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14 de enero de 2013
Tecnología Industrial I | Energías renovables.
ALMUDENA
MONCÓ
FERRÉ 1ºE
Obtención de energíamediante residuos
sólidos urbanos
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Índice:
¿Qué son los residuos sólidos urbanos?
Composición de los residuos sólidos urbano
Gestión de los residuos sólidos urbanos
Recogida
Transporte
Tratamiento
Las estaciones de transferencia (no se obtiene energía)
Las plantas de clasificación (no se obtiene energía)
Las Plantas de reciclaje (no se obtiene energía)
Tratamientos según la naturaleza del residuo
Tratamientos para producir energía
1. La combustión de residuos
sólidos urbanos para obtener energía.
(Incineración, gasificación, pirolisis y plasma) 2. La producción de Biogás (por
vertedero o biometanización)
Formación de compost.
Gestión de residuos sólidos urbanos en la Comunidad de Madrid
CONCLUSIONES
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¿Qué son los residuos sólidos urbanos?
Los residuos sólidos urbanos son aquellos desperdicios y restos (que no son
líquidos ni gaseosos) de naturaleza inerte, generados por la actividad doméstica
en los núcleos de población o sus zonas de influencia. De ellos se puede obtenergran cantidad de energía.1
Composición de los residuos sólidos urbanos
Estos residuos producidos por los habitantes comprenden basura, muebles,
electrodomésticos, embalajes y por último restos del cuidado de las ciudades
como la limpieza de las calles o el mantenimiento de los jardines. El grupo más
voluminoso de los residuos es la basura doméstica y ésta a su vez se compone de:
1. Materia orgánica: son los restos procedentes de la limpieza o la
preparación de los alimentos y la comida sobrante.
2. Plásticos: los platos, vasos y cubiertos desechables, las bolsas, algunos
recipientes…
3. Papel y cartón: son las cajas, los periódicos, el papel, las revistas…
4. Vidrio: son las botellas, frascos, tarrinas…
5. Otros.
La proporción de estos componentes varía según la zona, por ejemplo en laszonas más desarrolladas la cantidad de papel y cartón es mucho más alta, y
constituye alrededor de casi un tercio de la basura. En cambio, en una zona
menos desarrollada la cantidad de materia orgánica es mayor (hasta tres
cuartas partes en los países en vías de desarrollo) y mucho menor la de
papeles, plásticos vidrio y metales.
1 Definición de Residuos sólidos urbanos por el libro “Tecnología industrial I” de Mc Graw Hill.
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Para saber la composición más específica de la basura podemos observar la
siguiente imagen o la tabla:
Componentes Proporción
Materiaorgánica
Son los restos de
commida. Casi la mitadde lo que tiramos a labasura. Puedeconvertirse en abono.
38,56%
Papel
Un producto fácilmentereciclable si se depositaen los contenedoresespeciales.
27,88%
Plásticos
Son productos derivadosdel petróleo y excepto
los biodegradablestardan años endesaparecer
8,76%
Vidrio
Las botellas vacías y loscristales debendepositarse encontenedores para suposterior reciclaje
7,75%
Cenizas y Tierra
Son consecuencia de la
limpieza de las calles ydel mantenimiento de los
jardines
4,79%
Textil Cada vez hay menos. Esmejor donarlas ainstituciones benéficas.
3,64%
Metales
Los metales escasean ymuchas veces pagamosmás por ellos que por sucontenido.
2,53%
Muebles y
objetos
Consecuencia demudanzas, obras,electrodomésticosestropeados, etc.
2,48%
Pilas y baterías
Es la parte mascontaminante de nuestrabasura. Debemosdepositarlas encontenedoresespecíficos.
0,16%
Varios Es el resto de basura. 3,26%
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2
En esta imagen se especifica que porcentaje de compuestos químicos como
Carbono, Hidrógeno, Oxígeno y Azufre tiene cada grupo que encontramos en los
residuos sólidos urbanos. Esto es muy importante ya que según la proporción de
estos compuestos químicos se da el poder calorífico que nos indica si es rentable
su incineración para conseguir energía, que es la finalidad en las plantas de
valoración energética.
2 Esta imagen ha sido tomada de http://reciclaje-ixchel.blogspot.com.es/ un blog especializadoen el reciclaje. Es importante la composición de la basura en el proceso de reciclaje para poderdividirla en grupos.
