Después de hablar de incineración y de algunos de los problemas que presenta, en este artículo pretendo describir algunas tecnologías que permiten obtener energía a partir de los residuos sólidos de una manera más eficiente y medioambientalmente aceptable.
GASIFICACIÓN
El proceso de gasificación consiste en una descomposición térmica de los residuos en una atmósfera pobre en oxígeno. Esto quiere decir que la cantidad de oxígeno presente durante la reacción es inferior a la estequiométricamente necesaria para una combustión completa.
El resultado principal de este proceso no es energía sino materia, ya que lo que se busca es conseguir un “gas de síntesis” (syngas) de alto contenido energético y lo más limpio posible. Este gas es rico en hidrógeno y monóxido de carbono, cuya concentración puede ajustarse según las condiciones.
Los parámetros que controlan el proceso son numerosos, pero uno de los más importantes es la composición del agente gasificante. La cantidad de oxígeno presente con respecto a la cantidad que sería necesaria para una combustión completa (equivalence ratio en inglés), el uso de oxígeno puro o aire, la presencia de vapor de agua en el medio. Todo ello afecta a la composición final del syngas, como muestra el siguiente gráfico.
Otros factores importantes son el perfil de temperaturas, el tiempo de residencia o el tipo de reactor utilizado. Para un tratamiento completo de gasificación de residuos, recomiendo el artículo de Umberto Arena, “Process and technological aspects of municipal solid waste gasification. A review”, que proporciona información general de todos los aspectos de esta tecnología.
El gas obtenido se considera un combustible limpio, pues no contiene productos de azufre o cloro que puedan generar compuestos especialmente tóxicos durante la combustión. Por supuesto esto tiene un poco de trampa. Después de la gasificación propiamente dicha, el syngas en bruto debe someterse a varios procesos para eliminación de partículas, compuestos de cloro, azufre, metales pesados, etc, muy a menudo más costosos y de mayores dimensiones que el propio reactor. La pureza vendrá establecida por la aplicación final del gas, pero en muchas ocasiones se reduce a unos pocos ppm.
Además de las corrientes que arrastran las sustancias contaminantes en los procesos de purificación, la gasificación no hace desaparecer el residuo completamente y siempre obtendremos un residuo sólido, normalmente de naturaleza carbonosa e inorgánica. Como las cenizas en la incineración, estas escorias deben tratarse y depositarse en vertederos apropiados.
En cualquier caso, en general la gasificación es un proceso más limpio que la combustión, ya que el combustible obtenido en sí es gaseoso, limpio y se minimiza la generación de compuestos tóxicos. Otras ventajas incluyen su versatilidad, ya que puede utilizarse en dispositivos como turbinas, motores o células de combustible; también puede transportarse para su uso en otros puntos y aplicaciones, al contrario de la incineración, cuya energía era producida in situ.
Una última y gran ventaja es que el gas de síntesis no solo se utiliza como combustible. Como su nombre indica, el syngas puede utilizarse como materia prima en procesos químicos para la producción de numerosos compuestos orgánicos, incluyendo hidrocarburos.
Debido a esta última característica, el gas de síntesis se baraja como una alternativa para la merma de las reservas petrolíferas. De hecho, el proceso Fisher-Tropsch se utiliza en varias plantas químicas para producir hidrocarburos a partir de carbón o gas natural. En la actualidad, el proceso solo está justificado económicamente si la disponibilidad de los mismos productos derivados del petróleo es escasa o muy cara. Además, la mayoría de las plantas que combinan procesos de gasificación y transformación producen una cantidad excesiva de CO2.
PIRÓLISIS
Al igual que la gasificación, la pirólisis representa un procedimiento termoquímico con mejor aceptación y posibilidades que la incineración.
La característica diferenciadora es también la cantidad de oxígeno presente durante la transformación. En este caso no puede haber ninguna cantidad de oxígeno, de manera que se reducen los productos de la oxidación. La temperatura es por lo general menor que en la gasificación y los productos de la reacción más variados:
- Gases: H2, CH4, CO, CO2, etc.
- Condensables: hidrocarburos, alquitranes, metanol, acetona, etc.
- Char o coque: carbón sólido y restos inertes.
El proceso por el que ocurre la gasificación o la pirólisis aún no es bien conocido y las reacciones son numerosas y difíciles de controlar y, sobre todo, de modelar. El trabajo de investigación y operación llevado a cabo por el ingeniero químico en este campo es indispensable para una operación cada vez más eficiente y respetuosa con el medio ambiente.