¿Qué es el Fracking? ¿A qué se debe la controversia que ha suscitado? ¿Qué desventajas posee? Son muchas las preguntas así como las dudas que ha generado el Fracking y a mí, como a otra mucha gente, no me ha dejado indiferente.

Fracking es un término anglosajón para referirse a la técnica de fracturación hidráulica para la extracción de gas no convencional. Consiste en la extracción de gas natural mediante la fracturación de la roca madre (pizarras y esquistos). Para extraer el gas atrapado en la roca se utiliza una técnica de perforación mixta: en primer lugar se perfora hasta 5000 metros en vertical y después se perfora varios kilómetros en horizontal (2 a 5). Entonces se inyecta agua con arena (98%) y una serie de aditivos químicos (2%) a gran presión. Esto hace que la roca se fracture y el gas se libera y asciende a la superficie a través del pozo. El proceso se repite a lo largo de la veta de roca rica en gas. Parte de la mezcla inyectada vuelve a la superficie (entre un 15 y un 85 %).

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.

alt

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.

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.

 

alt

 

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.

Aunque con un poco de retraso, es hora de empezar con la propuesta que os hice de evaluar las diferentes opciones de que disponemos en la actualidad para enfrentarnos a la cantidad masiva de residuos que generamos.

Hace unas semanas os introduje los diferentes grupos en que podían clasificarte estas soluciones: eliminación, valorización energética, reciclaje, reutilización y prevención. 

Empezaremos por la eliminación, el menos deseable de los finales de nuestra basura.

En este artículo debe entenderse “eliminación” como la disposición de residuos en vertederos, práctica que está reglada legalmente en la directiva europea 1999/31/CE y cuya aplicación concreta en España se recoge en el Real Decreto 1481/2001.

Todos estos documentos legales indican la importancia de llevar a cabo una disposición responsable de los residuos, de manera que entrañen el menor peligro posible para el entorno natural y la población.

El vertido es la forma más simple y directa de deshacerse de los residuos, también la más antigua. Simplemente consiste en almacenarlos en algún lugar concreto que minimice los efectos perjudiciales sobre la población que los genere.

VERTEDEROS INCONTROLADOS

En principio, la basura podría acumularse en cualquier lugar sin ningún tratamiento previo, suponiendo una forma increíblemente sencilla y económica de deshacerse de ella. Pero, como sabemos, las consecuencias de esta práctica son muy negativas e incluso peligrosas. A pesar de esto, estos vertederos incontrolados o clandestinos siguen existiendo, una situación especialmente grave en países en vías de desarrollo a la que no deberíamos ser ajenos.

alt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¿Cuáles son los riesgos de este tipo de vertedero?

Para empezar, la acumulación de residuos de manera incontrolada ocasiona problemas directos de salud pública como olores o plagas de roedores y mosquitos, que prosperan en estos lugares, y las enfermedades que pueden transmitir.