anexo 5.2- alternativas fr

PLAN INTEGRADO

DE GESTIN DE RESIDUOS DE NAVARRA 2025

ANEXO 5.2 - ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO DE LA FR

BORRADOR CONSOLIDADO 29 FEBRERO 2016

NDICE

1. OBJETO ................................................................................................................................. 1

2. ALCANCE............................................................................................................................... 1

3. DESARROLLO INDIVIDUAL DE TECNOLOGAS....................................................................... 2

3.1. TCNICAS PRETRATAMIENTO Y ESTABILIZACIN DE LA MATERIA ORGNICA ........... 2

3.1.1. Tratamientos Mecnico-Biolgicos (Tmb)............................................................................3

3.1.1.1. Estabilizacion Aerobia...........................................................................................................3

3.1.1.2. Digestin anaerobia..............................................................................................................5

3.1.1.3. Conclusiones de los TMB ......................................................................................................7

3.1.2. Tratamientos Biolgico-Mecnicos (tbm) ............................................................................8

3.1.2.1. Biosecado .............................................................................................................................8

3.1.2.2. Autoclave............................................................................................................................10

3.1.2.3. Biorreactores ......................................................................................................................12

3.1.2.4. Conclusiones de los TBM ....................................................................................................14

3.1.3. Obtencion de CDR/CSR.......................................................................................................16

3.2. TCNICAS DE VALORIZACIN ENERGTICA ............................................................... 19

3.2.1. Procesos Trmicos ..............................................................................................................20

3.2.1.1. Incineracin ........................................................................................................................20

3.2.1.2. Gasificacin.........................................................................................................................22

3.2.1.3. Gasificacin por plasma......................................................................................................24

3.2.1.4. Pirlisis................................................................................................................................26

3.2.1.5. Comparativa entre procesos trmicos de valorizacin energtica ....................................28

3.2.2. Procesos no trmicos .........................................................................................................29

3.2.2.1. Produccin de combustibles lquidos .................................................................................29

3.2.3. Conclusiones de la valorizacin energtica ........................................................................31

3.3. VERTEDERO DE RESIDUOS ......................................................................................... 31

3.3.1. Concepto de pretratamiento..............................................................................................32

3.3.2. Vertido cero como concepto...........................................................................................33

3.3.3. Impactos ambientales de un vertedero..............................................................................34

3.3.4. Coste de gestin y Tarifa de vertido ...................................................................................35

4. CONCLUSIONES PRELIMINARES ......................................................................................... 36

5. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS Y FUENTES DE INFORMACIN.......................................... 38

ANEXOS

Anexo 1 Tecnologa Biocubi (Biosecado)

Anexo 2 Tecnologa Geiserbox (Autoclave)

Anexo 3 Biorreactores rotativos en ecoparc 1 de Barcelona

Anexo 4 Cuadro resumen de tecnologas

PIGRN 2025 BORRADOR CONSOLIDADO 29 FEBRERO 2016

ANEXO 5.2 Alternativas de tratamiento de la FR

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1. OBJETO

El Plan Integrado de Gestin de Residuos de Navarra (PIGRN 2010-2020) contempla la implantacin de

una instalacin de valorizacin energtica mediante tecnologa de incineracin para ofrecer tratamiento

a la fraccin resto (FR) generada en toda la Comunidad Foral de Navarra, tras la recogida selectiva de la

fraccin orgnica (FORS), as como a los rechazos de tratamiento de seleccin de envases, de materia

orgnica y a residuos industriales no peligrosos no reciclables.

Sin embargo, pese a que el Plan est vigente, esta alternativa de gestin ha sido rechazada poltica y

socialmente, por lo que el objeto del presente informe es recopilar informacin sobre las principales

alternativas y tecnologas de tratamiento que se utilizan actualmente o estn en proceso de desarrollo

para su posible aplicacin a la FR generada en Navarra, desde un punto de vista tcnico, ambiental y en

la medida de lo posible, econmico, de forma que sirva como punto de partida para el anlisis de la

mejor alternativa para la FR.

2. ALCANCE

Para una adecuacin de la informacin a tener en cuenta en el anlisis de cada una de las alternativas,

principalmente la cantidad total y composicin de los residuos, se han tenido en cuenta las previsiones

de generacin de la fraccin resto realizadas para 2020 y 2030, 100.000 t y 70.000 t respectivamente.

Aunque el estudio se centra en la bsqueda de alternativas para la fraccin resto, tambin se contempla

el tratamiento de otras fracciones potencialmente valorizables como los rechazos de las plantas de

seleccin.

Se ha realizado una bsqueda de informacin en bibliografa tcnica a nivel nacional e internacional con

el objeto de conocer el estado del arte de las diferentes tecnologas aplicables para el tratamiento de la

FR. Este anlisis se centra en:

- Describir los procesos de forma genrica, las especificaciones de entrada en cuanto a capacidad

y tipologa de residuos tratados, as como las principales ventajas e inconvenientes del proceso.

- El grado de implantacin a escala industrial o piloto y a nivel nacional, europeo o internacional.

- La adecuacin de las tecnologas a la cantidad de FR generada en Navarra.

Las alternativas que se han analizado se pueden englobar en 2 grupos:

1. Pretratamiento y estabilizacin de la materia orgnica:

- Tratamientos Mecnicos-Biolgicos (TMB)

o Estabilizacin aerobia

o Digestin anaerobia

- Tratamientos Biolgicos Mecnicos (TBM)

o Biosecado

o Autoclave



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o Biorreactores rotatorios

o Obtencin CDR/CSR

2. Valorizacin energtica:

- Tratamientos trmicos

o Incineracin

o Gasificacin

o Gasificacin por plasma

o Pirlisis

- Tratamientos no trmicos

o Produccin combustibles lquidos

La distincin de las distintas tecnologas en 2 grupos diferenciados no implica que sean excluyentes. El

tratamiento de los residuos puede combinar tcnicas de ambos grupos, de hecho podra resultar la

mejor forma para minimizar la cantidad de residuos destinados a vertedero.

En el Anexo IV se muestra un cuadro-resumen con los aspectos ms relevantes de las principales

tecnologas descritas (estabilizacin aerobia, biometanizacin, biosecado, autoclave, obtencin de CSR/

CDR, incineracin, gasificacin, pirlisis).

Independientemente de la eleccin de una alterativa u otra, o de la combinacin de varias, el

tratamiento de la Fraccin resto llevar siempre asociada una eliminacin final de los rechazos

obtenidos en un vertedero de residuos, por lo que se incluye un tercer grupo correspondiente a

vertedero.

3. DESARROLLO INDIVIDUAL DE TECNOLOGAS

3.1. TCNICAS PRETRATAMIENTO Y ESTABILIZACIN DE LA MATERIA ORGNICA

Estas tcnicas estn destinadas a estabilizar o higienizar los residuos generados, principalmente la

materia orgnica, de modo que se obtenga un residuo que pueda ser depositado en vertedero sin

contenido en material biodegradable, o pueda ser aprovechado en restauracin de suelos.

Se prepara el residuo con el objeto de provocar un cambio en sus propiedades fsicas, qumicas y/o

morfolgicas, adecundolo de este modo para posteriores procesos de eliminacin en cumplimiento de

las condiciones del Real Decreto 1481/2001, de 27 de diciembre, por el que se regula la eliminacin de

residuos mediante depsito en vertedero.

En este apartado se analiza de una forma ms breve y concisa la estabilizacin aerobia, la digestin

anaerobia y la obtencin de CSR/CDR, ya que de estas tcnicas se dispone de amplia informacin y

experiencia sobre plantas en funcionamiento. S se considera de inters analizar con ms detalle otras

alternativas de ms reciente estudio y aplicacin como son el biosecado, autoclave, biorreactores

rotatorios.



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3.1.1. Tratamientos Mecnico-Biolgicos (Tmb)

Para tratar la FR, la estabilizacin aerobia y la digestin anaerobia requieren una etapa de

pretratamiento mecnico en la que se separa la materia orgnica de los materiales reciclables y no

reciclables. Esta etapa mecnica puede aprovecharse para destinar los materiales no reciclables a la

produccin de CDR/CDR.

3.1.1.1. Estabilizacion Aerobia

La denominacin de estabilizacin aerobia en lugar de utilizar el concepto tradicional de compostaje se

debe a que el producto obtenido tras la bioestabilizacin no puede ser considerado compost, segn la

Ley 22/2011, de 28 de julio, de residuos y suelos contaminados, por la que se establece que solo podr

ser denominado compost el producto resultante del tratamiento biolgico de la Fraccin Orgnica de

Recogida Selectiva (FORS).

Fundamento y definicin

La digestin o degradacin aerobia es un proceso biolgico por el cual la fraccin orgnica de los

residuos bajo condiciones de ventilacin, humedad y temperatura estrictamente controladas y debido a

la presencia del oxgeno del aire, es descompuesta por microorganismos transformndolo en un

material estable. Por tanto, no es posible tratar la FR directamente, es necesario un pretratamiento

mecnico para separar la materia orgnica de las otras fracciones reciclables y no reciclables contenidas

en la FR. Por este motivo, en este estudio se analiza el conjunto de los 2 procesos, es decir, un

tratamiento mecnico biolgico (TMB).

