COMBUSTIBLES SÓLIDOS RECUPERADOS Y COMBUSTIBLES DERIVADOS DE RESIDUOS

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1 ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA DE SEVILLA TRABAJO FINAL DE MASTER TECNOLOGÍA QUÍMICA Y AMBIENTAL COMBUSTIBLES SÓLIDOS RECUPERADOS Y COMBUSTIBLES DERIVADOS DE RESIDUOS Autor: Adrián Yaque Sánchez Tutor: Pedro Ollero de Castro Sevilla Septiembre 2013

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3 Índice 1.- Resumen ejecutivo.. Pag Introducción... Pag Definición y caracterización.... Pag Marco normativo. Pag Formas de obtención. Origen.. Pag Tecnología utilizada para producirlos. Empresas suministradoras.. Pag Tecnología utilizada para producirlos..... Pag Empresas suministradoras..... Pag Uso... Pag Cementeras..... Pag Centrales térmicas convencionales.... Pag Plantas industriales... Pag Incineración en hornos con recuperación de energía..... Pag Otros usos: plantas de gasificación, pirólisis y plasma... Pag Emisiones de gases de efecto invernadero ahorradas (GEI)... Pag Situación en Europa.... Pag Situación en España Pag Mercado Pag Productores y producción. Potencial de producción... Pag Usuarios..... Pag Conclusiones... Pag Bibliografía... Pag

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5 1.- Resumen ejecutivo El siguiente trabajo consiste en conocer en profundidad los Combustibles Sólidos Recuperados (CSR) y los Combustibles Derivados de Residuos (CDR), denominados en inglés Solid Recovered Fuels (SRF) y Refuse Derived Fuels (RDF), para despertar el interés en un combustible alternativo que se puede utilizar en los procesos de generación o de uso de energía y que se obtiene de aquellas fracciones de plantas de tratamiento de residuos no peligrosos cuyo destino suele ser su eliminación en vertederos. Los SRF son combustibles sólidos preparados a partir de residuos no peligrosos para ser valorizados energéticamente en instalaciones de incineración o coincineración y que cumplen con la clasificación y especificaciones establecidas en la norma EN del Comité Europeo de Normalización (CEN), mientras que los RDF son combustibles sólidos, líquidos, pastosos o gaseosos preparados a partir de residuos peligrosos, no peligrosos o inertes, para su valoración energética en plantas de incineración o coincineración y que habitualmente solo cumplen las especificaciones establecidas entre el productor del combustible y el usuario. Se diferencian en que mientras los SRF cumplen con la clasificación y especificaciones establecidas en la norma EN 15359, los RDF no responden ni cumplen con ninguna norma o especificación, sólo cumplen las especificaciones establecidas entre el productor del combustible y el usuario. Los SRF/RDF están formados por mezclas de materiales como plásticos, papel, textiles, o maderas, que son idóneos para sustituir combustibles tradiciones cuando tengan las siguientes características: alto poder calorífico, bajo contenido de humedad y ceniza, alto contenido en biomasa y bajo contenido en cloro, azufre y metales pesados. Entre las ventajas de su utilización se encuentran: la reducción del uso de combustibles fósiles, con el correspondiente ahorro económico, la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, la reducción del depósito de residuos en vertedero recuperando la energía que contienen los residuos, y la posibilidad de recibir primas por la producción de energía en régimen especial. Entre los inconvenientes destacan la percepción de que la valorización energética de estos combustibles se opone al reciclado y que las instalaciones deben someterse a límites más restrictivos de emisiones cuando sustituyen los combustibles tradicionales, por lo que es necesario instalar sistemas de tratamiento de gases más complejos. A nivel europeo existen diversas normas EN aprobadas y publicadas para los SRF, de las que destaca la norma EN sobre especificaciones y clases de SRF. En esta se pueden clasificar los SRF en cinco clases en función de su PCI, contenido en cloro y contenido en mercurio. Existen otras normas de obligado cumplimiento en otros países europeos como la SFS 5875 Solid Recovered Fuel en Finlandia, la UNI 9903 Non mineral refuse derived fuels en Italia y la RAL-GZ 724 Quality Assurance of Solid Recovered Fuels en Alemania. Tanto los SRF como los RDF se pueden obtener a partir de residuos industriales mediante tratamiento mecánico y a partir de RSU mediante tratamiento biológico-mecánico o tratamiento mecánico-biológico. El biológico- 5

