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Biogás : Un Combustible Sustentable El caso del Relleno Sanitario y Central Loma Los Colorados Sergio Durandeau Stegmann Gerente General KDM Energía S.A.

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Biogás : Un Combustible SustentableEl caso del Relleno Sanitario y Central Loma Los Colorados

Sergio Durandeau StegmannGerente General

KDM Energía S.A.

¿Quiénes Somos?• KDM S.A. es una empresa privada, dedicada a la gestión y tratamiento integral de residuos.• Es propietaria y operadora del Relleno Sanitario Loma Los Colorados (RSLLC), entre otros

rellenos sanitarios.• En 1995 se adjudicó una licitación internacional por 16 años (renovables) para el tratamiento,

transporte y disposición final de los RSU de los municipios del Área Norte de Santiago, proyecto pionero en Chile.

GESTIÓN Y TRATAMIENTO

INTEGRAL DE RESIDUOS

• En 2009 se crea KDM ENERGÍA, empresa enfocada a la generación de energías renovablesno convencionales (ERNC) y a la generación de “bonos de carbono” ó reducciones deemisiones de gases de efecto invernadero (GEI).

• KDM ENERGÍA es propietaria y operadora de la Central Loma Los Colorados, proyecto degeneración eléctrica en base a biogás, pionero en Chile.

¿Quiénes Somos?

PROYECTOS DE GENERACIÓN ENERGÍA RENOVABLE NO CONVENCIONAL

OBJETIVOS DEL PROYECTO

� Generar “bonos de carbono” ó reducciones de gasesefecto invernadero (GEI), mediante la destrucción delmetano (CH4) presente en el biogás, contribuyendo a lacontención del cambio climático (Protocolo de Kyoto).

� Generar energía eléctrica en base al biogás producidopor el relleno sanitario Loma Los Colorados para suinyección a la red eléctrica.

PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁSEl caso del Relleno Sanitario y Central Loma Los Colorados

PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁSEl caso del Relleno Sanitario y Central Loma Los Colorados

inyección a la red eléctrica.

Metano (CH4) es un poderoso GEI (1 ton de CH4 equivale a 21 ton de CO2).

UBICACIÓN RELLENO SANITARIO “LOMA LOS

COLORADOS”

• El proyecto de Generación Eléctrica en base a Biogás se

LOCALIZACIÓN

PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁSPROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS

en base a Biogás se ubica dentro del relleno sanitario Loma Los Colorados, a 60 km al norte de Santiago de Chile.

• Las operaciones de KDM en la RegiónMetropolitana comprenden una Estaciónde Transferencia ubicada en la comunade Quilicura y el Relleno Sanitario LomaLos Colorados ubicado en la comuna deTil-Til.

• Recibe el 64% de los RSU generados en la Región Metropolitana.

• Contratos por más de 16 años con 24 municipios

RELLENO SANITARIOLOMA LOS COLORADOS

Batuco

Montenegro

Rungue

Tiltil

Ruta 5 Norte

Mapa de los Residuos Domiciliarios de la Región

Metropolitana

Línea Ferroviaria

Ciclo de los Residuos Sólidos Urbanos

municipios

KDM S.A.5.962 Ton/dia

63,8%

CONSORCIO SANTA MARTA S.A.1.979 Ton/día

21,2%

COINCA S.A1.410 Ton/día

15,1%

Aeropuerto ComodoroArturo Merino Benítez

San Bernardo Puente

Alto

Ex Vertedero Lepanto

ESTACION DE TRANSFERENCIA

Ruta 5 Norte

5

MaipúRelleno Sanitario Santiago Poniente

200 10km

Relleno Sanitario Santa Marta

ESTACIÓN DE TRANSFERENCIA QUILICURA (ETQ)

• La ETQ recibe más de 6.000 ton/día de RSU.• Sobre 1.000 camiones recolectores por día.• En la ETQ los RSU son transferidos a silos herméticos de

26 ton capacidad, donde son compactados.• Luego son enviados por ferrocarril al relleno sanitario

Ciclo de los Residuos Sólidos Urbanos

TRANSPORTE FERROVIARIO A RELLENO SANITARIO

• Inicialmente se transportaba en camiones, lo que implicaba más de200 viajes por día al Relleno Sanitario.