Durante el proceso se pueden distinguir dos etapas, una primera de digestin y una segunda de

maduracin. Aunque stas tienen mecanismos de reaccin variables y tiempos de tratamiento distintos,

en ambos hay una emisin de CO2 y vapor de agua.

Adems existen otras emisiones minoritarias de compuestos orgnicos voltiles (COVs) presentes en la

materia orgnica, siendo las responsables de los malos olores.

Tras el proceso, el bioestabilizado resultante puede ser destinado a vertedero, en la mayora de los

casos debido a su alto contenido en impropios, o a recuperacin paisajstica como sustitutivo de tierra

natural, dependiendo de si su caracterizacin cumple con la normativa vigente.

Esquema de entradas y salidas

Dado que para tratar la fraccin resto mediante esta tecnologa es necesario una separacin mecnica

previa, se muestra un diagrama de proceso de un tratamiento mecnico-biolgico mediante

estabilizacin aerobia de la materia orgnica.

Este procedimiento puede realizarse aplicando diferentes tcnicas, segn el tipo de instalacin en la que

se realice el proceso de estabilizacin. Entre las distintas tcnicas que se pueden utilizar podemos

destacar como las ms importantes la estabilizacin aerobia en pilas, en tneles cerrados, en

volteadoras mviles con nave cerrada o en volteadoras automticas sobre carros en nave cerrada.

A pesar de las diferencias tcnicas todas se pueden englobar siguiendo el mismo esquema general:



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FR

Aire Agua

Gases Lixiviados Rechazos Vertedero

Grado de desarrollo e implantacin

En Espaa, los procesos de estabilizacin aerobia son tcnicas ampliamente implantadas para el

tratamiento de la materia orgnica de los residuos. La mayora de las plantas existentes tratan la

fraccin resto + la materia orgnica, material procedente del modelo de recogida en 4 contenedores, es

decir, sin recogida selectiva de materia orgnica (FORS), sometindola a un proceso de triaje, por el que

se separa la fraccin orgnica destinada a estabilizacin y los materiales recuperables para su reciclaje.

Segn datos del MAGRAMA, referidos al ao 2011, en Espaa existen 62 plantas que utilizan esta

tecnologa. Segn las cantidades de generacin de fraccin resto previstas en 2020 y 2030, 100.000 t y

70.000 respectivamente, se mencionan como ejemplo, por su similitud en capacidad:

- En Vlez de Benaudalla (Granada) con 73.000 t anuales

- La planta de tratamiento de residuos urbanos de Villena (Alicante) que trat 65.000 t.

- En Canarias, en el Complejo Medioambiental de Arico se trataron cerca de 99.000 t

- El Centro de tratamiento de residuos urbanos de Torija (Guadalajara) proces 97.000 t

- El Centro de tratamiento de residuos urbanos de Toledo tuvo una entrada de 102.000 t

Materiales

recuperados

(reciclado)

Rechazos

T. Mecnico T. Biolgico

R1/CDR

Recuperacin paisajstica (R10)

Recepcin

Separacin de

impropios

ESTABILIZACION

AEROBIA Afino Bioestabilizado



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3.1.1.2. Digestin anaerobia


La digestin anaerobia, tambin denominada biometanizacin, consiste en un proceso biolgico de

degradacin de materia orgnica en ausencia de oxgeno en el que intervienen una poblacin de

microorganismos heterognea, de modo que se obtienen dos productos: biogs y digestato.

El biogs es un gas combustible de elevada capacidad calorfica compuesto principalmente por metano

CH4 y dixido de carbono CO2. Dependiendo de los residuos de entrada puede contener tambin trazas

de disulfuro de hidrgeno H2S, siloxanos y COVs (compuestos orgnicos voltiles). Puede ser utilizado

para su valorizacin energtica en motores de cogeneracin, en calderas o en turbinas para obtener

energa elctrica, aunque tambin se puede utilizar para producir calor o biocarburantes.

El digestato es el componente obtenido tras la extraccin del biogs que tras pasar por un proceso de

estabilizacin aerobia podra utilizarse como fertilizante si su caracterizacin cumple con lo exigido en la

normativa vigente o destinarse a vertedero, lo que suele ocurrir en la mayora de los casos debido a su

alto contenido de impropios.

Esta tecnologa, para el caso de la fraccin resto, requiere una etapa previa de acondicionamiento del

residuo. Normalmente consiste en una separacin mecnica de impropios y una adecuacin del tamao

de partcula para intentar evitar al mximo problemas mecnicos (obturaciones, incrustaciones en los

digestores, etc.). Por ello, se describir los 2 procesos en conjunto, como tratamiento mecnico-

biolgico (TMB).

Existen dos vas distintas para el tratamiento de residuos mediante biometanizacin. Esta diferenciacin

tiene que ver con el contenido en slidos de la fraccin que alimenta el digestor:

- Va hmeda: cuando el residuo contiene una humedad superior al 80%. Requieren mayor

aporte de energa para calentar, bombear y extraer el agua utilizada.

- Va seca: si el contenido de humedad es menor del 80%. Requiere menor aporte energtico,

por tanto en el balance final hay ms cantidad de energa exportable a la red.


Dado que para tratar la fraccin resto mediante esta tecnologa es necesario una separacin mecnica

previa, se describir el proceso como un tratamiento mecnico-biolgico mediante digestin anaerobia

de la materia orgnica. A continuacin se muestra un esquema general para el proceso de digestin

anaerobia.



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Energa trmica

FR Electricidad

Biogs

Digestato

Rechazo Materiales

recuperables

(reciclado)


A pesar de que se obtienen mejores rendimientos con el tratamiento de otras fracciones (fraccin

orgnica de recogida selectiva, de origen animal, vegetal, etc.) actualmente tambin se utiliza la

biometanizacin para tratar la materia orgnica procedente de fraccin resto, siendo imprescindible un

pretratamiento de separacin mecnica.

A nivel europeo, el pas con mayor nmero de plantas es Alemania, 85 en total, seguido por Espaa con

24 y Francia con 8. Sin embargo, en Alemania slo el 25% de las instalaciones tratan materia orgnica

procedente de resto, la mayor parte utilizan materia orgnica de recogida selectiva; mientras que en

Francia por el contrario es el 70% y en Espaa el 90%.

Como instalaciones comparables a la cantidad generada prevista de FR en 2020 y 2030, 100.000 t y

70.000 t respectivamente, segn las entradas registradas por el MAGRAMA del ao 2011, se pueden

citar las siguientes:

- El Ecoparque de La Rioja, que proces 110.00 t

- El Complejo Medioambiental SierraSur (Jan) con 83.000 t de entrada

- El CTR de Cortes (Burgos) con 68.000 t

- El CTR de Palencia que proces 66.00 t.

Recepcin y

separacin de

impropios

Deshidratacin

Tratamiento del

biogs Valorizacin

Bioestabilizacin

DIGESTOR

Afino Bioestabilizado

Rechazo

Agua

Vertedero

Vertedero

Recuperacin

paisajstica

(R10)


R1/CDR



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- En Navarra, la planta de biometanizacin de Tudela, con una entrada de 61.000 t

3.1.1.3. Conclusiones de los TMB

La estabilizacin aerobia y/o la digestin anaerobia no son sistemas altamente indicados ni eficaces para

tratar la fraccin resto, dada la heterogeneidad de estos residuos, lo que provoca un rendimiento menor

del proceso, respecto al tratamiento de FORS o fracciones orgnicas de origen animal o vegetal, por lo

que pueden no resultar interesantes como alternativa de tratamiento de la FR de Navarra.

El objeto principal de cualquiera de estos dos tratamientos es estabilizar la materia orgnica, por lo que

no sera adecuado para tratar otras fracciones valorizables que actualmente estn siendo eliminadas en

vertedero, como los rechazos de plantas de seleccin.

Dependiendo del sistema de recogida, en 4 contenedores, en 5 contenedores, el bioestabilizado

obtenido en cualquiera de estos dos tratamientos tendra finalidades distintas:

- Con el sistema de recogida en 4 contenedores, el material de entrada sera el contenedor de

fraccin resto + orgnico. El bioestabilizado producido podra utilizarse para restauracin de

vertederos, si la caracterizacin es ptima, dado su alto porcentaje en materia orgnica.

- Con el sistema de recogida en 5 contenedores, se procesara el contenedor de fraccin resto,

con cantidades mnimas de materia orgnica. El bioestabilizado producido se destinara a

vertedero, pudiendo alcanzar el objetivo de RMB en vertedero, establecido en el RD 1481/2001

para el ao 2016.

La estabilizacin aerobia es una tecnologa con amplia experiencia en Espaa para el tratamiento de la

FR. Del mismo modo, la digestin anaerobia est tambin ampliamente instaurada. Sin embargo, el

bioestabilizado resultante de cualquiera de estas dos tecnologas, tiene dificultades de salida debido a

su baja calidad, por lo que suele acabar depositado en vertedero.

Este hecho, sumado a los bajos ndices de recuperacin de los materiales, hacen que el rechazo de estas

plantas sea considerable, siendo algo mayor en el caso de la estabilizacin aerobia.

En el caso de la digestin anaerobia, suelen producirse acumulaciones de inertes en tuberas y circuitos,

pero tiene la ventaja de generar biogas, a partir del cual puede generarse energa elctrica, aportando

un beneficio ambiental al evitar la produccin de energa mediante combustibles fsiles, resultando en

cmputo global una tecnologa ms correcta medioambientalmente que las plantas de estabilizacin

aerobia.