6 mecánico consiste en una reducción del tamaño de partículas, un proceso de secado biológico y la producción de SRF/RDF propiamente dicha, y el mecánico-biológico, en una reducción del tamaño de partículas, una separación de las fracciones seca y húmeda, y la producción de los SRF/RDF a partir de la fracción seca. El tratamiento mecánico de los residuos industriales consiste en una reducción del tamaño de partículas y la producción de los SRF/RDF. La producción de SRF/RDF consiste en: La eliminación de materiales inertes más densos e incombustibles como arenas, gravas, piedras, vidrios, etc., mediante un equipo de separación densimétrica como el separador balístico o el clasificador de aire, aunque previamente se puede utilizar una criba para eliminar elementos finos. Eliminación del contenido en cloro (PVC) y metales pesados (por ejemplo, Hg) mediante un separador balístico, un separador neumático la separación manual o mediante un separador óptico. Eliminación del contenido de metales férricos mediante un separador magnético de tipo Overband, de tambor magnético o polea magnética. Eliminación de metales no férricos como aluminio o cobre que se lleva a cabo mediante un separador de corrientes de Foucault. Secado para reducir la humedad hasta la solicitada por el cliente mediante secado térmico o prensado en la densificación del combustible en su acondicionamiento final. Reducción de tamaño de partículas mediante triturador. Acondicionamiento final mediante densificación del combustible, en caso de ser necesario, habitualmente mediante pelletizadora. Las empresas suministradoras más conocidas de la tecnología de producción de SRF/RDF son Sustenta Soluciones Energéticas que comercializa el proceso Tyrannosaurus, Grupo Sistemas de Protección de Recursos (SPR) que comercializa en exclusiva equipos de los fabricantes Lindner Recyclingtech y Nihot Recycling Technology, Masias Recycling, Regulador-Cetrisa y Ambisort Recycling. Los SRF/RDF se pueden utilizar para reducir el uso de combustibles fósiles en cementeras, centrales térmicas convencionales, plantas industriales, incineración en hornos con recuperación de energía, gasificación, pirólisis y plasma. En los hornos de cementeras, los SRF/RDF se pueden utilizar como sustitutos parciales del combustible fósil en el horno o en el precalcinador, si existe. Deben tener elevado poder calorífico, mayor de 20 Mj/kg para su uso en hornos y Mj/kg para su uso en el precalcinador, contenido en cloro inferior al 1% y en mercurio inferior a 10 mg/kg en base seca, y tamaño de partícula inferior a 20 mm. La alimentación se lleva a cabo mediante conducciones neumáticas. El porcentaje de sustitución es muy variable en función del país y de la empresa cementera. La media en España en 2010 no llegaba al 16%, pero existen ejemplos excepcionales como el una planta de Cemex donde se ha alcanzado en 2011 el 43% de sustitución en térmicos 6

7 energético. Si se utiliza SRF/RDF, se deben realizar modificaciones de las instalaciones, al menos en la recepción y alimentación de los SRF/RDF como en los equipos de tratamiento de emisiones para adecuar las fábricas a los nuevos límites de emisión. El uso de SRF/RDF en cementeras está muy extendido. Las centrales térmicas convencionales pueden sustituir parcialmente el carbón pulverizado por SRF/RDF también pulverizado. Su porcentaje de sustitución se encuentra entre el 5 y el 10% en térmicos energéticos. Son necesarias modificaciones similares a las anteriores. El uso de los SRF/RDF en centrales térmicas convencionales tiene una menor potencialidad que en las plantas cementeras. Las plantas industriales que están utilizando los SRF/RDF son las del sector de pasta y papel y las del sector siderúrgico. En las primeras, donde las calderas de recuperación energética, son alimentadas por determinados efluentes del proceso como las lejías negras, se puede mezclar con SRF/RDF para que estos últimos aumenten el poder calorífico y reduzcan el consumo de fuentes energéticas externas. En el sector siderúrgico, los SRF/RDF pueden aportar parte de la energía necesaria en el horno alto, siempre que estén compuestos por plásticos exentos de cloro. El uso de SRF/RDF en plantas industriales está teniendo altas dificultades de desarrollo. La incineración en hornos con recuperación de energía, se lleva a cabo normalmente con RDF con un PCI entre 10 y 13 Mj/kg. Se utilizan en hornos de parrillas refrigeradas con agua, lecho fluidizado burbujeante y lecho fluidizado circulante. Las instalaciones no suponen ninguna novedad ni diferencia técnica significativa respecto a los hornos convencionales de incineración de RSU. Sus referencias no son muy numerosas en Europa, y en España existen tres instalaciones. La gasificación, la pirólisis y la gasificación con plasma requieren de SRF/RDF con alto poder calorífico, poca humedad y poca cantidad de inertes. En pirólisis se excluyen los SRF/RDF compuestos de plásticos halogenado, como PVC. Los tres normalmente se utilizan para la obtención de energía eléctrica. Existen diferentes compañías que han patentado diferentes métodos de gasificación, pirólisis y gasificación con plasma. Han alcanzado mayor grado de desarrollo en Japón que en Europa, y sólo existe una instalación de gasificación y otra de pirólisis en producción en Europa. En Europa existe un importante sector industrial muy diversificado que produce y utiliza SRF/RDF, sobre todo en Alemania, Austria, Finlandia, Italia, Holanda y Suecia. La producción actual de SRF/RDF está por encima de los 14 millones de toneladas por año y se espera que a largo plazo esté entre 24 y 41 millones. Se utilizan sobre todo en la industria cementera, aunque el consumo en centrales de producción de energía en algunos países como Alemania ya ha superado al consumo en cementeras. Existe un mercado establecido de SRF en Alemania, Finlandia e Italia, que aprobaron sus propios estándares, mientras que este mercado está en desarrollo en Holanda, Bélgica y Reino Unido. Además, existe un ambicioso plan de desarrollo para España y Francia. 7