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Gestión de los residuos sólidos urbanos
La gestión de los RSU es el conjunto de operaciones que se realizan en ellos
desde que se generan hasta que se consigue generar energía. Abarca tres etapas:depósito o recogida, transporte y tratamiento.3
Recogida
Este proceso consiste en la recogida de los RSU para poder efectuar su traslado a
las plantas donde se tratarán. Existen dos tipos de recogida que se especifican en
la siguiente tabla:
Tipos de recogida de RSU
Recogida no selectiva.
En la primera, los residuos se depositanmezclados en los contenedores, sinningún tipo de separación.
Ha sido la habitual hasta hace algunosaños.
Recogida selectiva
La recogida selectiva se haceseparando los residuos según su clase ydepositándolos en los contenedores
correspondientes. Así, existennormalmente contenedores para elpapel, vidrio, envases y la materiaorgánica.
Los contenedores pueden estarubicados en el centro de la ciudad o enáreas diferenciadas.
3 Esta información ha sido recogida de la siguiente página:http://www.uned.es/biblioteca/rsu/pagina3.htm#Cabecera
UNED | Universidad Nacional de Educación a Distancia
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En España se ha llegado al acuerdo de adoptar un código de colores unificadopara los contenedores.
Contenedor amarillo para los envases.
Contenedor azul para el papel y cartón.
Contenedor verde para el vidrio.
Contenedor gris o marrón para los residuos orgánicos.
A parte de los contenedores encontramos puntos limpios, o eco puntosdonde se recogen residuos como las pilas, las radiografías. También pararecoger los colchones, los muebles y los electrodomésticos se necesitancontenedores especiales.
4
4 http://www.santandervivaylimpia.com el ayuntamiento de Santander ha decidido realizar ciertas mejoras
con el fin de facilitar la gestión de residuos.
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La recogida selectiva o no selectiva puede ser a su vez por medio devehículos o neumática.
Tipos de recogida
Recogidapor medio
de vehículos
La más habitual.
Se realiza pormedio devehículos
especialmentepreparados, en
concreto dos tipos
de camiones
Pueden sercamiones dotadosde una tolva en laque se compactan
los residuos
Ya que lacompactación esmuy adecuada
para los residuosorgánicos o los
envases.
O camiones quesimplementetrasporta losresiduos sin
compactarlos.
Porque lacompactación no
se emplea en elcaso del vidrio.
Recogidaneumática
Sólo es factible enáreas de nueva
urbanización
Exige unacuantiosa
inversión inicial enla construcción de
las instalacionesque han de ir bajo
tierra
Sus beneficiosson que se ahorraen los costes del
personal y se
generan pocasmolestias a los
ciudadanos.
A través deconduccionesneumáticassubterráneas seconduce la basurahasta las
estaciones detransferenciadonde se trasladaa la planta detratamiento
5 6
5 En esta imagen se muestra el recogido de tipo neumático6
En esta imagen se muestra el recogido por medio de vehículos
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Transporte
Para el transporte se usan distintos tipos de vehículos especializados como
hemos visto en la recogida de los residuos sólidos urbanos.
Tras la recogida de residuos se realiza la etapa de transporte de residuos hacia:
Las estaciones de transferencia
Las plantas de clasificación
Las plantas de reciclado
Las plantas de valoración energética
El vertedero
Se está investigando sobre los medios de transporte de
basura más económicos y menos contaminantes.
Este camión híbrido (diésel y eléctrico) de la marca Volvo, es un buen ejemplo yaque está equipado con un motor diésel de 320 cv y uno eléctrico de120kilovatios. Las ventajas de este camión son visibles ya que reduce los costesde combustible un 20% y las emisiones de dióxido de carbono en más de un 30%.
Este es un ejemplo de recogida y transporte de basura tradicional.
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Tratamiento
Es la etapa final del proceso y la de mayor importancia. Después de su recogida ytransporte llega el tratamiento que varía según como se han efectuado los pasos
anteriores. Si los residuos vienen separados desde el origen como por ejemplo elpapel o el vidrio se dirige directamente a la planta de reciclado. Si viene mezcladacomo es el caso de los envases hay que separarla según la naturaleza de losplásticos, etc. El proceso de selección se realiza mediante diversos sistemas:
Componente de la basura Proceso de selección utilizadoMetales férricos Por medio de campos magnéticos
Metales no férricos Trabajo manual.