• Desde 2003 el transporte se realiza por ferrocarril, disminuyendode 200 viajes por camión a 8 trenes día.

• Al llegar al relleno sanitario, los silos son transferidos a camionesque los llevan a frente de trabajo para su disposición final.

Ciclo de los Residuos Sólidos Urbanos

que los llevan a frente de trabajo para su disposición final..

RELLENO SANITARIO LOMA LOS COLORADOS (RSLLC)

• El RS Loma Los Colorados fue construido de acuerdo a exigentes estándares ambientales:

MANEJO DE BIOGÁS

Ciclo de los Residuos Sólidos Urbanos

TRATAMIENTO DE LIXIVIADOS

IMPERMEABILIZACIÓN Y DRENAJE DE FONDO

PROYECTO APROBADO210 Ha100 Millones TonAÑO 2045

RELLENO SANITARIO LOMA LOS COLORADOS (RSLLC)

Ciclo de los Residuos Sólidos Urbanos

SITUACION 2010 SITUACION 2010 (14 AÑOS DE OPERACIÓN): (14 AÑOS DE OPERACIÓN): 70 Ha construidas70 Ha construidas22 Millones Ton 22 Millones Ton dispuestasdispuestas

¿CUÁL¿CUÁL ESES ELEL ORIGENORIGEN DELDEL BIOGÁS?BIOGÁS?

Tiene su origen en la BIOMASA ó MATERIA ORGÁNICA BIODEGRADABLE presente en losRESIDUOS SÓLIDOS URBANOS.

PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁSPROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS

BIOMASA EN RELLENO SANITARIO LOMA LOS COLORADOS= 72%

¿COMO¿COMO SESE FORMAFORMA ELEL BIOGÁS?BIOGÁS?

Se forma durante la DESCOMPOSICIÓNBIOLÓGICA de la materia orgánica obiomasa bajo condiciones ANAERÓBICAS. Biogás

HumedadComposición del BiogásRelleno Sanitario LLC:

PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁSPROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS

Relleno Sanitario

Biomasa

Ausenciade OxígenoTemperatura

Relleno Sanitario LLC:

Metano CH4 : 48,5 %

Dióxido de Carbono CO2: 40,2%

Oxígeno O2: 2,3 %

Nitrógeno N2: 9 % Lixiviados

TIPOS DE BIOTIPOS DE BIO--DIGESTORES ANAERÓBICOS PARA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS DIGESTORES ANAERÓBICOS PARA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS (RSU) : A PARTIR RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS (RSU) :

PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁSPROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS

Biodigestor Anaerobio, Barcelona, España

RSU requieren selección y tratamiento previoRelleno Sanitario, cerca de Hamburgo, Alemania

RSU no requieren selección ni tratamiento previo

Relleno Sanitario Loma Los Colorados, Santiago, Chile

RSU no requieren selección ni tratamiento previo

Biodigestor Anaerobio, Madrid, España

RSU requieren selección y tratamiento previo

PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁSPROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS

PROCESOPROCESO BIOLOGICOBIOLOGICOFases de la composición del biogás durante la descomposición de los residuos en un relleno sanitario:• Fase I: Ajuste inicial (aerobia).• Fase II: Fase de transición.• Fase III: Fase ácida.• Fase IV: Metanogénica estable

(anaerobia).

Patrón típico de generación del biogás (Farquar y Rovers, 1973)

Proporcion de CH4

0

20

40

60

80

100

28-A

go-9

915

-Mar-

0001

-Oct-

0019

-Abr-

0105

-Nov

-01

24-M

ay-0

210

-Dic-

0228

-Jun-0

314

-Ene

-04

01-A

go-0

417

-Feb

-05

(%v/

v)

Proporcion de CO2

0

20

40

60

80

100

28-A

go-9

915

-Mar-

0001

-Oct-

0019

-Abr

-01

05-N

ov-0

124

-May

-02

10-D

ic-02

28-Ju

n-03

14-E

ne-0

401

-Ago

-04

17-F

eb-0

5

Con

cent

raci

ón(%

) POZOS NUEVOS

POZOS NUEVOS

POZOS ANTIGUOS

POZOS ANTIGUOS

(anaerobia).• Fase V: Fase de maduración.

