planta de preparación
SRF con una granulometría inferior a 30 mm con una capacidad de
tratamiento de 20 t/h y una previsión de tratamiento de 60.000 t/a.
•
Ecoparque de Els Hostalets de Pierola (Barcelona), que está
equipado con tecnología para la producción de SRF/RDF con un
tratamiento mecánico-biológico de la fracción resto.
•
Centro de Tratamiento de Alginet (Valencia).
•
Ecoparque de Can Mata (Barcelona).
Reciclados Vicente Mallén, en Onda, Castellón, que tiene una instalación
de tratamiento de RSU y residuos industriales con capacidad para obtener
10 t/h de RDF.
En el complejo medioambiental de SOGAMA, en Cerceda (La Coruña), se
produce RDF estabilizado que alimenta la planta termoeléctrica del
complejo para generar energía eléctrica. El RDF tiene entre un 25-35 %
de humedad y se obtiene a partir de RSU.
Planta de fabricación de CDR en Castellbisbal (Barcelona) con una
capacidad de tratamiento de 45.000 t/año y una previsión de fabricación
de unas 30.000 t/año de CDR, que se valoriza en cementeras de grupo
Cementos Portland Valderrivas.
Planta de producción de RDF para SAICA-PROMSA en Barcelona.
La Planta Intercomarcal de Reciclaje de Sabadell (PIRSA), en Barcelona,
del grupo Everest produce SRF.
Planta de tratamiento de residuos industriales que Trans Sabater S.L.
tiene en Ribarroja del Turia, en Valencia, en la que se obtiene RDF.
110
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Planta de producción de SRF de Marcell Navarro i Fills en Llagostera en
Gerona.
Por último, en Portugal, la empresa Recivalongo con sede en el norte, en
la Zona do Grande Porto, proyecta y desarrolla los procesos, produce y
comercializa SRF. Está proyectado para producir 80.000 t/a de SRF. Esta
empresa, pretende abarcar no sólo el mercado del norte y centro de
Portugal, sino también el mercado español y en especial el de la
Comunidad de Galicia, por una cuestión de proximidad geográfica.
Potencial de producción
Según un estudio realizado por el Instituto para la Diversificación y
Ahorro de la Energía (IDAE) para la elaboración del Plan de Energías
Renovables 2011-2020 sobre el potencial de la valorización energética directa
de residuos, el potencial de producción de SRF/RDF a partir del tratamiento de
la fracción resto en España es de 1.217.031 toneladas, en el supuesto de que
todas las instalaciones de tratamiento de la fracción resto tuvieran la tecnología
para ello. Ello representa diez veces la cantidad de RDF consumida en las
cementeras españolas en 2010.
El Plan de Energías Renovables 2011-2020 también establece objetivos
crecientes de potencia instalada para el aprovechamiento de SRF/RDF en
incineradoras entre los años 2016 y 2020, como se puede apreciar en el gráfico
siguiente:
Gráfico 9: objetivos de potencia instalada para el aprovechamiento energético de SRF/RDF en
incineradoras, 2010-2020 según el Plan de Energías Renovables 2011-2020, según IDAE.
Por otro lado, el Instituto para la Sostenibilidad de los Recursos
(ISR) estima en 6,3 millones de toneladas anuales la producción teórica de
obtención de SRF/RDF, a partir de los diferentes flujos de residuos urbanos:
•
La cantidad total de residuos urbanos recogidos en las plantas de triaje y
compostaje existentes en España es del orden de 7,1 millones de
toneladas anuales. Es posible la obtención de SRF/RDF a partir de la
fracción seca separada de los residuos recogidos en masa en estas
111
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
plantas, mediante tratamientos mecánicos. Considerando un factor de
transformación potencial de residuos urbanos en SRF/RDF del 18%, la
producción máxima posible seria de 1.250.000 toneladas anuales de
SRF/RDF si todas las plantas de compostaje se modificaran para la
producción de SRF/RDF a partir de los rechazos.
