Gasificación de residuos sólidos urbanos: Otra alternativa de aprovechamiento energético

Por:
M.Sc. Natalia Alexandra Bohórquez Toledo. Líder Grupo de Investigación GRIIV
Mg. Andrés Felipe Murcia Patiño. Investigador Grupo GRIIV
Esp. Judith Carolina Jaimes Velandia. Investigador Grupo GRIIV

Continuando con el acercamiento a las tecnologías para el aprovechamiento energético de los residuos sólidos urbanos desde el Grupo de Investigación en Ingeniería Verde – GRIIV del programa de Ingeniería Ambiental se continua relacionando los procesos alternativos para el tratamiento energético de los residuos sólidos que se generan en Bucaramanga y el área metropolitana con miras a dar una solución a la problemática que actualmente se presenta por la imposibilidad de disponer los residuos sólidos.

En el marco de las tecnologías para el tratamiento de residuos sólidos urbanos, con fines de aprovechamiento energético, se encuentra la gasificación que es un proceso en el cual se convierte la mayoría de las porciones orgánicas de los Residuos Sólidos Urbanos – RSU en gas de síntesis, también conocido como “syngas”. El gas de síntesis generado a partir de la gasificación de RSU contiene cantidades significativamente menores de Material Particulado-MP y otros componentes que contribuyen en la contaminación del aire. Además, este gas de síntesis mejora las eficiencias termodinámicas de las turbinas de gas y los motores de gas que lo utilizan. Por tanto, la gasificación de RSU puede ser más eficiente y limpia que la incineración de RSU. (Seong-kyun & Kwon, 2022)

La gasificación es un proceso termoquímico que se puede utilizar para convertir cualquier material carbonoso en gas de síntesis, siendo en su mayoría CO y H2. A gran escala, la gasificación se realiza con mayor frecuencia de manera auto térmica (Shahabuddin et al, 2020). Asimismo, la gasificación puede considerarse como un proceso de calentamiento para transformar las moléculas grandes en forma sólida en moléculas pequeñas gaseosas en ambientes pobres o libres de oxígeno (Duu-Jong, 2022). Generalmente, en estos procesos se controlan variables como relación H2/CO para que el gas producido sea adecuado para la síntesis de hidrocarburos líquidos, así como la temperatura de gasificación que se encuentra entre los 800°C y 1200°C que permiten optimizar el proceso. (Tamayo-PachecoI, 2020).

Entre los pre- tratamientos necesarios para la implementación de procesos de gasificación se encuentran el tratamiento mecánico y biológico (Stapf et al., 2019). El tratamiento biológico incluye bioestabilización y compostaje, en estudios realizados con la implementación de las técnicas biológicas de pretratamiento se han obtenido resultados favorables al reducir la formación de coque y alquitrán al tiempo que se aumenta el rendimiento del gas de síntesis (Fang, 2008, Tanksale et al., 2007).

La biomasa y los residuos sólidos también pueden pretratarse utilizando técnicas químicas para cambiar las propiedades orgánicas e inorgánicas de la materia prima lo que permite mejorar los rendimientos de los procesos de gasificación. (Shahabuddin et al, 2020). Dentro de los diferentes procesos de gasificación se encuentran gasificación por plasma, gasificación en lecho fluidizado, gasificación de agua supercrítica y gasificación por microondas en la cuales se controlan las diferentes variables para mejores productos; los cuales se encuentran desarrollados a diferentes escalas y aún en proceso de investigación. (Shahabuddin et al, 2020).