22semsem.. 22mesesmeses 22añosaños 1010añosaños

Patrón real de generación del biogás en el RSLLC

Modelo Cinético: • Qt = Tasa de producción anual (m3/año)• k = constante de degradación (depende de clima)• L0 = Potencial de generación de gas (m3/ton), (tipo RSU)• Mi = Masa dispuesta en el año i (ton)• ti = edad de la sub-masa i (años)

∑=

⋅⋅⋅=

n

i

kt

itieMLkQ

1

0

PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁSPROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁSPRODUCCIÓNPRODUCCIÓN TEÓRICATEÓRICA DEDE BIOGASBIOGASENEN RELLENORELLENO SANITARIOSANITARIO

PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁSPROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS

6.000

7.000

8.000

9.000

10.000

Flujo Real de Biogas vs Flujo Proyectado(m3/h)

0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

Flujo Biogas Real (m3/h) Flujo Biogas Projectado (m3/h)

POTENCIALPOTENCIAL ENERGÉTICOENERGÉTICO DELDEL BIOGÁSBIOGÁS DELDEL RSLLCRSLLC

• 1 m3 de Biogás contiene 48,5% de metano (CH4).• Valor calorífico del metano (CH4) es 10 kWh/m3.

Luego, el potencial energético de 1 m3 biogás es:

1 m3 x 48,5% x 10 kWh/m3 = 4,85 kWh.

PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁSPROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS

1 m3 x 48,5% x 10 kWh/m3 = 4,85 kWh.

Considerando una producción actual de biogás de 9000 m3 /hora,el potencial energético contenido es:

9000m3/h x 4,85 kWh/m3 = 43,7 MWh/h

Quemadores Planta Biogás KDM (Julio, 2010)

Eficiencia Eléctrica: 42%Eficiencia Térmica: 43%

APROVECHAMIENTOAPROVECHAMIENTO DEDE LALA ENERGÍAENERGÍA DELDEL BIOGÁSBIOGÁS

La tecnología disponible y más ampliamente utilizada para la conversión energéticadel biogás, son los motores de combustión interna, los cuales alcanzan eficiencias de:

Con esta tecnología, la energía contenida en 9000 m3/hora de biogás, puede ser

PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁSPROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS

Con esta tecnología, la energía contenida en 9000 m3/hora de biogás, puede serconvertida a energía eléctrica y energía térmica, obteniendo los siguientes valores:

Módulo Generador Típico Módulo Generador Típico

Energía Eléctrica = 43,7 MWh/h x 42% = 18,4 MWhelec/hEnergía Térmica = 43,7 MWh/h x 43% = 18,8 Mwhterm/h

100

120

50.000

60.000

Ca

pacida

d d

e G

ene

ració

n E

léctrica

(MW

)B

iog

as

Ge

nera

do/

Cap

tura

do

(m3

/h)

Biogas Generado (m3/h)

Biogas Capturado (m3/h)

Potencia Instalada (MW)

Potencia Instalada Futura (MW)

Año Cierre

POTENCIA INSTALADA EN FUNCIÓN DE LA GENERACIÓN DE BIOGÁS

• Tasa de producción de residuos = 2,5% anual• Eficiencia de captación = 50% de eficiencia en la captura del biogás.

Proyecto Generación Eléctrica con Biogás

0

20

40

60

80

0

10.000

20.000

30.000

40.000

1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 2055 2060 2065 2070

Ca

pacida

d d

e G

ene

ració

n E

léctrica

(MW

)B

iog

as

Ge

nera

do/

Cap

tura

do

(m3

/h)

Año

Año Cierre

Disposición de Residuos (MMton/año)

DESCRIPCIÓN CONCEPTUAL

• El sistema de Generación Eléctrica se conecta al sistema de captación y planta determogradación de biogás del Relleno Sanitario Loma Los Colorados.