SALIDAS Estabilizacin

aerobia

Digestin

anaerobia

Materiales reciclables 3-5% 1-3%

Biogs 4-5%

Bioestabilizado 10-15% 4-5%

Rechazos/inertes 55-70% 50-60%



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3.1.2. Tratamientos Biolgico-Mecnicos (tbm)

Las tcnicas de biosecado, autoclave y biorreactores rotatorios, estn indicadas para tratar la FR

directamente, con el objeto de incrementar la valorizacin de materia orgnica y de otros materiales.

En la etapa mecnica puede aprovecharse para destinar los materiales no recuperables a la produccin

de CDR/CSR.

3.1.2.1. Biosecado


El biosecado es la fase inicial de un tratamiento biolgico-mecnico o TBM que consiste en hacer pasar

corrientes forzadas de aire a travs de los residuos, de modo que se higieniza la fraccin orgnica de la

FR, al mismo tiempo que se seca el resto de residuos.

Debido a la alta temperatura que se alcanza en el interior de la masa de residuos (50-70C), este

proceso aerbico es un eficaz sistema de estabilizacin y desodorizacin del material. Tras finalizar el

proceso se obtiene un material de menor volumen con un contenido en agua inferior al 20%.

Normalmente tras la etapa de biosecado se realiza un tratamiento mecnico separando los metales, que

se destinan a reciclaje, y las fracciones combustibles (papel, madera, plstico y textiles), que se

aprovechan para obtener combustibles derivados de residuos (CDR/CSR).

La materia orgnica higienizada queda incluida junto con los inertes. Esta fraccin se puede destinar a

vertedero, o utilizarse en restauracin de reas degradadas por vertidos o actividades extractivas.


A continuacin se muestra un esquema general del proceso. Se ha tomado como referencia el sistema

patentado BIOCUBI, que se cita ms adelante y se explica detenidamente en el Anexo I.

FR

Reciclaje

CDR/CSR

aire

Aire Lixiviado

Trituracin ESTABILIZACIN

BIOSECADO Criba mecnica

y afino

Tratamiento

de gases

Foso de

recepcin

Papel/cartn

Madera

Plstico

Textiles

Metales

MO estabilizada

Inertes


Vertedero

Restauracin

de suelos

Rechazos



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En Espaa no hay apenas instalaciones de biosecado aunque est bastante desarrollado en otros pases,

como Italia o Alemania. Existen varios sistemas patentados entre los que destacamos dos: BIOCUBI y

HERHOF.

La tecnologa HERHOF es alemana y comienza con unos trituradores que reducen los desechos a

partculas de menos de 20 cm. El material desmenuzado se traslada a tneles de biosecado donde

permanecen unos seis das hasta perder un 15% de humedad y entre el 20-30% de su peso. El proceso

finaliza con la extraccin de los materiales metlicos. Dispone de 7 plantas en Europa, casi todas en

Alemania.

Por otro lado, el proceso BIOCUBI, con un procedimiento muy similar, tiene varias plantas instaladas y

en funcionamiento en Italia, Reino Unido y una en Espaa. De las dos tcnicas se ha seleccionado este

mtodo como el ms representativo para un anlisis ms detallado. Se ha encontrado suficiente

informacin para verificar la versatilidad, fiabilidad y seguridad de este proceso ya que ha sido

ampliamente contrastado a travs de las plantas que estn en funcionamiento desde mediados de los

aos noventa en Italia y Reino Unido.

En Italia, existen varias instalaciones que utilizan el sistema BIOCUBI. En Brgamo, desde 1998, y en

Montanaso Lombardo, desde el ao 2000, con capacidades de 60.000 t/ao. Desde 2002, otra en

Lacchiarella de 75.000 t/ao. En Corteleona, desde 1996; y en Cavagli, desde 2003, de 120.000 t/ao.

En Reino Unido tambin existen tres plantas que tambin utilizan este sistema. En Frog Island (Londres),

desde 2006, una con una capacidad de 180.000 t/ao. En Jenkins Lane, desde 2007, otra de capacidad

similar. Y por ltimo, en Escocia, una de menor tamao que empez a funcionar en 2006, con una

capacidad de 65.000 t/ao.

En Espaa existe una planta en funcionamiento con este sistema BIOCUBI, inaugurada en abril del ao

2012 en Cervera del Maestrat, en la provincia de Castelln. Segn datos del ao 2013 trat 60.500 t de

FR. La instalacin dispone de dos lneas de tratamiento, una lnea de biosecado para FR y otra de

produccin de compost a partir de FORS y fraccin vegetal de recogida selectiva. La lnea de biosecado

acoge las fases de recepcin, trituracin preliminar, fermentacin aerbica y biosecado, afino y

recuperacin de materiales, prensado, almacenamiento de los materiales recuperados, estabilizacin

complementaria del material orgnico separado y prensado y envo al depsito de los rechazos.

Conclusiones

El grado de implantacin del biosecado es limitado en Espaa, sin embargo est desarrollado en otros

pases europeos.

El biosecado es una alternativa que tiene como objeto la estabilizacin de la materia orgnica y la

produccin de CSR. Dependiendo del grado de separacin de los materiales y del contenido de plsticos

y componentes combustibles, se podran obtener CDR/CSR con un PCI de entre 13-21 MJ/kg.

Desde un punto de vista operativo, es un sistema sencillo, y de menor coste si se compara con

alternativas de tratamiento trmico. Desde el punto de vista del producto obtenido, resulta un material

higinico, sin malos olores y adecuado para el transporte a largas distancias o largos periodos de

almacenamiento.



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Sin embargo, los materiales a priori reciclables (papel, cartn, plsticos) contenidos en la FR quedan

incluidos dentro del material biosecado que posteriormente se valoriza como CSR/ CDR, en vez de ser

reciclados.

Por ello, sera adecuado como material de entrada los contenedores de FR procedentes de un sistema

de recogida ptimo, es decir, con el menor contenido de materiales reciclables. Tambin podran

tratarse los rechazos de plantas de seleccin de materia orgnica que actualmente se eliminan en

vertedero y los rechazos de plantas de compostaje como alternativa a la estabilizacin aerobia.

3.1.2.2. Autoclave


La tecnologa de autoclave, tambin conocida como higienizacin activa o higienizacin por vapor, es un

mtodo que originariamente empez a aplicarse a pequea escala mediante el uso de autoclaves, es

decir, recipientes hermticos que permiten trabajar con alta presin, principalmente para tratar

residuos hospitalarios.

En el caso de los residuos, se considera el inicio de un tratamiento biolgico-mecnico (TBM) de

esterilizacin con vapor de agua. Somete los residuos a alta presin y temperatura moderada con el

objeto de homogeneizar el residuo, reducir el volumen en un 50% de la masa de entrada, separar en

fracciones la FR y esterilizar los residuos para eliminar las sustancias patgenas.

Segn los promotores esta tcnica est especialmente indicada para actuar al comienzo de la cadena de

procesos de una instalacin de tratamiento de residuos, situndose justo despus de la recogida. Sin

embargo, en funcin del flujo de residuos estos procesos deberan situarse tras la seleccin de

materiales reciclables, de hecho es as como los han instalado en algunas plantas.

En el material de entrada es necesario retirar los voluminosos antes de comenzar. Tras esta separacin,

segn los promotores deben triturarse los residuos para que puedan entrar en contacto directo con el

vapor. Una vez triturados los residuos se pasan al proceso de higienizacin. No obstante, desde el punto

de vista tcnico, no es condicin necesaria la trituracin, proceso que solo va a encarecer el

tratamiento.

El proceso, para su funcionamiento, requiere de un sistema de generacin de vapor. Por ello se ha de

disponer de una caldera de vapor industrial convencional. As mismo, el proceso requiere de aire

comprimido y suministro elctrico para garantizar que el sistema funcione correctamente.

Al finalizar el proceso se consigue separar en fracciones ms del 90% de los materiales de entrada,

obteniendose cuatro fracciones diferenciadas: biomasa, metales limpios, plsticos y resto de materiales

inertes (vidrio, textil, arenas, etc.).

La biomasa es la fraccin ms abundante y encontrar un destino de valorizacin es lo que da o quita

sentido a estos tratamientos. Est compuesta principalmente por la materia orgnica higienizada, junto

con el papel/cartn y celulosa. Se puede valorizar en procesos de incineracin para obtencin de

electricidad, en gasificacin, as como en procesos de biometanizacin, bioestabilizacin, u obtencin de

CSR/CDR o biocombustibles (bioetanol).

Los metales a la salida del proceso aparecen limpios y se clasifican en frricos, aluminio y otros metales

no frricos. La limpieza de los mismos incrementa su valor pues ahorra costes en su posterior reciclaje.

La fraccin de plsticos no es apta para el reciclado mecnico ya que se degradan completamente pero



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debido a su alto poder calorfico es susceptible de ser utilizada para generar energa o para la obtencin

de CDR/CSR o biocombustibles.

Para los rechazos o inertes obtenidos, las nicas alternativas son el depsito en vertedero controlado o

la incineracin.


