Pues sí, seguimos evaluando diferentes soluciones al problema de la generación excesiva de residuos y cómo el ingeniero químico puede colaborar en estas técnicas. Si comenzamos por explicar como funciona un vertedero, hoy nos fijaremos en el siguiente peldaño del tratamiento de residuos: la valorización energética.
La valorización energética persigue minimizar el volumen de los residuos formados y a la vez se aprovecha la energía que contienen. Teniendo en cuenta las limitaciones de las fuentes de energía más tradicionales, la valorización energética puede ser (y de hecho, ha sido) una alternativa realista para apoyar otros sistemas de generación de energía.
Las técnicas que permiten aprovechar la energía de los residuos son variadas e incluyen la incineración, la forma más directa de obtener energía a partir de residuos. La gasificación y la pirólisis como tratamientos térmicos adicionales y también la digestión anaeróbica como tratamiento biológico pueden considerarse técnicas de generación de energía, aunque también pueden tener otros objetivos como veremos.
Para poder dar una explicación de todas ellas, tendremos que escribir más de un artículo al respecto, espero que los disfrutéis.
INCINERACIÓN
Es un tratamiento térmico que consiste en una oxidación completa de materiales orgánicos en exceso de oxígeno. Básicamente estamos hablando de quemar la basura. En este proceso se reduce la cantidad de residuos y se generan cenizas, gases, partículas y calor.
Las ventajas de este proceso incluyen la posibilidad de recuperar la energía (de hecho, la incineración sin recuperación de energía está prohibida) y que se pueden tratar una gran variedad de residuos dentro de la misma planta. Además, la superficie de implantación es relativamente pequeña.
Y las desventajas también son numerosas: los residuos no se eliminan por completo, por lo que es necesario un vertedero especial y se generan gases que deben ser tratados, así como sustancias extremadamente tóxicas de difícil eliminación (dioxinas y furanos). Además, se necesita una fuente de energía externa y el coste de instalación y tratamiento puede ser elevado. Por último, el rechazo social a las instalaciones de incineración debe tenerse en cuenta.
Desde el punto de vista del proceso hay que tener en cuenta diferentes factores, para empezar las características del combustible: el poder calorífico, la composición, homogeneidad, estabilidad y la formación de cenizas y gases deben evaluarse en cada caso, pero en general los residuos son muy heterogéneos y con propiedades variables.
El proceso completo incluye un pretratamiento de los residuos para adecuar el tamaño si es necesario, la incineración propiamente dicha en un horno y el tratamiento de los gases producidos para eliminar los principales contaminantes después de aprovechar su energía de alguna forma. La siguiente imagen representa el proceso general.
Hay muchísimas variedades en modelos de horno (rotatorio, de parrilla, de lecho fluidizado...) que intentan provocar una combustión lo más completa posible con un alto grado de mezclado entre los residuos y el oxígeno. El diseño concreto determinará la eficiencia del proceso, el tiempo de residencia o la cantidad de cenizas o gases contaminantes generados.
Dentro de estos equipos, la temperatura de los residuos se eleva hasta los 1200 ºC y durante el calentamiento se pueden identificar fases de secado, desprendimiento de gases, combustión y carbonización.
Los gases generados tienen una elevada temperatura y su energía debe aprovecharse para conseguir electricidad. Su uso directo en turbinas de gases está contraindicado debido a la cantidad de partículas y sustancias corrosivas que contienen, por lo que la solución más común es la generación de vapor mediante una caldera que puede utilizarse en turbinas de vapor o en ciclos combinados.
Una vez se ha aprovechado la energía de los gases de combustión, es necesario adecuarlos antes de emitirlos a la atmósfera para llevar a límites aceptables su temperatura y composición. Aunque la tecnología concreta dependerá del tipo de residuo y de su composición original, un esquema típico debe eliminar partículas (ciclones, precipitadores electrostáticos, lavadores, filtros de mangas... a la hora de elegir hay que tener en cuenta la cantidad de partículas, la distribución de tamaños, su capacidad de corrosión y el coste) y compuestos ácidos (SOx, NOx, HCl... mediante neutralización o adsorción). También hay pueden usarse reacciones específicas para eliminar compuestos orgánicos e hidrocarburos en caso necesario.
Los valores límite de emisión según la legislación española están recogidos en el real decreto 653/2003 del 30 de mayo: http://www.boe.es/boe/dias/2003/06/14/pdfs/A22966-22980.pdf
Las dioxinas y furanos, por su extrema toxicidad requieren mucha atención y es que aparecen cuando en el residuo original existen compuestos clorados. Entre 250 ºC y 400 ºC se forman estos compuestos, y aunque se destruyen por encima de los 850º, al enfriar el gas se pueden formar mediante síntesis de novo. Se recomienda, aparte de una combustión controlada, enfriar los gases lo más rápido posible. Se pueden eliminar por adsorción o reducción catalítica.
En España existían en 2009 diez plantas de incineración. Pero la oposición social a estas plantas, generadoras de contaminación y sustancias tóxicas, crece continuamente. A la vez, la generación de residuos no deja de crecer, por lo que el uso de estas tecnologías se hace imprescindible.
¿Qué deberíamos hacer entonces? Como siempre, el ingeniero químico tiene la tarea de investigar e implementar tecnologías de transformación que aumenten la eficiencia y seguridad de los procesos industriales. En esta serie veremos algunas tecnologías que permiten superar los inconvenientes más importantes de la incineración.