Las vntajas potenciales de los procesos de gasificación pueden incluir (Mutz, 2017): » Capacidad para producir diferentes formas de energía y crear subproductos útiles; » Genera electricidad de manera más eficiente que simplemente quemar carbón, lo que reduce la cantidad de carbón necesaria para generar la misma cantidad de energía o combustible » Mayor generación eléctrica usando motores o turbinas de gas; Considerando que los residuos sólidos generados en Bucaramanga y demás municipios del área metropolitana contienen un porcentaje de residuos orgánicos cercano al 60% la incorporación de procesos de gasificación en el modelo de gestión de residuos sólidos podría considerarse viable. Lo anterior teniendo en cuenta que los tratamientos alternativos requieren integrar otras tecnologías para lograr su integralidad (Mutz, 2017). Además, y de acuerdo con lo mencionado en artículos anteriores en Colombia de acuerdo Ley 1715 de 2014, el país busca promover el desarrollo y la utilización de las Fuentes No Convencionales de Energía.

Por tanto, es importante que se estudien usos energéticos en la región como medio necesario para el desarrollo económico sostenible, la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero y la seguridad del abastecimiento energético (Ministerio de Minas y Energía, 2021). Finalmente, y en la revisión los procesos alternativos de aprovechamiento energético de residuos sólidos urbanos es importante mencionar la ventajas y desventajas que poseen (Mutz, 2017):

Ventajas –

 La recuperación del valor material de la fracción orgánica de los residuos sólidos. – Mayor generación eléctrica usando motores o turbinas de gas. – Menores volúmenes de gas de combustión después de la combustión.

Desventajas –

Alto costo de inversión inicial. – Debe existir un marco legal integral para la gestión de residuos considerando que un proyecto de aprovechamiento energético de residuos la legislación debe incluir altos estándares ambientales para emisiones al aire, agua y suelos, olores y ruido, al igual que requisitos de salud y seguridad. – Debe existir un régimen tarifario que permita su implementación.

En conclusión, el análisis de alternativas de aprovechamiento energético de residuos sólidos en el área metropolitana de Bucaramanga considerando un modelo integral de gestión de residuos se convierte en una opción viable que permita dar solución definitiva para la problemática actual que se presenta frente al cierre del sitio de disposición final.

Bibliografía

• Duu-Jong, L. (2022). Gasification of municipal solid waste (MSW) as a cleaner final disposal route: A mini-review. Bioresource Technology.
• Fang, Z., Minowa, T., Fang, C., Smith Jr, RL, Inomata, H. y Kozinski, JA (2008). Gasificación catalítica hidrotermal de celulosa y glucosa. Revista Internacional de Energía de Hidrógeno , 33 (3), 981-990.
• Ministerio de Minas y Energía, U. d. (Noviembre de 2021). Invierta y Gane con Energía, Guía práctica para la aplicación de los incentivos tributarios de la Ley 1715 de 2014. . Obtenido de https://www1.upme.gov.co/Documents/Cartilla_IGE_I
• Mutz, D. H. (2017). Opciones para el aprovechamiento energético de residuos en la gestión de residuos sólidos urbanos: Guía para los Responsables de la Toma de Decisiones en Países en vías de Desarrollo y Emergentes. . GIZ.
• Seong-kyun, S. K. (2022). Feasibility of non-thermal plasma gasification for a waste-to-energy power plant. Energy Conversion and Management. Shahabuddin, M., Alam, T. B., Bhaskar, B., & Thallada, P. G. (2020). A review on the production of renewable aviation fuels from the gasification of biomass and residual wastes. Bioresource Technology.
• Staph, D., Ciceri, G., Johansson, I. y Whitty, K. (2019). Pretratamiento de biomasa para bioenergía: Estudio de caso 3-Pretratamiento de residuos sólidos urbanos (RSU) para gasificación.
• Tamayo-PachecoI, J. J.-S.-C. (2020). Gasificación por plasma de residuos sólidos urbanos con requisitos de. Ingeniería Mecánica.
• Tanksale, A., Wong, Y., Beltramini, JN y Lu, GQ (2007). Generación de hidrógeno a partir del reformado catalítico en fase líquida de soluciones de azúcar utilizando catalizadores soportados en metal. Revista internacional de energía del hidrógeno, 32 (6), 717-724.
• Fuente imagen: https://www.freepng.es/png-lzdlc0/download.html