A continuacin se muestra un diagrama de proceso general de una planta de Barcelona, situada

concretamente en Barber del Valls que utiliza la tecnologa GEISERBOX-AMBIENSYS. En el Anexo II se

puede consultar con ms detalle esta tecnologa.

Biomasa Biometanizacin o

Incineracin o

Obtencin CSR/CDR

Etc.

Plsticos

Metales Reciclaje

Rechazos Vertedero

o incineracin

Est especialmente indicado para que la aplicacin de posteriores procesos de separacin y valorizacin

pueda llevarse a cabo con una mayor eficiencia.


A pesar de que esta tecnologa se puede aplicar para la fraccin resto, est ms extendido su uso para

tratamiento de residuos biosanitarios.

A modo de ejemplo, en Europa, el grupo Aerothermal tiene instalada cerca de Plymouth (Inglaterra) una

planta que utiliza un autoclave con posterior digestin anaerobia para tratar 75.000 t/ao de residuos

urbanos.

En Espaa hay dos centros que aplican esta tcnica de higienizacin activa para el tratamiento de FR;

una en Rivas Vaciamadrid (Madrid), gestionada por la empresa ECOHISPNICA con una capacidad de

40.000 t/ao, y otra en la provincia de Barcelona, de la empresa AMBIENSYS, con capacidad de 25.000 t/

ao, aunque actualmente esta ltima no est operativa.

Conclusiones

La tecnologa de autoclave o higienizacin activa no est apenas implantada en Espaa, se trata de 2

plantas a pequea escala, y una de ella no esta operativa en la actualidad. La capacidad de tratamiento

Obtencin CSR/CDR o

biocombustibles

Recepcin

y acopio

HIGIENIZACIN

ACTIVA

AUTOCLAVE Trituracin

Separacin

mecnica

Depuracin

liquido

Vapor de

agua

FR T. Mecnico T. Biolgico



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de las mismas est entre los 25.000 y 40.000 t/ ao.

Se trata de un pretratamiento orientado a unas eventuales mejoras de las condiciones de trabajo (ms

higinicas y sin olores) y de los rendimientos de las plantas TMB. El objetivo principal es reducir el

volumen en un 50% de la masa de entrada, la obtencin de una biomasa homognea y disgregada

(compuesta por la fraccin orgnica, papel-cartn, y la celulosa) y complementariamente, la posibilidad

de producir CDR/CSR.

La capacidad de la instalacin necesita que la fraccin orgnica en la fraccin resto no disminuya, siendo

contradictorio con el desarrollo previsible en la evolucin de la recogida selectiva de materia orgnica

(FORS), no siendo compatible con la gestin sostenible de residuos en el marco europeo del reciclado.

3.1.2.3. Biorreactores


Esta tcnica es la fase inicial de un pretratamiento biolgico-mecnico (TBM) en el que se introducen los

residuos en un reactor rotatorio para provocar la apertura de las bolsas de basura, la desfibrilacin del

papel y el cartn as como una estabilizacin parcial de la materia orgnica.

Se produce la incorporacin de la fraccin papel/cartn a la fraccin orgnica de modo que se

incrementa de forma notable la cantidad de fraccin a gestionar en una posterior lnea de compostaje, y

disminuye tambin significativamente la recuperacin del papel y el cartn.

Durante el proceso, dentro del reactor se produce un incremento rpido de la temperatura, entre 40-70

C, debido a reacciones endgenas originadas por microorganismos que digieren la materia orgnica

originando calor. En un ambiente con esta temperatura y una humedad del 50-55%, el material

biodegradable entra rpidamente en fase de degradacin y se produce una especie de precompostaje

por semifermentacin aerbica. Aunque no estabiliza totalmente la fraccin biodegradable, el proceso

consigue eliminar las bacterias patgenas.

Posteriormente, mediante un tratamiento mecnico se separan otros materiales recuperables como los

bricks, plsticos y metales. Este proceso se ve facilitado por una disminucin de la humedad en el tramo

final.

Este procedimiento no es un tratamiento final. Incrementa la capacidad de un tratamiento biolgico

posterior sobre la fraccin orgnica pero no la estabiliza por completo. No es posible depositar la

fraccin orgnica en vertedero tras el tratamiento en biorreactores. La alternativa ms habitual para

estabilizarla completamente suele ser una etapa de estabilizacin aerobia posterior.

Esquema de entradas y salida del sistema

A continuacin se muestra el esquema de un proceso con utilizacin de biorreactores rotativos, situado

en el Ecoparc-1 de Barcelona:



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FR Aire Agua Agua limpia

Materia orgnica Estabilizacin

Recuperados Reciclaje /

(brik,metal,plstico) CSR/CDR

Inertes Vertedero

Electricidad Aire Agua (arena, vidrio)

Para tratar la FR se incluyen cuatro bioestabilizadores rotativos con el objetivo de prefermentar la

materia orgnica y disgregar el papel/cartn. La funcin del pretratamiento es separar la materia

orgnica de posibles materiales reciclables y de otros impropios que no pueden aprovecharse. De este

modo:

La alternativa de la fraccin biodegradable y del papel desfibrilado es la estabilizacin aerobia.

El resto de materiales pueden destinarse a reciclaje de materiales (metales, plsticos) , o a preparacin

de combustibles derivados de residuos CSR/ CDR, dependiendo si son apto para el reciclaje (plsticos, )

Segn datos del ao 2012 obtuvo una entrada de fraccin resto de 153.000 t. Para una informacin ms

detallada sobre el funcionamiento de estos biorreactores en el ECOPARC-1 de Barcelona se puede

consultar el Anexo III.


Existen biorreactores instalados a escala industrial en plantas de tratamiento de residuos domsticos en

Espaa, a nivel europeo e internacional. A continuacin se citan algunos ejemplos.

A nivel europeo, en Francia hay dos plantas que tratan residuos domsticos utilizando biorreactores

para posteriormente destinar el material semiestabilizado a compostaje. Una se encuentra en Marsella

y la otra en Varennes-Jarcy. En Canad, la empresa Conporec Inc. ha desarrollado la tecnologa

Conporec, cuyo objeto es acelerar los procesos de compostaje evitando malos olores. Para ello utiliza

biorreactores rotativos en una de las primeras etapas.

En Espaa, el ECOPARC-1 de Barcelona, que posee una lnea de tratamiento de materia orgnica

procedente de recogida selectiva y dos lneas de tratamiento de FR.

Conclusiones

Su nivel de implantacin a escala industrial es mayor que la tecnologa de autoclave, as como su

capacidad de tratamiento.

BIORREACTOR Separador

mecnico

Depuradora




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La materia orgnica parcialmente estabilizada se debe tratar posteriormente mediante proceso

biolgico para producir el producto final de bioestabilizado.

A pesar de que no higieniza la materia orgnica, es una tcnica aceptable para estabilizarla

parcialmente. La incorporacin del papel y el cartn incrementa de forma notable la cantidad de

fraccin fina a gestionar en la lnea de estabilizacin aerobia, aunque disminuye la recuperacin de

papel cartn para su posterior reciclaje. En cuanto a los plsticos no queda muy claro si despus del

proceso seran aceptables por los recicladores.

En comparacin con el biosecado y el autoclave es el tratamiento que menor porcentaje de rechazos

produce.

Como material de entrada seran adecuados los contenedores de FR procedentes de un sistema de

recogida ptimo, es decir con el menor contenido de materiales reciclables. Tambin podran tratarse

los rechazos de plantas de seleccin de materia orgnica que actualmente se eliminan en vertedero y

los rechazos de plantas de compostaje como alternativa a la estabilizacin aerobia.

La capacidad de la instalacin necesita que la fraccin orgnica en la fraccin resto no disminuya, siendo

contradictorio con el desarrollo previsible en la evolucin de la recogida selectiva de materia orgnica

(FORS), no siendo compatible con la gestin sostenible de residuos en el marco europeo del reciclado.

3.1.2.4. Conclusiones de los TBM

Los principales aspectos que se deben tener en cuenta para poder comparar a todos los niveles estas

tecnologas son los siguientes:

- Respecto al sistema de recogida, el biosecado est enfocado a un sistema de recogida en 5

contenedores, con una buena recogida selectiva de materiales reciclables, por lo que se

adecuara perfectamente al sistema implantado en Navarra. El autoclave y los biorreactores

estn ms enfocados a una recogida en 4 contenedores, en los que la FR contenga un alto

porcentaje en materia orgnica.

- Respecto al material de entrada, todas las tcnicas contempladas requieren retirar

previamente los voluminosos e impropios. El autoclave y el biosecado requieren adems que

los residuos estn triturados, estableciendo un tamao de partcula en funcin del proceso. Por

tanto para estas dos ltimas es necesario la introduccin de instalaciones adicionales de

trituracin previas, que se traduce en un aumento del espacio necesario en la planta y un coste

econmico aadido.

- Respecto a la tecnologa aplicada, el biosecado, autoclave y biorreactores son tecnologas que

tienen por objeto reducir el contenido en agua de los residuos, eliminar olores, facilitar la

posterior clasificacin de los materiales producto y reducir rechazos. Sin embargo, el grado de

estabilizacin que aportan puede ser distinto.

El autoclave opera con mayores temperaturas, adems de una alta presin, higienizando la

muestra.