Proyecto Generación Eléctrica con Biogás

Relleno SanitarioCampo de Pozos

Estación deSucción y Quema

MódulosGeneradores

Transformadores

Transmisión

CARACTERÍSTICAS DE LA RED DE CAPTACIÓN DE BIOGÁS

• Red de tuberías de HDPE extendidas sobre la superficie (70 hectáreas) del relleno sanitario.• Posee una matriz de transporte del biogás con capacidad de hasta 35.000 m3/hora.

Sistema Captación de Biogás

CARACTERÍSTICAS CAMPO DE POZOS

• Sistema de pozos verticales ubicados sobre la superficie delrelleno sanitario.

• Esquema progresivo de instalación de pozos, proporcionalal crecimiento del relleno sanitario.

• N° total de pozos verticales: 280• Distanciamiento entre pozos:40 (m) aprox.• Profundidad de pozos: 20-40 (m).

Sistema de Captación de Biogás

BiogásLixiviado

Línea de aire comprimido

• Profundidad de pozos: 20-40 (m).

Bomba Sumergible

Perforación y construcción

campo de pozos

CONSTRUCCIÓN SISTEMA DE CAPTACIÓN Y TERMODEGRADACIÓN DE BIOGÁS

Captación y Termodegradación Biogás

Construcción Red Tuberías de Captación

campo de pozos

Construcción Sala de Control

Montaje de Antorchas

Termodegradación(Antorchas)

CARACTERÍSTICAS GENERALES

•• CapacidadCapacidad dede 1010..000000 mm33/hora/hora dede biogásbiogás.. ActualmenteActualmente succionasucciona aproxaprox.. 99..000000 mm33/hora/hora..•• SeSe componecompone principalmenteprincipalmente dede unun sistemasistema dede succiónsucción yy unun sistemasistema dede quemaquema porpor mediomedio dede

antorchasantorchas dede altaalta eficienciaeficiencia ((9999,,99%%))

CARACTERÍSTICAS GENERALES

•• CapacidadCapacidad dede 1010..000000 mm33/hora/hora dede biogásbiogás.. ActualmenteActualmente succionasucciona aproxaprox.. 99..000000 mm33/hora/hora..•• SeSe componecompone principalmenteprincipalmente dede unun sistemasistema dede succiónsucción yy unun sistemasistema dede quemaquema porpor mediomedio dede

antorchasantorchas dede altaalta eficienciaeficiencia ((9999,,99%%))

Planta Succión y Termodegradación Biogás

Estación de Succión

(Blowers)

KOP Trampa de

Condensados

Matriz Red de Captación

Planta de Biogás(Antorchas)

Sala de Control

Planta de Succión de Biogás

SITUACIÓN EN 2010: PLANTA PILOTO

Etapa 1 : Central Loma Los Colorados I

Central Loma Los

Colorados I

Planta de Compresión y

Acondicionamiento del Biogás para

Generadores

Alimentador Alimentador EEMTT 23 EEMTT 23 kVkVAlimentador Alimentador EEMTT 23 EEMTT 23 kVkV

M

DIAGRAMA FÍSICO (2010)

Etapa 1 : Central Loma Los Colorados I

Línea Transmisión KDMLínea Transmisión KDM23 23 kVkV

Central LLC1Central LLC12MW2MWCentral LLC1Central LLC12MW2MW

Red de Captación de biogásRed de Captación de biogásRed de Captación de biogásRed de Captación de biogásPlanta Succión de Planta Succión de Biogás y AntorchasBiogás y AntorchasPlanta Succión de Planta Succión de Biogás y AntorchasBiogás y Antorchas

PANTALLA DE CONTROL (día Martes 17/8/2010 12:50:01 a.m.)

Etapa 1 : Central Loma Los Colorados I

Central Loma Los Colorados I

Planta de Termodegradación

(Antorchas)

NUEVO PROYECTO PARA 2011

Perspectiva Maqueta 3D Central Loma Los Colorados II

Etapa 2 : Central Loma Los Colorados II

Área Proyecto Central Loma Los

Colorados II

GRACIAS !!!!!!