8 En la mayor parte de los casos el mercado es sobre todo local, aunque se espera que en el futuro esto cambie y que el mercado agrupe diversos países de la EU. En España no existe un mercado consolidado de SRF sino una demanda emergente y creciente de RDF que cumpla con los requisitos técnicos definidos por las instalaciones de destino y los requisitos medioambientales definidos por el Órgano Ambiental de la Comunidad Autónoma donde se ubica la instalación. Dicha demanda se centra principalmente en plantas cementeras, como sustituto, principalmente del coque del petróleo, pero el potencial de mercado en el futuro está en el sector de la generación de energía. El consumo de RDF en la industria cementera ha pasado de ser nulo en 2007 a toneladas en 2010, y aunque no existen estadísticas de las cementeras que utilizan actualmente SRF o RDF, en 2011, 22 cementeras en España estaban autorizadas mediante Autorización Ambiental Integrada para su utilización. Actualmente existen en España una planta termoeléctrica en el Complejo Medioambiental de SOGAMA, en Cerceda (La Coruña) que consume 569 t/d de RDF para producir 50 MWh de potencia eléctrica, una incineradora en el Centro de Tratamiento Integral de las Lomas, en los alrededores de Madrid que trata 850 t/d de RDF para producir 29 MWh de potencia eléctrica, y la ampliación de las instalaciones de incineración de Son Reus, en Mallorca, con dos nuevas líneas de incineración que utiliza alrededor de t/a de SRF para producir 28 MWh de potencia eléctrica. Las plantas de producción de SRF/RDF de las que se tiene constancia que se encuentran en funcionamiento y que pretenden comercializar su producto en España son: planta de Geocycle en Albox (Almería), Sanea en Constantí (Tarragona), RSU de Cervera del Maestre (Castellón), Castillejo en Yepes (Toledo), RSU de Onda (Castellón), Las Lomas (Madrid), Crevillente (Alicante), Armulaza (Bilbao), Zona Franca (Barcelona), Ecoparque de El Aceituno (Toledo), Cañada Hermosa (Murcia), Ecoparque Els hostalets de Pierola (Barcelona), Alginet (Valencia), Ecoparque de Can Mata (Barcelona), Reciclados Vicente Mallén (Castellón), Complejo Medioambiental de SOGAMA, en Cerceda (La Coruña), Castellbisbal (Barcelona), SAICA-PROMSA (Barcelona), Trans Sabater S.L. en Ribarroja del Turia (Valencia), Marcell Navarro i Fills en Llagostera (Gerona), Recivalongo en el norte de Portugal. Existen varios estudios que indican cuál es el potencial de producción de SRF/RDF en España, el primero de ellos es el realizado por el Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE) en el que el potencial de producción es de t/a, el segundo es el realizado por el Instituto para la Sostenibilidad de los Recursos (ISR) que lo estima en 6,3 millones de t/a, y el tercero, con un cálculo más simple, lo cifra en 7 millones de t/a. Además, el Instituto para la Sostenibilidad de los Recursos (ISR) cifra el potencial de consumo de SRF/RDF en España en 5 millones de t/a. 8

9 2.- Introducción. La situación actual de la economía de los países desarrollados ha dado lugar a diferentes desajustes en lo referente al desarrollo sostenible de la sociedad. Uno de los principales problemas a los que se están enfrentando las diferentes administraciones de los países de la Unión Europea (UE) es el incremento en la generación de residuos, tanto industrial como urbano. Pero, entre los objetivos que se ha marcado la UE está el convertirse en una sociedad recicladora, en la cual no se generen residuos, y se puedan utilizar estos como un recurso. En la escala de jerarquía que clasifican las opciones de gestión de residuos de mayor a menor calidad ecológica, la valorización energética viene a continuación de la prevención, la reutilización y el reciclaje. En otras palabras, solo se debe valorizar energéticamente aquellos residuos que no se hayan podido evitar y que no sean ni reutilizables ni reciclables. En este caso, lo que se aprovecha no son los materiales que componen los residuos sino la energía contenida en ellos. Figura 1: triángulo de residuos. Pero, no todo aprovechamiento energético de un residuo debe ser calificado como valorización energética. Solamente si el poder calorífico del residuo, es decir, su contenido energético, es alto y se recupera mediante un proceso de alta eficiencia energética, puede hablarse en rigor de valorización energética. Estas operaciones de gestión de residuos pueden llevarse a cabo, bien en instalaciones especializadas de incineración de residuos o bien en determinadas instalaciones industriales, siempre que estas cumplan lo establecido en la Directiva 2000/76/CE, de 4 de diciembre, sobre incineración de residuos, transpuesta a nuestro ordenamiento jurídico mediante el Real Decreto 653/2003, de 30 de mayo, y estén autorizadas por las Administraciones con competencia en medio ambiente de las Comunidades Autónomas. 9