En el biosecado no se alcanza ese nivel de higienizacin. Aun as, est comprobado que es un

sistema eficaz de desodorizacin y estabilizacin de la materia orgnica.

En el caso de los biorreactores si que se ha comprobado que no se alcanza una estabilizacin

suficiente, se produce una semiestabilizacin, por lo que sera necesario un tratamiento



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biolgico final adicional (tratamiento TBMB).

- Respecto a los resultados obtenidos con cada una de estas nuevas tcnicas, es decir, qu

productos se obtienen y en qu cantidad una vez finalizado el proceso respecto al material de

entrada, para un sistema de recogida de 4 contendores, se resume en la siguiente tabla:

SALIDAS Biosecado Autoclave Biorreactor

Materiales reciclables 4% 7% 8%

Destinado a CDR / CSR 45% 31% 37%

Biomasa (*) 55% 31%

Rechazos/inertes 20% 7% 7%

(1)(*) Materia orgnica estabilizada (finos < 1-2 cm) incluida dentro de

rechazos (2) En cuanto al porcentaje de materiales reciclables, en el

caso del biosecado es menor ya que no se est considerando la

recuperacin de plsticos, papel/ cartn, y madera.

- Respecto a las aplicaciones y alternativas de la materia obtenida se deduce que son similares.

o CDR: estn orientados a valorizacin energtica en cementeras, plantas de

incineracin/gasificacin y otros hornos industriales. La calidad de estos depender de

los posteriores procesos mecnicos.

o Materiales reciclables: en el biosecado, autoclave, y biorreactores solo se recuperan

con seguridad los metales para su posterior reciclado. Las fracciones reciclables

separadas (metales, plsticos) en la tecnologa de CSR/ CDR se obtienen en

condiciones aceptables para su reciclaje.

o Materia orgnica: en funcin de cada tecnologa existen distintas alternativas.

En autoclaves, se denomina fibra orgnica o biomasa y las alternativas son la

valorizacin energtica o la valorizacin material por biometanizacin o estabilizacin

aerobia.

Con biorreactores, la alternativa ms habitual para la fraccin orgnica

semiestabilizada es la estabilizacin aerobia aunque tambin puede destinarse a

biometanizacin.

En biosecado queda incluida en el material biosecado, pudiendo ser destinado

posteriormente a recuperacin de suelos.

o Rechazos e inertes: la alternativa para stos es el depsito en vertedero o la

incineracin.

- Respecto al grado de desarrollo las tecnologas de biosecado y biorreactor tienen un mayor

nivel de implantacin que la de autoclave, y capacidades mayores de tratamiento. Existen dos

plantas de autoclave en Espaa pero son a pequea escala y todava estn va de desarrollo y

estudio.



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- Respecto a los costes de inversin, no es posible realizar una comparativa actualmente debido

a la escasez de informacin publicada.

3.1.3. Obtencion de CDR/CSR

Tal y como se ha indicado anteriormente, la etapa mecnica de cualquiera de los procesos TMB puede

aprovecharse para destinar los materiales no recuperables a la produccin de CDR/CDR.

En los procesos TBM tambin puede generarse CDR/CSR tal y como se detallar en el apartado 3.1.2.


Los CDR/CSR son combustibles obtenidos a partir de residuos no reciclables para su aprovechamiento

energtico en industrias o en cementeras, en R1.

Segn el Comit Europeo de Normalizacin (CEN):

- un combustible slido recuperado CSR es un combustible slido preparado a partir de residuos

no peligrosos, para su valorizacin energtica en plantas de incineracin o de co-incineracin y

que cumple unos requisitos de clasificacin y especificacin establecidos por el Comit Europeo

de Normalizacin (documento CEN/TS 15359:2006 Solid recovered fuels).

- un combustible derivado de residuo CDR es slido, lquido, pastoso o gaseoso; preparado a

partir de residuos peligrosos, no peligrosos o inertes. Tambin se valoriza en plantas de

incineracin/co-incineracin. Sin embargo, no estn sujetos a especificaciones tcnicas

estandarizadas y solo han de cumplir los requisitos establecidos entre los productores y los

usuarios.

Los CDR/CSR procedentes de FR tienen caractersticas variables segn los residuos de partida y del

tratamiento al que se someten, pueden obtenerse con distintas tcnicas. No se puede afirmar que

tengan unas caractersticas comunes ni que sean homogneos. Aunque la composicin en peso vara de

unas fuentes de informacin a otras, en general podran acercarse a la siguiente composicin:

Material Composicin

(% en peso)

Plsticos 31

Textiles 14

Madera 12

Papel/Cartn 13

Otros 30

Los consumidores potenciales de CDR/CSR demandan un material de caractersticas conocidas, ya que

stas influyen en su proceso de produccin. Para estos consumidores, los elementos ms crticos de

estos combustibles son:

- el poder calorfico

- el contenido en cloro, azufre y metales pesados



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- el contenido de cenizas

- la humedad

- el contenido de biomasa.


Existen diferentes procesos para la preparacin de CDR/CSR a partir de la fraccin resto:

1. Por tratamiento mecnico-biolgico (TMB) de la fraccin resto y posterior afino de la fraccin

seca separada en el triaje inicial, permitiendo obtener un alto poder calorfico del producto

final

En el proceso TMB, tras el pretratamiento se obtienen dos fracciones: una hmeda y otra seca.

La fraccin hmeda tiene un alto contenido en materia orgnica y requiere una posterior

digestin aerobia o anaerobia para finalizar su tratamiento.

La fraccin seca, tras ser sometida a una clasificacin mecnica, permite la obtencin del

CDR/CSR. La fraccin seca est constituida principalmente por materiales como: envases,

plsticos, papel/cartn, textiles y metales frricos/no frricos. Estos metales sern separados

del resto antes del acondicionamiento final del combustible, que depender de las necesidades

y exigencias del cliente. Estos pueden presentarse a granel, en copos, en forma de pellets o de

briquetas.

2. Por tratamiento biolgico-mecnico (TBM) de la fraccin resto mediante, biosecado, autoclave

o biorreactores rotativos, en el los que se degrada la materia orgnica voltil, y posteriormente

se realiza una separacin y clasificacin, al objeto de obtener combustible de alto PCI.



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FR

Reciclaje

CDR/CSR

La cantidad de CDR/CSR obtenida es superior en el caso de los TBM, aunque en esta tecnologa se

pierden algunos reciclables, como el papel y plsticos.

SALIDAS (%) Materiales

reciclables

Destinado a

CDR/ CSR Biomasa

Rechazos/

inertes

TMB 5 18 11 46

TBM 5 33 32

Las plantas TMB estn destinadas a recuperar los materiales reciclables y obtener el mejor nivel de

calidad de la materia orgnica separada, ya que de esta calidad depender el producto principal

obtenido (bioestabilizado), por lo que las caractersticas del rechazo del triaje, destinado a la obtencin

de CDR/CSR, quedan en un segundo plano. No ocurre as con las TBM, donde se produce una

estabilizacin temporal suficientemente intensa para todos los residuos.

Sin embargo, mediante TMB el CSR/ CDR obtenido no estara exento de materia orgnica fcilmente

biodegradable, dado que su estabilidad biolgica no es completa. Para solucionar este inconveniente se

recurre a la densificacin. En cambio, con TBM quedara estabilizada, aunque de manera temporal

debido a la ausencia de humedad.

Para la produccin de CDR/CSR, en el caso del TBM, sera necesaria una nueva planta, mientras que en

el caso de TMB se aprovecharan las infraestructuras ya existentes (planta seleccin, estabilizacin),

extendiendo a la valorizacin de los rechazos de las mismas mediante CSR/ CDR.

Trituracin BIOSECADO

AUTOCLAVE Criba mecnica

y afino

Foso de

recepcin

Papel/cartn

Madera

Plstico

Textiles

Metales

MO estabilizada

/Biomasa

Inertes


Rechazos

BIORREACTORES



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De todos modos, como uno de los objetivos marcados es llegar al 50% de recogida de biorresiduos en

2020, se espera que la fraccin resto contenga menor proporcin de materia orgnica, y por tanto, la

viabilidad de los TMB sea mayor.


Las tcnicas para la obtencin de CDR/CSR estn desarrolladas e implantadas a nivel industrial, tanto a

nivel nacional como internacional. En Navarra, existe una empresa dedicada a la produccin de CDR

pero no est preparada para tratar la FR, ya que procesa residuos industriales ms homogneos.

En la actualidad, en Espaa no existe como tal una demanda de CSR producido bajo especificacin

tcnica de la norma EN 15359, sino una demanda emergente y creciente de CDR que cumpla los

requisitos tcnicos definidos por la instalacin de co-incineracin de destino o los requisitos

medioambientales definidos por el rgano ambiental de la comunidad autnoma donde se ubica la

instalacin.

El destino principal son las cementeras, que lo utilizan como sustituto del coque de petrleo. El

consumo de CDR en estas plantas ha crecido de forma muy importante durante los ltimos aos. En

2007 era prcticamente nulo y en tres aos aument a ms de 112.000 toneladas. Segn datos

proporcionados por la Fundacin Laboral del Cemento y el Medio Ambiente (CEMA), en el ao 2009 en

Espaa haba 18 plantas cementeras autorizadas para quemar CDR. Segn la ltima actualizacin del

ao 2012, 30 de las 36 cementeras espaolas estn autorizadas para utilizar estos residuos como

combustible. Por tanto, es una alternativa que est creciendo notablemente en los ltimos aos.