Papel y cartón Se seleccionan mediante trabajo manual
Plásticos duros Por medio del trabajo manualPlástico film Mediante sistemas neumáticos
Vidrio de color Se seleccionan mediante trabajo manual
Vidrio blanco Se seleccionan mediante trabajo manual
Los residuos sólidos realizan distintos procesos según su naturaleza y después de
su transporte puede ir a las estaciones de transferencia, a las plantas de
clasificación o a las plantas de reciclado. En estas plantas no se genera energía
solo se compacta y se ordena, se clasifica o se recicla la basura. Una vez concluidolos procesos que se dan lugar en las plantas anteriores los RSU se dirigen a las
plantas de valoración energética o en los vertederos controlados donde si se
produce energía utilizando diferentes formas de obtención.
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Las estaciones de transferencia (no se obtiene energía)
En las estaciones de transferencia son instalaciones en las que se descarga y sealmacenan temporalmente los residuos para poder transportarlos a otro lugar
para que sean tratados.
En estas estaciones se compacta y también se almacenan para que sea máscómodo su transporte a la planta de tratamiento
7
En ocasiones el centro de tratamiento está lo suficientemente próximo a losnúcleos habitados como para no necesitar una estación de transferencia. Enestos casos, son los propios vehículos de recogida los que realizan el transporte aplanta.8
7 Esta imagen sobre las estaciones de transferencia pertenece a : http://www.espormadrid.es 8
Si se da este caso, esta etapa de la estación de transferencia se omitiría.
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Las plantas de clasificación (no se obtiene energía)
En las plantas de clasificación como su nombre indica, clasifica la basura en
plásticos, metales y en materia orgánica. Y también sufren diferentes
tratamientos como trituración o prensado.
9
En esta imagen se especifica el proceso y el tratamiento concreto que sufren los
compuestos de la basura doméstica.
10
9
Esta imagen ha sido tomada de http://www.elremanso.org.ar. Esta página web es de una asociación defomento del parque El Remanso. 10
Esta imagen pertenece a una noticia publicada por http://www.alsurinforma.com
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Las Plantas de reciclaje (no se obtiene energía)
11
Hay dos tipos de reciclado el reciclado mecánico que consiste en un proceso
físico mediante el cual el plástico ya usado es recuperado pudiendo así volverlo a
utilizar. Y el reciclado químico.
11 http://www.elrincondelombok.com
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Tratamientos según la naturaleza del residuo:
Tratamiento general de los residuos sólidos urbanos.
En este esquema se aclaran todos los procesos de clasificación y separación a losque se somete los residuos sólidos para que sean tratados de la manera másconveniente. Se observa como el cartón y el plástico va a prensas y los residuosvoluminosos a otro proceso específico.
Se usan distintos procesos de selección como el trabajo manual, el separador
magnético y el separador de Foucault.
También podemos distinguir cuatro procesos finales a izquierda vemos como lafracción orgánica puede ir destinada a la Biometanización o al compostaje. A laderecha del esquema se especifica que los residuos rechazados se destinan a lavaloración energética o tras un área de transferencia se tratan en un vertederocontrolado.
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Tratamiento específico de residuos voluminosos:
Este esquema corresponde a la fase específica señalada anteriormente a los quese somete los residuos voluminosos. Este tipo de residuos se trituran se separanmediante un separador magnético y se lleva a una tolva con compactador. Una
vez terminados todos estos procesos se lleva al vertedero.
Tratamiento específico de plásticos:
Una parte del tratamiento de los plásticos consiste en el granceado. El granceadoconsiste en compactar el plástico es unas pequeñas esferas para su venta y poderproducir de nuevo botellas, objetos, etc. Esta forma de venta (en pequeñasesferas) facilita su fundición.
Una vez que los residuos sólidos urbanos han pasado por los procesos anteriores
necesarios según su naturaleza se destinan para la producción de energía.
Tipos de producción 1. La combustión de residuos
De energía 2. La producción de biogás a partir de residuos
Tratamientos para producir energía
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1. La combustión de residuos sólidos urbanos
para obtener energía. Este proceso se localiza en las plantas de
valoración energética.
d) Plantas de valoración energética
En este tipo de plantas se realiza la combustión de los residuos para obtener
energía en forma de calor. Los tratamientos se clasifican según el oxígeno. Se
clasifican en: Incineración: la combustión se realiza con exceso de oxígeno.
