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Gasificación de Residuos Sólidos: Una solución aplicable en Costa Rica Destacado

La forma en la cual se gestionan los residuos sólidos es un constante tema de discusión en todas las sociedades del mundo. Una gran cantidad de problemas se asocian con el inadecuado manejo de estos materiales, tales como pueden ser los problemas de higiene, la contaminación de agua y aire, generación de olores y la existencia de sitios de desarrollo de vectores transmisores de enfermedades.

Es clara entonces la necesidad de plantear soluciones a este problema. Sin embargo, muchas sociedades se han mantenido ajenas a las alternativas novedosas que la ciencia ha puesto a su disposición y han continuado con técnicas poco efectivas como son la acumulación en espacios a cielo abierto o cubiertos (rellenos sanitarios), el quemado a baja escala o el lanzamiento a ríos y mares.

Costa Rica como país innovador en el campo ambiental debe dar pasos concretos hacia una gestión integral de residuos, que lleve al máximo aprovechamiento de los recursos disponibles y se enfoque en alternativas de menor impacto hacia el entorno. Es en este contexto que la promoción de alternativas de conversión de residuos en energía (Waste to Energy, o WTE) toman relevancia para proveer soluciones transversales a varios problemas de escala nacional.

Ahora, ¿qué es la gasificación?. Para explicar esta opción tecnológica debemos considerar inicialmente la familia de procesos denominados conversión termoquímica. En estos procesos, mediante el uso de altas temperaturas y agentes oxidantes se logra la transformación de la materia en nuevas sustancias y energía. Todos los procesos de conversión termoquímica se caracterizan por la necesidad de un material con contenidos altos de carbono que pueda ser sometido a las condiciones necesarias para lograr su transformación.

La familia de los procesos de conversión termoquímica se clasifican y caracterizan, de manera amplia, según se muestra en el cuadro 1.

Cuadro 1.  Características principales de los procesos de conversión termoquímica.  Fuente: Arena y Mastelione (2009).

En resumen, la gasificación es la conversión de materiales con alto contenido de carbono, tal como los desechos sólidos ordinarios municipales, en un producto gaseoso intermedio (o syngas en los términos comúnmente usados en la industria). Corresponde a una oxidación parcial en presencia de cantidades bajas de agentes oxidantes. El syngas contiene grandes cantidades de componentes que continúan teniendo un alto poder calorífico que puede ser utilizado para la producción de energía, tanto en el sitio y momento de producción como en otro tiempo o lugar. Esta posibilidad de almacenamiento le brinda significativas ventajas con respecto a la combustión para asegurar el máximo aprovechamiento de los materiales de entrada.

La gasificación tiene además otra ventaja, en términos de la utilización del producto del proceso, como lo es la posibilidad de hacer usos variados del syngas. Por ejemplo, se puede utilizar en una caldera o una turbina de gas como combustible para producir energía térmica o mecánica que puede ser transformada en electricidad. Además, el syngas puede ser purificado y enriquecido para ser usado como material base para la producción de sustancias químicas elementales como metanol o amoniaco, o mediante procesos más complejos, en hidrocarburos superiores como gasolina. El resumen de los posibles usos de los productos de los procesos de transformación termoquímica se muestra en la figura 1.

 

Figura 1.  Productos de los procesos de conversión termoquímica.  Fuente: Belgiorno et al, 2002.

Ahora, ¿por qué se debe considerar a la gasificación como una alternativa para el tratamiento de los residuos sólidos en Costa Rica? Empecemos por analizar el problema actual que enfrenta nuestro país en cuanto a la generación de residuos sólidos:

  • Generación diaria de más de 3000 toneladas de residuos ordinarios
  • 100% de los residuos generados actualmente son tratados mediante mecanismos obsoletos (rellenos sanitarios, botaderos a cielo abierto clandestinos, tirados a la calle)
  • Solamente existen 7 rellenos sanitarios en Costa Rica, donde las condiciones de recepción y manejo se pueden catalogar como de buenas prácticas ambientales
  • La vida útil de los rellenos sanitarios y botaderos es limitada, obligando a buscar nuevos sitios conforme la capacidad instalada se va agotando.

Todo lo anterior nos lleva a una conclusión inevitable: la metodología actual de tratamiento de residuos no reciclables es insostenible en el tiempo y tiene además enormes potenciales de impacto ambiental. Sobre esta premisa es que se puede asegurar que el país requiere de inmediato de contar con alternativas nuevas para lidiar con sus problemas de generación de residuos.

Pero, ¿cómo hacerlo? En general, según se expuso anteriormente, la gasificación permite el aprovechamiento de los materiales con alto contenido de carbono para producir energía o sustancias químicas de alto valor. Pero para asegurar que un proyecto de este tipo sea viable en nuestro país, se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones:

  1. El proyecto debe ser instalado y construido en un punto que garantice la disponibilidad de residuos, para de esta manera asegurar que su operación continua brinde beneficios y se económicamente factible.
  2. El proyecto debe incluir, dentro de sus procesos operativos, una etapa de recuperación de materiales reciclables, que permita asegurar que se cumple con las mejores prácticas en cuanto a la gestión adecuada de residuos. En un escenario ideal, los materiales reciclables son separados en la fuente y gestionados por las municipalidades, pero hasta no alcanzar este punto se debe evitar que materiales que todavía tienen valor para reutilización o reproceso se utilicen para gasificación.
  3. El proyecto debe ser instalado cerca de instalaciones de distribución eléctrica existentes, preferiblemente en zonas de alto consumo, que permitan reducir las pérdidas asociadas con la transmisión de electricidad.
  4. El proyecto debe estar integrado a la red eléctrica nacional, de manera que pueda ser sustituto y complemento de las otras fuentes de energía con las que cuenta el país.