Conclusiones de la obtencin de CDR/CSR

La utilizacin de combustibles procedentes de residuos en plantas industriales supone algunas ventajas.

Principalmente destaca la reduccin en la eliminacin de residuos en vertedero por aprovechamiento

energtico del poder calorfico contenido en los residuos, as como la reduccin del uso de combustibles

fsiles.

Adems de la FR, podran tratarse otras fracciones de residuos no reciclables como los rechazos de

plantas de tratamiento (seleccin de envases, afino de compost, ).

Uno de los requisitos indispensables que debe tenerse en cuenta en la utilizacin de estos combustibles

es la garanta de suministro, sobre todo para residuos domsticos, ya que al estar sujetos a una

produccin continua debe garantizarse su consumo. Este es la principal problemtica en la implantacin

de plantas de produccin de CDR/CSR, ya que debe garantizarse un contrato de suministro durante un

periodo suficientemente largo que permita poder rentabilizar la inversin econmica de la planta.

En relacin a las tcnicas de obtencin de CDR/CSR, los tratamientos TBM permiten obtener un mayor

porcentaje de CDR/CSR que los TMB, pero requieren de la construccin de una planta especfica para

este fin, a diferencia de los TMB, en los que bastara con complementar la valorizacin de los rechazos.

3.2. TCNICAS DE VALORIZACIN ENERGTICA

En la Ley 22/2011 que transpone la Directiva 2008/98/CE de residuos, se define la valorizacin como

cualquier operacin cuyo resultado principal sea que el residuo sirva a una finalidad til al sustituir a

otros materiales, que de otro modo se habran utilizado para cumplir una funcin en particular, o que el

residuo sea preparado para cumplir esa funcin en la instalacin o en la economa en general.



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Dentro del concepto de valorizacin, se considera valorizacin energtica cuando la utilizacin

principal del residuo es como combustible u otro modo de producir energa (R1), siempre y cuando se

cumpla con la frmula de eficiencia energtica establecida en dicha Ley, superando unos lmites

concretos fijados.

Existen diferentes tecnologas de valorizacin energtica, las estudiadas en este informe se pueden

clasificar en dos grupos:

- Procesos trmicos:

o Incineracin

o Gasificacin

o Gasificacin por plasma

o Pirlisis

- Procesos no trmicos:

o Produccin de combustibles lquidos

Mientras que la incineracin es una tecnologa desarrollada a nivel industrial, el resto son de carcter

ms emergente, es decir estn poco probadas, su implantacin industrial o comercial no cuenta con un

nmero significativo de referencias en la Unin Europea, aunque si es posible que existan algunas

referencias en otros lugares.

3.2.1. Procesos Trmicos

3.2.1.1. Incineracin


La incineracin es un tratamiento trmico consistente en un proceso de combustin de los residuos a

alta temperatura, entre 800-1300 C. Se produce una oxidacin rpida de la materia combustible en

fase gaseosa, con desprendimiento de calor. El calor liberado en la combustin puede ser aprovechado

para la generacin de electricidad y/o energa trmica, de modo que se obtiene un subproducto para la

gestin de la propia planta de incineracin.

La fraccin resto que podra tratarse con esta tcnica debe estar libre de residuos reciclables , quedado

nicamente las fracciones que se destinaran en ltimo trmino a eliminacin en vertedero. Para ello, la

recogida selectiva de los residuos domsticos tiene que realizarse con porcentajes ptimos de eficiencia.

O previamente de ser incinerada la fraccin resto, someterla a un tratamiento mecnico para recuperar

las fracciones reciclables no separadas en origen.


Se muestra un esquema de un proceso genrico de incineracin, con las entradas y salidas ms

relevantes del sistema, teniendo en cuenta que utiliza un sistema de recuperacin para obtener

electricidad o energa trmica:



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El sistema de inertizacin de las cenizas puede estar integrado en la planta, aunque lo ms habitual es

que stas se entreguen a un gestor autorizado.


La incineracin es una tecnologa altamente desarrollada desde el punto de vista medioambiental, con

unas exigencias de lmites de emisin mucho ms restrictivas que otros sectores que utilizan

incineracin de un combustible dentro de su proceso de produccin. Muestra de ello es el

endurecimiento de la legislacin Europa en cuanto a las condiciones existentes o la imposicin de

condiciones adicionales.

Esta tecnologa est muy extendida en Europa, principalmente en la zona norte y centro, con ms de

400 plantas en funcionamiento. Los pases con mayor renta per cpita y mayores necesidades de

energa (Suiza, Suecia, Holanda o Dinamarca por ejemplo) son los que han optado por los residuos como

una fuente de energa, tanto calorfica como elctrica.

Otros pases como Austria, Blgica, Suecia, Dinamarca, Holanda y Alemania han optado, durante la

ltima dcada, polticas como la prohibicin del vertido de residuos de un poder calorfico

aprovechable, encaminadas hacia la promocin de la valorizacin energtica.

Adems, segn el Eurostat, en 2012 los pases con mayores cotas de reciclaje (Dinamarca, Holanda, y

Alemania) son los pases que tienen mayor proporcin de residuos valorizados, por lo que se demuestra

que la recuperacin o reciclaje de materiales va ligado a la valorizacin energtica de los rechazos no

reciclables.

Actualmente, en Espaa hay 10 incineradoras en activo inscritas en el registro administrativo de

instalaciones para produccin de energa elctrica. Por lo general la capacidad de tratamiento es

elevada, de las 10 incineradoras solo 3 estn por debajo de las 100.000 t de residuos tratados al ao

(una de 95.000 t en Cantabria, y dos de 35.000 t, en Melilla y en Gerona), el resto estn muy por encima,

llegando cerca de las 730.000 t (Islas Baleares), segn datos del MAGRAMA de 2011.



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Unos de los inconvenientes que podra tener esta tcnica es la cantidad de residuos a tratar, ya que para

cantidades no muy elevadas pueden no resultar rentables. Para suplir este inconveniente, ya que en el

caso de Navarra, la previsin de la generacin de la fraccin resto estara entre las 100.000 t en 2020 y

las 70.000 t en 2030, se podran admitir otras fracciones que se destinan a vertedero, como los rechazos

de plantas de seleccin de envases o residuos industriales no peligrosos no reciclables.

Conclusiones de la incineracin

La incineracin sigue siendo una de las tcnicas de tratamiento de residuos ms utilizada en la

actualidad, sin embargo con el tiempo su implantacin ha adquirido opiniones contrapuestas.

La principal ventaja de la incineracin es que permite tratar aquellos residuos que no puedan ser

reciclados para evitar su vertido, en grandes cantidades y sin pretratamiento, con la posibilidad de un

aprovechamiento energtico durante el proceso para producir electricidad o energa trmica.

Sin embargo, la inversin inicial necesaria para la construccin de incineradoras es elevada y por lo

general requieren de concesiones largas (25-30 aos) para la empresa que construye y gestiona la

instalacin, puesto que deben tener asegurada una entrada de residuos determinada para que la

amortizacin de la planta sea factible. Tambin hay que considerar un alto coste del tratamiento de las

cenizas txicas, de los gases contaminantes emitidos o los vertidos de efluentes.

Las ventajas que presenta suponen que esta tcnica parezca una opcin viable, no obstante en muchos

casos se impone el rechazo social para nuevos proyectos. Desde la implantacin de las primeras

incineradoras en Europa hubo este rechazo debido a que no se trataban las emisiones ni los vertidos

contaminantes de estas plantas. A pesar de que hoy en da s que se tienen muy en cuenta los impactos

sobre el entorno y las incineradoras cumplen la legislacin vigente, poco a poco ha aumentado la

tendencia a buscar otras alternativas a la incineracin, como la gasificacin, pirlisis, produccin de

combustibles a partir de residuos, que se describen a continuacin.

3.2.1.2. Gasificacin


La gasificacin es un proceso de tratamiento trmico de los residuos que utiliza un agente de

gasificacin (aire, oxgeno) para convertir la biomasa, los residuos orgnicos, el carbn o cualquier

material carbonado, en Sings o gas de sntesis. Este gas producto est compuesto principalmente por

monxido de carbono CO, hidrgeno H2, dixido de carbono CO2 y metano CH4 en menor medida, de

modo que puede convertirse en electricidad o en productos qumicos con buenos rendimientos.

En comparacin con la incineracin, las condiciones de reaccin dentro del horno de gasificacin son

distintas. Se establece una atmsfera con un volumen de oxgeno del 25-30% y una temperatura

tpicamente superior a 750C. Por tanto, se produce una oxidacin parcial, no como en incineracin, en

la que el O2 se encuentra en exceso respecto al necesario estequiomtricamente para la combustin.

Esta diferencia es sustancial ya que se libera menor cantidad de CO2, que se traduce en una serie de

ventajas: produce un menor impacto ambiental y los productos son ms fcilmente limpiables y

depurables. Adems, las cenizas obtenidas no son tan txicas y peligrosas debido a una menor

temperatura dentro del horno, y por tanto el tratamiento para su depuracin no es tan exhaustivo.

