Combustibles derivados de residuos urbanos

Durante los últimos años se han introducido algunas modificaciones en las formas de tratamiento de los residuos sólidos urbanos (RSU), orientadas a mejorar la gestión de la materia orgánica contenida en los mismos; complementariamente, se obtienen fracciones secas de alta calidad que pueden ser utilizadas como combustibles alternativos.

Como la utilización directa de los residuos urbanos no es viable, históricamente se han utilizado diferentes fracciones obtenidas por separación mecánica de los mismos; la fracción seca se sometía a clasificaciones orientadas a la separación de materiales combustibles, (plásticos, papel,…) que posteriormente eran sometidos a operaciones de densificación que facilitaban su utilización; así se desarrollaron los denominados Combustibles Derivados de Residuos (CDR), que en general se refiere a combustibles derivados de residuos sólidos urbanos. Estos combustibles fueron utilizados durante algunos años, tanto en cementeras como en diferentes tipos de hornos.

Durante los últimos años se ha reactivado el interés hacia la fracción combustible de los residuos urbanos, principalmente por dos motivos, primero por las obligaciones mencionadas en cuanto al vertido de la fracción biodegradable de los residuos, y el segundo por el objetivo establecido en Europa de aumentar el uso de fuentes de energía renovables y neutras en cuanto a emisiones de gases de efecto invernadero.

Con el objeto de extender el aprovechamiento energético de estos CDR en el mayor número de instalaciones posibles de distintos sectores (plantas de biomasa, instalaciones de generación eléctrica, etc) se ha trabajado en Europa en la elaboración de una norma en el seno del Comité CEN/TC 343, en la que se establecen diferentes tipos de Combustible Sólido Recuperados, en función del poder calorífico y de la presencia de diferentes sustancias, entre ellos el cloro y el mercurio, que puedan tener un impacto en la operación de las instalaciones o en sus emisiones al medio ambiente.

En el caso de las instalaciones cementeras, el control de calidad de los residuos se realiza en la fase de recepción y aceptación de los mismos, de acuerdo a la Directiva 2000/76 de incineración. Por otra parte, éstas cuentan con condiciones de operación que les permiten mayor flexibilidad en los combustibles empleados (gran estabilidad térmica, elevada temperatura, materias primas alcalinas presentes en gran cantidad en el horno, etc). Además las especificaciones para los combustibles utilizados están definidas en las Autorizaciones Ambientales Integradas, y son comprobadas con regularidad en los controles de recepción y aceptación, por lo que la aportación de este estándar es limitada y su aplicación es escasa.

El objetivo fundamental del estándar del CEN/TC 343 es establecer diferentes tipos de combustibles con características medias homogéneas, que se puedan certificar, de forma que la fabricación y consumo se asemeje al de una commodity energética, fácilmente utilizable por instalaciones de distintos tipos, incluyendo pequeñas instalaciones que no cuentan con experiencia previa en la valorización energética de residuos ni con equipos de caracterización de los mismos.

Las características más importantes de los CDR utilizados habitualmente en el sector cementero son:

– Poder calorífico elevado, en torno a 16-18 MJ/kg, aunque algunas plantas de clínker establecen valores bastante más elevados, superiores a 20 MJ/kg.

– Reducido contenido de cloro (inferior al 0,5-1%).

– Reducido contenido de mercurio, (inferior a 10 mg/kg, en base seca).

Las limitaciones más importantes están referidas al contenido de cloro, por razones de funcionamiento estable de la instalación, y de mercurio y metales pesados en los CDR, para poder cumplir las limitaciones de emisiones establecidas en la legislación sobre incineración de residuos.

En relación con el contenido de cloro, existe una limitación práctica generalizada del orden del 1% en el CDR, que podría ser algo mayor para CDR con un poder calorífico del orden de 20 MJ/kg; este límite está también condicionado por el grado de sustitución y por la aportación concurrente de otros combustibles alternativos distintos de CDR, especialmente disolventes, y de las materias primas.