Gasificación: la combustión se realiza con defecto de oxígeno.
Otras tecnologías: pirolisis y plasma.
Imagen Nombre Capacidad(t/año)
Potenciaeléctrica
Iniciooperación
P.V.E de“Las
Lomas”
(Madrid)
280.000 29 1997
P.V.E. deSon Reus(Baleares)(Fase 1)
300.000 22 1997
P.V.E deCantabria(MerueloCantabria)
124.000 10 2006
P.V.E deMarsella(Francia) 300.000 35 2010
P.V.E. deSon Reus(Baleares)(Fase 2)
432.000 40 201012
12 http://www.urbaser.es
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Incineración: es un proceso que se lleva a cabo en una incineradora. Una
incineradora de residuos sólidos urbanos es un sistema de tratamiento queconsiste en quemas a altas temperaturas los residuos, con esto se consiguereducir su volumen en un 95% y su peso en un 80% aproximadamente.
13
Gasificación: es un proceso termoquímico en el que los residuos sólidos
urbanos son transformados en un gas combustible de poco poder calorífico. Lagasificación se lleva a cabo mediante unas reacciones que ocurren a cierta
temperatura con la presencia de un “gasificante” como el aire, el oxígeno o elvapor de agua).
13 Esta imagen ha sido tomada de la siguiente página web:http://www.tecnun.es/asignaturas/Ecologia/Hipertexto/13Residu/111Incin.htm
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Pirolisis: es un proceso que consiste en la descomposición de materia orgánica
causada por el calentamiento en ausencia de oxígeno (proceso anaerobio) la
pirolisis solo deja carbono de residuo.
Plasma14: es un proceso en el que los residuos sólidos urbanos se encuentran
en el cuarto estado, el plasma. Se caracteriza por unas condiciones específicas yuna temperatura altísima.
14http://www.fundaciongasnaturalfenosa.org/SiteCollectionDocuments/Actividades/Seminarios/Murcia%20241108/4.%20Jordi%20Gallego.pdf
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2. La producción de Biogás.
El BIOGAS se puede obtener mediante el vertedero controlado o la biometización
El vertedero controlado
Los vertederos controlados son muy distintos a los vertederos tradicionalesdonde simplemente se acumulaban las basuras.15 Estos vertederos tradicionalesno tenían medidas sanitarias, lo que conlleva a posibles incendios, malos olores,humos y la contaminación de acuíferos subterráneos y aguas superficiales.
En un vertedero controlado la basura se coloca en capas que se va recubriendotodos los días y se instalan sofisticados sistemas de drenaje para las aguas quesalen al exterior mediante grietas, y para los gases que se producen (como elmetano).
16
15 En España la gran parte de la basura que producimos se sigue llevando a los vertederos
tradicionales. 16
Esta imagen ha sido tomada de la página web: http://docentes.educacion.navarra.es/
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17
No contaminan igual que los vertederos tradicionales porque el agua (que
observamos en este esquema como Lixiviados) se trata en plantas depuradorasantes de ser vertida al río o al mar y el metano se recoge para utilizarlo enpequeñas plantas generadoras de energía que sirven para abastecer lasnecesidades de la planta de tratamiento de basura.
Cuando el vertedero se llena se debe recubrir adecuadamente y dejar el terrenolo más integrado con el paisaje posible.
17 Este esquema es sobre un vertedero tradicional y vemos que este tipo de vertederos contamina devarias maneras distintas.
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Planta de biometanización
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El proceso de la biometanización consiste en transformar los residuos en dostipos biogás y digesto. El biogás igual que en los vertederos controlados sedestina a funcionar como combustible para generar electricidad. El digesto esmateria prima que se destinará para la producción de compost.
El biogás se genera un elemento energético a partir de una fermentaciónanaeróbica (sin presencia de oxígeno).
Para que el proceso de biometanización sea efectivo se necesita que los residuospasen por un “pre tratamiento” en el que se realiza la separación balística (seseparan los residuos por su densidad y forma mediante cintas inclinadas), laseparación de finos (en la que se somete a los residuos a un cribado, es decir,
utilizando una malla que divide el residuo según el tamaño) y una segundaseparación balística.