•
De la misma forma, para las plantas de biometanización puede admitirse
un factor de transformación de residuos urbanos en SRF/RDF del 15%.
Como las plantas de biometanización en funcionamiento tienen una
capacidad total de unas 750.000 toneladas anuales, la producción
máxima de SRF/RDF en estas instalaciones seria del orden de 112.000
toneladas anuales.
•
Los vertederos controlados existentes en España reciben casi 15
millones de toneladas anuales de residuos no clasificados, en los que se
incluyen los rechazos de las plantas de triaje y compostaje y los de las
plantas de clasificación de envases. La incorporación de plantas de
biosecado a cada uno de los vertederos permitiría la obtención de casi
4,9 millones de toneladas anuales de SRF/RDF, suponiendo una
transformación del orden del 33% de residuos urbanos en SRF/RDF.
•
Finalmente, la cantidad de envases de plástico recogidos anualmente en
las plantas independientes de clasificación de envases ligeros
procedentes de recogida selectiva, es del orden de 350.000 toneladas
de los que se recuperaron unas 252.000 toneladas, según los datos de
la Memoria de Ecoembes 2007. El rechazo de casi 100.000 toneladas
puede ser transformado en SRF/RDF con un rendimiento medio del
50%, lo que supondría una aportación potencial de unas 45.000
toneladas anuales de SRF/RDF.
Tabla 24: estimación potencial máxima de obtención de SRF/RDF en España en toneladas anuales
realizada por el Instituto para la Sostenibilidad de los Recursos.
Pero la cifra indicada debe entenderse como un techo, debido a que no
toda la generación de SRF/RDF sería homogénea ni las probabilidades serían
las mismas para cada una de las corrientes señaladas.
Además, el potencial estimado por el ISR requiere, para su
materialización, una elevada inversión en las plantas de tratamiento de
112
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
residuos que hoy por hoy no está prevista. Por otro lado, no tiene en cuenta
que, a medida que las políticas de reciclaje se van implantando, el potencial de
producción de SRF/RDF disminuye, pues se reduce la cantidad recogida de
residuos mezclados.
La estimación potencial de SRF/RDF a partir de residuos urbanos por
comunidades autónomas se desglosa en la siguiente tabla:
Tabla 25: estimación de la generación potencial de SRF/RDF en toneladas anuales por comunidades
autónomas
Esta estimación se ha realizado aprovechando las infraestructuras de
gestión existentes, fundamentalmente de los rechazos de las actuales plantas
de tratamiento que se destinan a vertedero, que son las únicas instalaciones
que tienen interés, y teniendo en cuenta lo siguiente:
•
La potencial generación de los SRF/RDF a partir de los residuos
depositados directamente en los vertederos, que supondría casi 4,9
millones de toneladas anuales en plantas de biosecado, al tratarse de
una forma de gestión poco aceptable, no se ha tenido en cuenta en la
tabla, puesto que esas plantas de biosecado no existen en la actualidad,
y en caso de que se planteasen nuevas infraestructuras, estas irían
orientadas a una gestión que optimizara la recuperación total de los
113
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
residuos, es decir, mayor reciclaje y obtención de un SRF/RDF
estabilizado.
•
Las instalaciones de clasificación de envases ligeros tampoco se han
considerado, por su menor importancia cuantitativa.
•
No se han incluido las comunidades autónomas de Navarra, La Rioja,
Baleares y Canarias, por el escaso volumen de residuos generados.
La estimación de la generación potencial de SRF/RDF en Andalucía, se
puede desglosar por provincia y planta de compostaje en la siguiente tabla:
Tabla 26: estimación de la generación potencial de SRF/RDF en las plantas de compostaje en Andalucía
(toneladas anuales)
Otro estudio del cálculo del potencial de obtención de fracción
combustible contenida en los RSU en España, algo más simple, es el siguiente:
La fracción compostable supone el 42% del total de RSU, y se estima
una tasa de recuperación del 6% de metales férricos, madera, plásticos, papel
y cartón, etc., y un rechazo del 52%. También se estima que del rechazo
mencionado, el 69,61 % es susceptible de ser utilizado como SRF/RDF,
resultando un porcentaje de SRF/RDF respecto a la producción total de RSU,
del 36,2%.
