La pregunta candente: ¿se puede maximizar la valorización de los residuos mediante la cogeneración?

Suiza se encuentra entre las naciones del mundo con mayor índice de residuos per cápita producidos. Los que no se reciclan, alrededor del 50% de los residuos urbanos producidos, se valorizan mediante la cogeneración. Descubramos más sobre este proceso.

En la clasificación de la producción de residuos urbanos, Suiza se encuentra entre los peores países del mundo, con más de 700 kg de residuos per cápita producidos al año (artículo anterior : La política suiza de gestión de residuos, una mirada detrás de las cortinas de uno de los países más eficientes del mundo). Alrededor del 50% de estos residuos se reciclan y el resto se incinera; la energía producida se recupera en forma de electricidad y calor.

La fuente habitual de residuos que se incineran procede de los hogares, las oficinas, las pequeñas empresas, los patios y jardines, las instalaciones públicas y las carreteras. ¿Cuál es el recorrido de este material no deseado? Para explicarlo mejor, analizaré la situación en el Tesino, una región situada en el sur de Suiza, centrándome especialmente en la planta de conversión de residuos en energía situada en Giubiasco (más información aquí).

Composición de los residuos urbanos

Según las estadísticas, los residuos urbanos recogidos en Suiza tienen la siguiente composición

• 32% de residuos biogénicos
• 19% de materiales compuestos
• 17% de papel y cartón
• 13% de plástico
• 19% otros

Para explicarlo mejor, "residuos biogénicos" se refiere a los residuos orgánicos, por ejemplo, material de origen vegetal, animal o microbiano. Este término incluye numerosos tipos de residuos procedentes de diferentes sectores como la agricultura, la industria agroalimentaria, el consumo privado y la producción de energía. Los "materiales compuestos"
son materiales formados por al menos dos materiales diferentes que no pueden separarse manualmente. Un ejemplo es el Tetra Pack (el envase de la leche) que se compone de cartón, plástico y aluminio. Según la media suiza, el valor calorífico de los residuos es de unos 3,5 MWh por tonelada.

Planta de conversión de residuos en energía del cantón de Giubiasco

La planta fue diseñada para una potencia térmica de 67 MW, calculada para tratar 140'000 toneladas de residuos al año. Su objetivo es recuperar la energía contenida en los residuos mediante un sistema de cogeneración (caldera, turbina, generador) que utiliza el vapor producido por la combustión y lo transforma en energía eléctrica y térmica. Se introduce un flujo de aire forzado en la combustión para suministrar la cantidad necesaria de oxígeno y mantener la temperatura constante. No se añaden otros aditivos para alimentar el fuego.

Algunos datos:

• 2 líneas paralelas independientes de incineración
• La capacidad de eliminación de una línea es de unas 230 toneladas al día
• Tecnología de combustión de parrilla móvil
• Potencia térmica 2 x 33,5 MW
• Disponibilidad de funcionamiento 8'000h/año
• Recuperación y producción de electricidad 16 MW (nominal)
• Recuperación y producción de energía térmica de 10 MW a 30 MW térmicos
• Tratamiento de los gases de combustión en 4 etapas: electrofiltro, torre de lavado, catalizador, filtro de mangas

Producción de energía eléctrica

Los humos generados por la combustión de los residuos (con temperaturas superiores a 1000 °C) circulan desde el horno a través de la caldera. Los intercambiadores de calor del interior de la caldera recuperan el gran calor contenido en los humos. Gracias a los intercambiadores de calor, la energía térmica de los humos se transfiere al agua de entrada de la caldera, que se vaporiza. La caldera puede producir unas 39 toneladas por hora de vapor a 400 °C a una presión de 40 bares. El vapor así generado acciona una turbina que, acoplada a un generador, transforma la energía térmica en energía eléctrica. La electricidad producida se inyecta en la red eléctrica (unos 100.000.000 kWh al año), lo que equivale a las necesidades anuales de unas 23.000 familias (considerando un consumo medio de 4.500 kWh/año). Una parte se utiliza también para las necesidades eléctricas de la propia planta.

Producción térmica - Calefacción urbana

La calefacción urbana es un sistema de calefacción urbana que consiste en una red de tuberías, aisladas y enterradas, para la distribución de calor, en forma de agua caliente, producido por una única central. Este calor se distribuye a clientes residenciales, comerciales, hospitalarios, artesanales e industriales. El calor producido por la combustión de los residuos (calor residual) en los hornos de la central de residuos se utiliza para producir agua caliente a 105 °C.

Como medio de transferencia de calor, el agua calentada se transporta desde la planta hasta los edificios individuales mediante una estación de bombeo y una red de tuberías de acero de circuito cerrado aisladas y subterráneas. La red de calefacción urbana consta de dos tuberías contiguas y aisladas térmicamente, una de impulsión y otra de retorno.
Una vez que se llega al edificio, el calor se transfiere a través de un intercambiador de calor, que sustituye a la caldera, a la planta de distribución interna. En el intercambiador, la energía térmica se transfiere entre dos fluidos, haciendo que el agua caliente llegue al sistema doméstico para calefacción y uso sanitario gracias a la tubería de impulsión, y que el agua fría vuelva a la planta con la tubería de retorno, para ser calentada de nuevo. Todo ello sin cambiar los sistemas de distribución dentro del edificio.
La planta puede dar servicio a instalaciones situadas a varios kilómetros de distancia. La longitud del par de tuberías de la planta analizada, es de unos 20 km. La energía térmica recuperada es suficiente para calentar simultáneamente hasta 2'500 familias.

Escoria

Las escorias, que son los componentes que se resisten a la combustión, se recogen en un extractor situado a continuación del horno. La incineración reduce el volumen de los residuos en un 90% y su peso en un 75-80%, destruyendo los gérmenes patógenos. Las escorias, antes de su almacenamiento final en vertederos, se tamizan para extraer, y por tanto reciclar, los metales contenidos, con importantes beneficios medioambientales. El material recuperado (hierro, aluminio y acero inoxidable) supone aproximadamente el 11% de la cantidad de residuos.

Conclusiones

Somos una sociedad que produce cada vez más residuos. Lamentablemente, en la actualidad, no todos los residuos se reciclan. Como demuestra este ejemplo, los residuos que no se reciclan también pueden valorizarse y ello, por ejemplo, a través de la cogeneración. Aunque lo ideal sería prevenir y reducir la generación de residuos para generar una producción mínima o nula, no siempre es posible conseguirlo. Por lo tanto, maximizar el uso de los residuos, mejorar nuestras estrategias de reciclaje, así como garantizar una eliminación segura y respetuosa con el medio ambiente son implementaciones cruciales para nuestro sistema.

Referencias:

• Confederazione Svizzera, Ufficio Federale dell'ambiente UFAM (2016). "Smaltire i rifiuti, Illustrazione della situazione in Svizzera".
• Azienda Cantonale dei rifiuti. "Il termovalorizzatore" https://aziendarifiuti.assolo.net/Il-termovalorizzatore-83cc8700
• Teris SA. "Teleriscaldamento del Bellinzonese". http://www.teris.ch/page.asp?load=1&title=Home