Bajo los supuestos anteriores, un proyecto de escala mediana (con capacidad de procesamiento de entre 1500 y 2500 toneladas de residuos por día) sería capaz de generar entre 30 y 50 MWh de energía que se alimentarían directamente a la red eléctrica nacional. Un proyecto de esta magnitud podría colocarse en cerca de las áreas industriales existentes, garantizando así el suministro de energía para el parque industrial nacional y reduciendo para ellos los costos asociados a la transmisión de energía.

La gasificación puede representar importantes ventajas para el país en aspectos generales de su desempeño ambiental general, tal como se presenta en el cuadro 2 y las figuras 2 y 3.

Cuadro 2.  Beneficios ambientales de la gasificación.  Fuente: Elaborado por el autor.


Figura 2.  Emisiones al aire de los procesos de gasificación.  Fuente: Entech, 2007, con referencia al estándar UE 2000/76.

Figura 3.  Características de los residuos finales (ceniza).  Fuente: Entech, 2007, con referencia al EPA Toxicity Characteristic Leaching Procedure.

Otros importantes elementos a considerar son los relacionados con la integración ambiental de este tipo de iniciativas, pues claramente al tratarse de iniciativas novedosas en el país existirán una serie de elementos que deben ser analizados con detalle. Se pueden mencionar por ejemplo:

  1. Modelo de producción: la gasificación permitiría obtener energía de materiales que actualmente se consideran residuos, por lo que debe ubicarse dentro de la categoría de energías verdes y sostenibles. La gasificación permite producir energía de manera constante (energía en firme), a diferencia de la generación eólica o solar, por lo cual se convierte en un importante complemento para potenciar la disminución en uso de combustibles fósiles.
  2. Control de emisiones gaseosas: una vez que se ha realizado la combustión del syngas, los productos son los mismos que con cualquier otro hidrocarburo. No obstante, se deben implementar medidas de control para el lavado de gases (tales como la eliminación de gases ácidos y filtrado de partículas) para asegurar que el efluente satisface los requerimientos ambientales del país. Según lo han indicado expertos de la Escuela de Ingeniería Química de la Universidad de Costa Rica, es recomendable que se siga el estándar de emisiones europeo, por ser el más estricto a nivel mundial.
  3. Protección del suelo y mantos acuíferos: un proyecto de gasificación debe considerar la no utilización de espacios abiertos y no impermeabilizados para el almacenamiento temporal de desechos. Todas las áreas de manejo de residuos deben ser impermeabilizadas y contar con sistemas de recolección de lixiviados que permitan darles a éstos el adecuado tratamiento.
  4. Control de olores: la basura hule, eso es inevitable. Sin embargo, medidas operativas pueden y deben ser implementadas para asegurar que no se generarán emisiones de olores hacia el entorno.
  5. Aprovechamiento del agua: la gasificación tiene requerimientos de agua para permitir las reacciones necesarias para la producción de syngas. Una parte de esta agua puede obtenerse de los mismos residuos, pero se debe considerar el requerimiento faltante. Medidas como la cosecha de agua de lluvia debe favorecerse para evitar el uso de agua de fuentes existentes.

Es claro que muchos otros aspectos pueden y deben despertar curiosidad, tanto a nivel del público general como de los tomadores de decisión o de los grupos de ambientalistas, por lo que es muy importante que se inicie el debate y análisis de este tipo de alternativas, dentro de un contexto de análisis global, sistemático y responsable, que permita eventualmente alcanzar los consensos necesarios para asegurar que en Costa Rica podremos hacer uso de esta importante alternativa en el corto o mediano plazo.

En OSD Consultoría hemos destinado importantes esfuerzos al análisis y estudio de opciones para el tratamiento de residuos en nuestro país, tanto de tipo ordinario como especial, por lo cual contamos con la capacidad y conocimiento para colaborar activamente en el debate científico de las posibilidades que las tecnologías modernas pueden ofrecer para mejorar la situación actual y buscar nuevas soluciones a los problemas antiguos.

Visto 6625 veces Modificado por última vez en Lunes, 17 Febrero 2014 03:56

About the author

El Ing. Olivier Álvarez Calderón es licenciado en Ingeniería Química de la Universidad de Costa Rica, Máster en Gestión de Proyectos de la Universidad Latinoamericana de Ciencia y Tecnología y egresado del programa de maestría profesional en Ingeniería Química con énfasis en Ambiente de la Universidad de Costa Rica.
Graduado de la Universidad de Costa Rica como Licenciado en Ingeniería Química en el año 2004, ha desarrollado labores de índole técnica y comercial en varias empresas nacionales, incluyen la investigación y desarrollo de proyectos agroquímicos, la asesoría técnica en utilización de agentes químicos para el control de problemas asociados al uso de equipos a escala industrial. Ha desarrollado funciones de docentes en varias universidades del país desde el año 2004, en los campos de gestión de procesos, ambiente, diseño y seguridad ocupacional. Fundó la empresa OSD Consultoría Ingtegral S.A. en el año 2007, desde donde ha brindado asesoría en los campos de gestión ambiental, procesos químicos y seguridad a más de 50 empresas a nivel nacional e internacional.

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