Este porcentaje podría verse incrementado, si se considerase el rechazo
del cribado y separación balística del compost, que podría suponer entre un 3%
más, teniendo características asimilables a las del SRF/RDF potencial.
En base de una cifra de 25 millones de toneladas de RSU y el
porcentaje obtenido de fracción combustible, que alcanzaría un 40% de la cifra
global, se obtendría una cifra de 10 millones de toneladas, que tras su
adecuado procesamiento, (triaje, reducción de tamaño, secado, compactación,
etc), podría alcanzar la cifra de 7 millones de toneladas de los SRF/RDF.
114
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
9.3.- Usuarios.
El usuario principal de los SRF/RDF en España es la industria
cementera, como sustituto, principalmente del coque de petróleo, que es a su
vez la que más está apostando por este tipo de combustibles. Otros usuarios
que comienzan a crecer son las plantas termoeléctricas o las incineradoras con
recuperación de energía.
Respecto a la industria cementera, el Grupo Holcim, Lafarge, el Grupo
Cementos Pórtland Valderrivas y el grupo CEMEX han utilizado SRF/RDF en
sus instalaciones como sustituto de los combustibles tradicionales. Algunos de
los porcentajes de sustitución han sido importantes, como se ha comentado
anteriormente, concretamente en las plantas de Buñol en Valencia, Alcanar en
Tarragona, Alicante, Lloseta (Mallorca), todos ellos del grupo Cemex.
Además, la tendencia de las fábricas cementeras en España es la de
utilizar combustibles alternativos, y muchas de ellas, los SRF/RDF. Aunque no
existen estadísticas de las cementeras que utilizan SRF/RDF y mucho menos
de su porcentaje de sustitución, esta tendencia de la utilización de los
SRF/RDF se aprecia debido a que la mayor parte de ellas están autorizadas
mediante Autorización Ambiental Integrada para el uso de SRF/RDF como
combustible alternativo, como se puede apreciar en la tabla adjunta por
Comunidad Autónoma, en total 22 en el año 2011:
Comunidad Autónoma
Fábricas cementeras
Andalucía
Carboneras, Gádor, Jerez de la Frontera, Málaga
Asturias
Aboño
Cantabria
Mataporquera
Castilla la Mancha
Villaluenga de la Sagra
Castilla y León
Venta de Baños, la Robla
Cataluña
Alcanar, Montcada i Reixac, Sant Vicenç dels Horts,
Santa Margarida i els Monjos, Vallcarca
Comunidad Valenciana
Alicante, Buñol, Sagunto
Galicia
Oural
Islas Baleares
Lloseta
País Vasco
Añorga, Arrigorriaga, Lemona
Región de Murcia
Lorca
Tabla 27: fábricas cementeras con Autorización en el uso de SRF/RDF como combustible alternativo en
2011, según la Fundación Laboral del Cemento y el Medio ambiente.
115
Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
Por otro lado, tal y como se ha comentado anteriormente, existe una
central termoeléctrica, con dos líneas de incineración que consumen 569 t/d
RDF, cada una de ellas para producir electricidad. Concretamente se trata de la
central termoeléctrica de la Sociedad Gallega del Medio Ambiente (SOGAMA),
situada en la localidad de Cerceda, en la provincia de La Coruña, que consume
todo el RDF que se produce en el complejo medioambiental de SOGAMA para
producir 50 MWh de potencia eléctrica.
Además, existen dos incineradoras con recuperación energética que
utilizan RDF como alimentación a la incineración. Una de ellas es la del Centro
de Tratamiento integral de las Lomas, en Valdemingómez, en los alrededores
de Madrid y la otra, la ampliación de la incineradora de Son Reus, en Mallorca.