La composicin del sings obtenido y su poder calorfico depende de las condiciones en las que se

realiza el proceso, tanto por el agente gasificante como por la composicin de la materia prima de

entrada. Histricamente la gasificacin se ha llevado a cabo utilizando aire como agente gasificante, de



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modo que se obtiene un sings con un PCI medio-bajo. Sin embargo, la energa de este gas aumenta al

utilizar otros agentes, siendo el PCI ascendente utilizando los agentes gasificantes en el siguiente orden:

aire, oxgeno, vapor de agua e hidrgeno.


El siguiente diagrama muestra un proceso genrico de gasificacin que incluye el proceso de depuracin

del gas sntesis destinado a la produccin de energa. Los residuos obtenidos son los impropios

procedentes de la separacin en la entrada, cenizas y escorias del gasificador, y alquitranes del proceso

de acondicionamiento del gas.

El gas producido (gas pobre) tiene que ser sometido a operaciones de limpieza/ depuracin, para que

pueda destinarse a varios usos:

- Como combustibles sustitutivos de gas natural en los procesos de produccin de energa

elctrica, o en calderas tradicionales u hornos.

- Como materia prima para la sntesis de compuestos orgnicos de inters industrial, como el

metanol o amonaco.

En cuanto a los residuos de entrada admisibles, normalmente se tratan de rechazos del tratamiento de

la fraccin resto, de tratamiento de otras fracciones o combustible derivado de residuos (CDR), que

suelen mezclarlos junto con biomasa o residuos de origen industrial.

Dependiendo de la composicin de los residuos de entrada, puede ser necesario etapas adicionales para

la separacin de voluminosos, y metales, y trituracin para homogeneizar su tamao.

No todos los residuos son vlidos para esta tecnologa, es importante que tengan una cantidad

importante de carbono orgnico gasificable para que las reacciones del proceso puedan producirse de

forma ptima, no deben presentar un alto porcentaje de humedad e inertes para evitar disminuir el

rendimiento, evitar la presencia de sustancias peligrosas para que de este modo no dificulte la



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depuracin del gas sntesis, y el tamao de la particula tiene que ser pequeo ya que favorece los

mecanismos de transferencia de materia y de calor y reduce la cantidad de carbono residual en las

escorias.


La mayor parte de las plantas con estas tecnologas son de pequea escala. Las de capacidad

significativa estn localizadas en Japn, y solo un nmero pequeo de ellas estn orientadas a la

produccin de gas sntesis que pueda ser utilizado posteriormente en motores trmicos o ciclos

combinados. Japn tiene unos condicionantes ambientales distintos a los europeos, estn muy

centrados en el vertido cero, lo que conlleva la vitrificacin de escorias y supone unos rendimientos

energticos bajos con costes muy elevados.

La mayor parte combinan la gasificacin con la incineracin del gas crudo o gas pobre antes de su

depuracin, ya que existen dificultades para alcanzar un adecuado nivel de depuracin, por la

variabilidad de los residuos de entrada y los alquitranes generados en el proceso de depuracin.

En Europa, las plantas que han intentado aplicar esta tecnologa a residuos domsticos, estos han sido

pretratados y mezclados con otros residuos para mejorar sus caractersticas. Sin embargo, han tenido

problemas tcnicos, ambientales y econmicos, que no han permitido lograr los resultados esperados,

ni trabajar de una forma estable y continua.

La empresa inglesa ENERGOS, tiene 7 plantas en funcionamiento a pequea escala en Noruega, Reino

Unido y Alemania. Como por ejemplo, dos de las instalaciones de Noruega, Sarpsborg 1 y Sarpsborg 2,

tratan 78.000 t/ao de residuos domsticos. Todas las plantas de esta empresa an estn en desarrollo,

lo que sugiere que todava hay barreras para el impulso de esta tecnologa aplicada al tratamiento de

residuos a escala real.

En Espaa, algunos centros tecnolgicos y universidades estn trabajando en la materia y disponen de

plantas experimentales. Sin embargo van encaminados al tratamiento de biomasa.

Conclusiones de la gasificacin

La gasificacin de residuos domsticos a da de hoy todava est en vas de desarrollo y no se puede

asegurar su fiabilidad. Esta tecnologa solo est demostrada a pequea escala debido a la dificultad de

operacin del sistema en el caso de residuos mezclados. Las experiencias ms importantes se refieren al

tratamiento de residuos monomateriales. Su rendimiento energtico es bajo dado que la depuracin del

gas crudo no est desarrollada ptimamente debido a las dificultades que presenta.

3.2.1.3. Gasificacin por plasma


La gasificacin por plasma es un caso particular de gasificacin con aporte de calor (energa) externo a

alta temperatura orientado a la produccin de combustibles gaseosos ms ricos que los obtenidos en los

procesos de gasificacin autotrmica o convencional, la cual obtiene el calor necesario para la

formacin del gas en la propia transformacin de los residuos.

El producto obtenido, gas sntesis, es similar al de la gasificacin convencional pero con menor cantidad

de alquitranes y lquidos, y el residuo slido resultante se trata de una escoria inerte vitrificada, por

trabajar a temperaturas ms altas.



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Para ello se usa una poderosa fuente externa de calor como es el plasma (gas inerte ionizado a alta

temperatura) en una atmsfera muy pobre en oxgeno. Usando plasma las temperaturas utilizadas son

muy superiores a las contempladas en gasificacin o incineracin, en el intervalo de 2.200-14.000C. A

pesar de esta alta temperatura no hay apenas combustin, por falta de O2.

Debido a esto ltimo no se forman apenas gases txicos, como dioxinas o furanos. Los niveles de xidos

de nitrgeno NOx y de azufre SOx son tambin mucho ms bajos. El resultado neto es que solo una

fraccin del 1% de los desechos ingresados no se convierte en productos vendibles.

En el caso del tratamiento de residuos con presencia de dioxinas y furanos, sustancias peligrosas o gases

txicos por esta tecnologa implica una ventaja, ya que permite alcanzar grados de destruccin altos.

Pero para el caso de residuos domsticos no es necesario debido a su carcter no peligroso y adems

conlleva una prdida significativa de energa, en forma de calor sensible de los gases (recuperables), y

de las escorias, que no suele ser recuperada.

Pueden tratarse gran variedad de residuos, entre los que se incluyen los residuos domsticos, con

humedad elevada y con cantidades significativas de compuestos orgnicos. Las limitaciones que tiene

son la viablidad econmica ya que si el PCI es bajo, o los % de humedad son altos o la presencia de

inertes es elevada, va a resultar el rendimiento menor ya que aumentar la necesidad de energa

externa.


Se muestra un esquema general de una instalacin completa de gasificacin a alta temperatura, por

plasma.


La gasificacin por plasma se ha utilizado habitualmente en las industrias siderrgicas o para residuos

mdicos y peligrosos. Sin embargo su uso para residuos urbanos es muy limitado ya que resulta costosa

econmicamente, en cuanto a inversin inicial y mantenimiento, por lo que las experiencias de estos se

reducen a plantas piloto o de demostracin.

La mayor planta de gasificacin se encuentra en Japon, existiendo otras de menor capacidad en Canada

que tratan residuos domsticos, aunque mezclados con otro tipo de residuos (NFU, plsticos,etc.)

Plasma

Residuo

REACTORES

GASIFICACION

PLASMA

DEPURACION

GASES Gas sntesis

VALORIZACION

ENERGETICA

Gases de

combustin

Energa

Vertidos Vertidos

Escorias vitrificadas



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Conclusiones de la gasificacin por plasma

La gasificacin por plasma se utiliza en su mayora para tratar residuos peligrosos. No existen referencias

de plantas que traten nicamente residuos domsticos, solo con la mezcla de otros residuos, siendo

muy escasas. Conllevan un alto coste de mantenimiento de equipos, y los rendimientos energticos son

peores que la gasificacin convencional.

3.2.1.4. Pirlisis


La pirlisis es un tratamiento trmico que consigue la descomposicin de la materia orgnica de los

residuos por accin del calor en ausencia de oxgeno. Se opera con unas temperaturas entre 500-900 C

y se obtienen tres fracciones de producto valorizables: gas combustible, lquido combustible y un slido

combustible denominado char, que se asemeja al coque de carbn. Los inertes quedan unidos a esta

fraccin slida. Estas tres fracciones combustibles pueden ser utilizadas para ser valorizadas

energticamente, una vez se han tratado para eliminar contaminantes.

En funcin de la composicin de los residuos de entrada, se obtiene un producto de composicin

variable. Los componentes principales de las tres fracciones producto de la pirlisis suelen ser:

- Corriente gaseosa: H2, CH4 y CO. Tambin CO2 en menor medida y compuestos ms voltiles

procedentes del cracking de las molculas orgnicas.

- Fraccin lquida: alquitranes, aceites, fenoles y ceras formados al condensar a temperatura

ambiente.

- Residuo slido: compuesto por todos aquellos materiales no combustibles que no han sido

transformados o proceden de condensacin molecular con un alto contenido en carbn,

metales pesados mezclado con otros materiales inertes (slice, vidrios, etc.)

Esta tecnologa requiere un pretratamiento de trituracin y secado, algo ms exhaustiva que en la

gasificacin, ya que para obtener buenos rendimientos exige que el residuo est homogeneizado, la

humedad sea menor del 10%, el tamao de partcula reducido, y el contenido en impropios menor del

3% respecto al material de entrada.