18
Para producir el biogás se necesita un ambiente anaerobio (sin presencia deoxígeno) y una temperatura de 40ºC. La producción se genera en los llamados“digestores”. El tiempo que tiene que permanecer los residuos a esas condiciones
en los digestores ronda los 21 días.
Pero antes de introducir los residuos en los digestores se necesita que hayan sidodiluidos y calentados (mediante una inyección de vapor).
18Diagrama de Proceso de pretratamiento. En una planta de biometanización.
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19
Una vez finalizado este proceso se prensa con la finalidad de deshidratar lamateria digerida, para separar los residuos sólidos de los líquidos y someterlos adiversos procesos.
El biogás se recoge de las partes superiores de los digestores y es conducido a ungasómetro en el que se mide y se almacena el gas.
La composición media de este biogás es de un 55% de CH 4 (Metano), un 45 % de CO2
(dióxido de carbono). También se produce muy poca cantidad de vapor de agua y H2S.
El biogás a baja presión se comprime hasta 9 bares y es conducido hasta eltanque de biogás de agitación. Después de este proceso el gas se almacena paratransportarlo hasta una central de producción de energía o también se puedeasociar este biogás al gas natural.
19Imagen de un digestor de los residuos para la obtención de Biogás.
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Formación de compost.
La formación de compost consiste en una fermentación aerobia (con presenciade oxígeno) de los residuos producida por los microorganismos que contienenestos residuos orgánicos.
Este proceso se localiza en túneles cerrados (en los que es más sencillo sucontrol). Para que no se emitan olores se usan biofiltros.
De este proceso se obtiene un compost bruto. Mediante unos procesos deseparación se clasifica en materia de rechazo o inservible y el compost final. Lamateria inservible (que es una agrupación de impurezas del compost bruto) sedirige al vertedero y el compost final sirve para abono o fertilizante. Al ser tanbueno de abono se está intentando concienciar a las personas para que realicencompost en sus propias casas, como se observa en la siguiente imagen:
20
20Para saber cómo realizar compost visitar: http://articulos.infojardin.com/articulos/Hacer_compost.htm
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Gestión de residuos sólidos urbanos en la Comunidad de Madrid
Hoy en día los residuos se han convertido en un indicador socioeconómico
porque está muy relacionado con la sociedad de consumo y la actividad
económica. Por eso me parece muy interesante centrarnos en cómo es la gestión
de residuos sólidos urbanos en nuestra comunidad.
21
21Todas las imágenes, esquemas y datos están tomados de páginas oficiales de la Comunidad de Madrid.
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En este esquema observamos cómo se realiza la recogida en nuestra comunidad.
Tabla de datos de residuos sólidos urbanos en nuestra comunidad.
22
La situación energética de la ciudad de Madrid es la siguiente:
El 50% de la energía la consume el sector residencial y de servicios.
El 41, 5 % de la energía la consume el sector transportes.
El 8% de la energía la consume el sector industrial.
El tipo de energía consumida varía según su tipo. En este esquema vemos cual es
el porcentaje del biogás un 0,65% de la energía total consumida.
http://www.madrid.es 22
estos datos fueron tomado en el año 2009 y puede que hoy en día hayan variado.
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23
El parque tecnológico de Valdemingomez es muy importante en la comunidad de
Madrid para la gestión de residuos sólidos urbanos y son muy claros los
beneficios ecológicos aportados por él. Como que ha reducido las emisiones de
CO2, el consumo eléctrico y ha producido energía eléctrica.
24
23
Para realizar mi trabajo sobre residuos sólidos urbanos he intentado obtener la mayor parte de lainformación de la comunidad de Madrid y en concreto de las distintas plantas de Valdemingomez.24
Para más información sobre esta gestión consultar el área de gobierno de medioambiente.
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Y por último la unión europea ha establecido una estrategia para todos los países
en los que se incita a la obtención de energía mediante los residuos sólidos
urbanos ya que el beneficio que obtenemos no es solo energía eléctrica, si no quese reduce la contaminación producida por vertederos tradicionales y se reducen
las emisiones de CO2.
CONCLUSIONES
Me parece muy interesante este tipo de producción de energía ya que la
mayoría de veces no nos planteamos que nuestros desperdicios puedan
servir para producir energía y que lleven tanto trabajo su correcto tratado
ya que han mejorado mucho las medidas de control en los vertederos y se
están potenciando mucho las energía renovables ya que tenemos que
cuidar de nuestro planeta.
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