La incineradora del Centro de Tratamiento integral de las Lomas trata
850 t/día de RDF con un poder calorífico de 2.470 Kcal/Kg, para obtener
energía eléctrica, con una potencia instalada de 29 MWh, y tras deducir
consumos internos, la producción exportada es de unos 22 MWh. La
ampliación de la incineradora de Son Reus, en Mallorca, de Tirme S.A., que
está operativa desde verano de 2012, tiene dos nuevas líneas de incineración y
una capacidad de tratamiento alrededor de las 430.000 t/a de SRF, generando
28 MWh añadidos a los 23 MWh que ya tenía, pero en las líneas antiguas
utiliza RSU en vez de SRF.
Existe una tercera incineradora, la de Sant Adrià de Besòs (Barcelona),
que hace tiempo está adaptando sus instalaciones para la recepción y
valorización de RDF, concretamente sus tres líneas de incineración tipo parrilla
por una más moderna que incluya refrigeración por aire y agua lo que supondrá
importantes mejoras en la transmisión de calor, aumentando así su generación
y consiguiendo un incremento en la producción de energía. Pero no se tiene
constancia de que esté ya en funcionamiento.
Por último, indicar que el Instituto para la Sostenibilidad de los Recursos
(ISR) cifra en 5 millones de toneladas anuales el potencial de consumo de
SRF/RDF en España. Esta cantidad incluye las cementeras y otros sectores
industriales.
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Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
10.- Conclusiones
Los SRF/RDF son combustibles preparados a partir de residuos para ser
valorizados energéticamente en instalaciones de incineración y coincineración,
y que se presentan como una alternativa al depósito de residuos en vertedero.
La diferencia básica entre ambos es que mientras los SRF cumplen con
la clasificación y especificaciones establecidas en la norma EN 15359, los RDF
no cumplen con ninguna norma.
Entre sus ventajas de utilización se encuentran la reducción del uso de
fuente de energía no renovable, ahorro económico, reducción de las emisiones
de gases de efecto invernadero, evita el depósito de residuos en vertedero
recuperando la energía que contienen los residuos, y la posibilidad de recibir
primas por la producción de energía en régimen especial.
Ambos se pueden obtener a partir de residuos industriales mediante
tratamiento mecánico y a partir de RSU mediante tratamiento biológicomecánico o tratamiento mecánico-biológico. La producción de los SRF/SRF se
lleva a cabo mediante la eliminación de materiales no combustibles y de bajo
PCI, eliminación de metales férricos y no férricos, de cloro y metales pesados,
reducción de la humedad, adecuación de su granulometría y la densificación en
caso de ser necesaria.
Se pueden utilizar los SRF/RDF en cementeras, centrales térmicas
convencionales, plantas industriales, incineración en hornos con recuperación
de energía, gasificación, pirólisis y plasma.
En Europa existe un importante sector industrial muy diversificado que
produce y utiliza SRF/RDF, sobre todo en Alemania, Austria, Finlandia, Italia,
Holanda y Suecia. La producción actual de SRF/RDF está por encima de los 14
millones de toneladas año y se espera que a largo plazo esté entre 24 y 41
millones. Se utilizan sobre todo en la industria cementera, aunque el consumo
en centrales de producción de energía en algunos países como Alemania ya ha
superado al consumo en cementeras. Solo existe un mercado local de SRF en
Alemania, Finlandia e Italia.
En España no existe un mercado consolidado de SRF sino una
demanda emergente y creciente de RDF que cumpla con los requisitos
técnicos definidos por las instalaciones de destino. Dicha demanda se centra
principalmente en la industria cementera, cuyo consumo en 2010 fue de
111.794 toneladas, pero el potencial de mercado en el futuro está en el sector
de la generación de energía. De hecho, existen en España dos plantas de
generación de energía, una termoeléctrica y dos incineradoras con
recuperación de calor que utilizan SRF/RDF.
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Combustibles Sólidos Recuperados y Combustibles Derivados de Residuos
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