En relación con los metales pesados volátiles deben tenerse en cuenta las limitaciones establecidas en el Real Decreto 653/2003 referidas a plantas de cemento y considerando la diferente capacidad de retención de los mismos en el clínker.

En relación con el poder calorífico, aparte de un parámetro técnico, se trata de un parámetro económico en cuanto al aporte energético que puede realizar un residuo.

En cualquier caso, las características de los combustibles pueden ser fijadas por las propias cementeras, en función de diferentes factores, entre ellos la utilización simultánea de otros residuos como combustibles.

La posibilidad de producción de CDR está relativamente condicionada por las características de los residuos de partida, ya sea residuos urbanos o alguna de sus fracciones secas, aunque los procedimientos de fabricación permiten obtener un CDR de alta calidad en casi todos los casos (aunque no en las mismas cantidades).

El tratamiento de los residuos urbanos para obtener CDR se lleva a cabo utilizando tratamientos mecánicos y biológicos, dependiendo de la fracción de partida.

Por biosecado de la fracción resto de los residuos urbanos, que consiste en una biodegradación acelerada de la materia orgánica más volátil y una posterior separación y clasificación, para obtener por un lado materiales destinados a reciclaje, y por otro un combustible de alto poder calorífico.

La cantidad de CDR obtenible es del orden del 33% de la cantidad de residuos urbanos alimentados a la instalación, aunque puede variar ligeramente en función de la composición de los residuos urbanos; el poder calorífico es del orden de 13 – 15 MJ/kg; la calidad de este CDR puede mejorarse por clasificación, separando plásticos y papel, hasta alcanzar un alto PCI y un valor bajo de humedad.

Por la escasa estabilización de los subproductos resultantes, este CDR no se suele destinar a cementeras sino a otras instalaciones (incineradoras).

Por tratamiento mecánico de la fracción resto de los residuos urbanos; en este tratamiento se busca la separación de dos fracciones: una húmeda, que tiene un elevado contenido de materia orgánica que debe ser estabilizado mediante compostaje antes de su uso o vertido; otra seca, que tras ser sometida a una clasificación mecánica permite la obtención de un combustible de alta calidad y un rechazo que se deposita en vertedero.

La diferencia fundamental entre ambos procesos es que en el biosecado se trata la totalidad del residuo (residuos urbanos o fracción resto), mientras que en el segundo proceso se realiza en primer lugar una separación mecánica, ya que la fracción orgánica se destina a la producción de compost o de residuos estabilizado para vertido.

A diferencia del biosecado, este procedimiento permite obtener una menor cantidad de CDR; la ventaja fundamental de este procedimiento es que puede ser aplicado en las numerosas plantas de compostaje actualmente en funcionamiento en la mayor parte de las Comunidades Autónomas, que destina la fracción seca a vertido directo.

Este procedimiento tiene múltiples alternativas, en función del grado de separación de fracciones en la etapa de producción de CDR, que puede incluir también operaciones de densificación, clasificación por tamaños, etc. hasta alcanzar las especificaciones concretas requeridas por cada cementera.

Siguiendo los modelos descritos anteriormente, es posible la obtención de CDR a partir de tres flujos de residuos:

– La fracción resto no estabilizada de los residuos urbanos; esta fracción se deposita en los casi 200 vertederos controlados distribuidos en las distintas Comunidades Autónomas y supone casi 15 Mt/a de residuos.

– La fracción seca separada en las 59 plantas de triaje y compostaje de los residuos recogidos en masa, mediante tratamientos mecánicos.

– Los rechazos de las plantas de clasificación de envases, constituidos básicamente por plásticos y papel.

En todos los casos se observa que el CDR se produce a partir de la fracción seca destinada a vertedero por lo que, además de una mejora en el uso de los recursos, no se produce ninguna interferencia en las actividades de reciclado material de los mismos, que debe ser previa a la preparación de CDR (la optimización de la recuperación material debe producirse mediante recogida selectiva de las diferentes fracción, no mediante clasificación de la fracción recogida de forma unificada).

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