La principal ventaja de este procedimiento radica en una mnima produccin de contaminantes. Debido

a que se trabaja en ausencia de O2 no se forman casi dioxinas, furanos u xidos peligrosos como los NOx

SOx. Los metales pesados, debido a que la temperatura es moderada, no volatilizan y quedan unidos a

la fraccin slida.

No todos los procesos de pirlisis son iguales. Existen tres procedimientos distintos en funcin del

tiempo que permanecen los residuos dentro del reactor y de la temperatura utilizada. La siguiente tabla

muestra las principales caractersticas de las tres posibilidades:



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Proceso Temperatura

(C) Velocidad de

calentamiento (C/s) Tiempo de residencia

Producto mayoritario

Convencional 500 2 Gases: 5 s

Slido: horas Char y condensables

Rpida 400 a 800 > 2 Gases: < 2 s Condensables

Instantnea o

flash > 600 > 200 Gases: < 0.5 s

Gases e hidrocarburos ligeros

La pirolisis solo puede aplicarse a un reducido tipo de residuos, en particular a aquellos que no den lugar

a una gran proporcin de alquitranes, porque el tratamiento posterior de los productos sera

complicado, y los que estn ms limpios y bien seleccionados para que la calidad de los productos sea

ptima. En este grupo estaran el papel, cartn, madera, residuos de jardn y los plsticos.

De todos modos, todos los residuos deben ser previamente pretratados para eliminar los voluminosos,

metales, materiales de construccin, residuos peligrosos, vidrio, PVC, etc, reducir su tamao, secado y

homogeneizacin de los mismos.


A continuacin se muestra un diagrama ejemplo del proceso que se lleva a cabo en una planta de

pirolisis.



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Existen pocas plantas a nivel industrial que tratan residuos domsticos, la mayora son plantas piloto o a

nivel demostrativo. Como en los casos de gasificacin y gasificacin por plasma las principales

referencias se encuentran en Japn con capacidades de tratamiento entre las 8.000 t y las 135.000 t.

Aunque tambin hay en Alemania con una capacidad de tratamiento de 48.000 t y en Francia con

capacidad de 50.000 t.

Conclusiones de la pirlisis

Actualmente la pirlisis es una tecnologa de muy baja implantacin para el tratamiento de residuos

domsticos. Para el correcto funcionamiento de la pirlisis es preciso partir de un residuo limpio, y

homogneo, por lo que el tratamiento de la FR con este mtodo no sera factible dada la

heterogeneidad de dicha fraccin, y el alto coste de pretratamiento que conllevara.

3.2.1.5. Comparativa entre procesos trmicos de valorizacin energtica

Se van a analizar varios aspectos que se deben tener en cuenta para poder comparar a todos los niveles

los principales tratamientos: incineracin, gasificacin, y pirlisis.

- Respecto al material de entrada al proceso, no todos los procedimientos estn suficientemente

desarrollados para poder tratar la FR procedente de residuos domsticos, como en el caso de la

gasificacin y pirlisis que requieren pretramientos ms especficos que la incineracin.

- Respecto a la tecnologa aplicada, la incineracin, gasificacin, y pirlisis son tratamientos

trmicos con temperaturas moderadas o altas para obtener productos valorizables

energticamente.

- Respecto a los resultados obtenidos, en todas se obtienen productos valorizables y rechazos,

sin embargo difiere la naturaleza de cada uno de stos de una a otra tcnica. A continuacin se

muestra una tabla indicativa sobre los principales productos y subproductos obtenidos para

cada una de estas tecnologas:

PROCESO Producto

valorizable Utilizacin Rechazo

Incineracin Calor Electricidad Cenizas y escorias txicas

Gasificacin Sings Electricidad

Sntesis de compuestos qumicos

Cenizas/escorias

Alquitranes

Pirlisis Hidrocarburos lquidos

Sings

Electricidad

Sntesis compuestos orgnicos

CDR

Cenizas/Escorias

Carbn contaminado con metales pesados

- Respecto a las aplicaciones y alternativas de la materia obtenida. Las aplicaciones son similares.

El calor en incineracin o el sings en gasificacin y pirlisis estn orientados a la produccin de

electricidad/energa trmica o para sntesis de productos orgnicos (ej. metanol).

- Respecto a los costes de inversin, la instalacin y el mantenimiento de plantas de tratamiento

trmico suponen un elevado coste econmico. No es posible comparar objetivamente los

costes de inversin por falta de informacin para plantas de gasificacin y pirlisis, dado que su

nivel experimental para el tratamiento de la fraccin resto.



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- Respecto al grado de desarrollo slo la incineracin est implantada a nivel industrial y cuenta

amplia experiencia, en cambio la pirlisis y la gasificacin se consideran dentro del grupo de

tecnologas emergentes, es decir en fase de desarrollo.

- Respecto a la emisin de sustancias contaminantes, como dioxinas y furanos, aunque se

generan en todos las instalaciones de tratamiento trmico, en mayor o menor grado segn la

tecnologa, bien por su presencia en los residuos, por formacin durante la combustin debido

a los compuestos aromticos clorados que actan de precursores, o formacin durante la

combustin por la presencia de compuestos hidrocarbonados y cloro, en todos los casos se

disponen de sistemas intensivos de tratamiento de gases para minimizar su impacto y reducir

su emisin por debajo de los lmites legales establecidos

3.2.2. Procesos no trmicos

3.2.2.1. Produccin de combustibles lquidos

Las tecnologas para la produccin de combustibles lquidos que se van a analizar, a diferencia del caso

anterior, se basan en procesos qumicos o biolgicos que son muy especficos y requieren residuos con

caractersticas determinadas. Los residuos deben ser homogneos y estables en el tiempo, ya que las

variaciones en la composicin y en la calidad disminuyen los rendimientos y pueden paralizar las

reacciones. Por este motivo, estn encaminadas a tratar fracciones concretas de la fraccin resto de

residuos domsticos.

Existen dos tipos de procesos, los qumicos, en los que se utilizan, adems de las fracciones

biodegradables (materia orgnica, papel/cartn, celulosa), fracciones no biodegradables (plsticos) para

producir combustibles sintticos (disel), y los biolgicos, en los que solo se utiliza la fraccin

biodegradable para producir biocombustibles (bioetanol).

No existen plantas industriales, solo plantas piloto cuyo desarrollo no se ha concluido y al funcionar en

modo pruebas no tienen prolongadas referencias de produccin en continuo. A continuacin se

describen de forma general dos plantas piloto espaolas que estn estudiando estas tecnologas.

Procesos qumicos

Se toma como referencia la planta piloto de GRIO ECOLOGIC, en la que se utiliza la despolimerizacin

cataltica KDV de fracciones no reciclables de residuos domsticos (rechazos de plantas tratamiento) y

otros materiales similares, para la produccin de diesel sinttico.

La planta no trata directamente estas fracciones sino que previamente deben convertirse en

Combustible Slido de Sustitucin (CSR), constituido principalmente por plsticos, papel, textiles, etc.

(residuos no reciclables). Y adems este debe cumplir con los parmetros de CEN/TS 15359, un poder

calorfico de 18.900 Kj/Kg, presencia de cloro inferior al 7% y granulometra entre 25-35 mm.

La despolimerizacin o cracking cataltico se realiza a una temperatura baja, en torno a los 270 C, a

presin reducida, 0,9 bar, y en ausencia de oxgeno, por lo que se requiere la presencia de un

catalizador para que las reacciones se lleven a cabo y la ruptura de las molculas de los hidrocarburos

complejos. Dado que la temperatura permanece siempre por debajo de los 350 C no se producen

dioxinas y furanos.

Los materiales de salida del proceso pretenden ser:

- Combustible lquido (disel sinttico): al no poder considerarse biocombustibles por proceder



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de materiales no biognicos, existen una gran incertidumbre con su eventual mercado.

- Gases ligeros no condensables con alto poder calorfico con posibilidad de generar energa para

el propio proceso

- Residuo slido inerte con destino a vertedero.

- Agua de proceso proveniente del material de entrada

Actualmente la planta de Gri se encuentra en fase de ajuste debido a problemas tcnicos.

Por otro lado, cabe comentar otro mtodo para la produccin de diesel que se corresponde con el

proceso KROMS (Alemania), el cual procesa biomasa forestal para obtener biodisel.

Este proceso se basa en reacciones de craking cataltico e hidrogenacin, que se producen sometiendo a

los residuos a una temperatura por debajo de los 300 C. Esta reaccin depende en gran parte de

procesos limitantes asociados a la transferencia de masas, por ello requiere de un reactor especial tipo

turbina (turbina de friccin), donde los materiales son mezclados y puestos en contacto para facilitar las

reacciones y as provocar la descomposicin del residuo.

Las condiciones de entrada al proceso de despolimerizacin deben cumplir un nivel de impropios menor

del 3%, contenido de humedad menor del 15% y un tamao de partcula inferior al 10% respecto al

material de entrada. Los productos qu se generan tras el proceso son: disel, inertes, vapor de agua y

CO2.

Para el rechazo de residuos domsticos es de rara aplicacin, generalmente se utiliza como tratamiento

para biomasa forestal o subproductos de la industria cr

anexo 5.2- alternativas fr

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