10 Junto a esta eliminación de los residuos se obtiene un beneficio ecológico, se consume menos energía no renovable y por tanto, se conservan los recursos no renovables, y otro económico, se genera energía. Todo ello, teniendo en cuenta, que para determinados residuos, solamente se considera la valorización energética, como alternativa al depósito en vertedero. Aunque los objetivos primordiales respecto a los residuos sean evitar su generación, la realidad es que la eliminación en vertederos es una práctica mayoritaria, sobre todo en España, aunque en otros países de la UE no se realice de esa manera, como se puede apreciar en el siguiente gráfico por países en el año 2011: Gráfico 1: gestión de Residuos Sólidos Urbanos (RSU) en Europa en el año 2011 en porcentaje Además, a nivel comunitario existe interés en promocionar la sustitución de combustibles fósiles en los procesos de generación o de uso de la energía dentro de una estrategia global de sostenibilidad. Por todo ello, se considera que todas aquellas fracciones de plantas de tratamiento de residuos no peligrosos, cuyo destino suele ser actualmente su eliminación en vertederos, pueden ser convertidos en Combustibles Sólidos Recuperados (CSR) o en Combustibles Derivados de los Residuos (CDR), denominados en inglés Solid Recovered Fuels (SRF) y Refuse Derived Fuels (RDF), y estos utilizados como combustibles alternativos a los combustibles fósiles. Conocer a fondo estos combustibles alterativos procedentes de los residuos y su implantación es el objetivo principal de presente trabajo ya que además de reducir la cantidad de residuos destinada a vertedero, contribuye al desarrollo sostenible siendo una fuente de energía, empleo e inversión. Las ventajas e inconvenientes de su uso son las siguientes: 10

11 Ventajas generales del uso de SRF/RDF Las ventajas generales del uso de SRF/RDF son las siguientes: La reducción o el ahorro del uso de fuentes de energía o recursos no renovables, al sustituir combustibles fósiles en procesos con alta demanda de energía, lo que supone un ahorro económico importante en el coste de los combustibles. La reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, tanto por la reducción del uso de combustibles fósiles como porque parte de los residuos pueden tener un origen total o parcialmente biológico. La biomasa contenida en estos combustibles se considera como neutra 1, a efecto de las emisiones de gases de efecto invernadero. Evita el depósito de residuos en vertedero y sus consecuencias adversas asociadas, ya que los residuos depositados en vertedero emiten metano al fermentar, un gas de efecto invernadero que contamina 20 veces más que el CO 2. Facilita a la sociedad una herramienta complementaria para la gestión de sus residuos, y reduce las inversiones necesarias al aprovechar instalaciones ya existentes, como son las fábricas de cemento. Recupera la energía que contienen los residuos que ya no se pueden reutilizar ni reciclar y que irían a parar a un vertedero. Incrementando el uso de esta energía renovable, se reduce el grado de dependencia de los combustibles importados. Es un recurso inagotable de buen contenido energético. La posibilidad de recibir primas por la producción de electricidad en régimen especial 2, para las industrias acogidas a este régimen, como las centrales que utilicen como combustible principal residuos sólidos urbanos (grupo c.1), grupo en el que se incluiría el uso de SRF/RDF como combustible principal para producción eléctrica, como sería por ejemplo el caso de la planta termoeléctrica de SOGAMA, en Cerceda (Galicia). Inconvenientes generales del uso de SRF/RDF Los inconvenientes generales del uso de SRF/RDF son los siguientes: Existe la percepción de que la valorización energética de los SRF/RDF, es decir, de los residuos, se opone al reciclado. Normalmente existe una distancia importante entre las plantas y los posibles puntos de consumo térmico. Se debe tener un suministro garantizado a las instalaciones. 1 El CO 2 emitido por la combustión de la biomasa está en equilibrio con la cantidad de CO 2 que han fijado las plantas del aire en el proceso de fotosíntesis, por lo que no se contabilizan a efectos de los compromisos estatales de contención de las emisiones. 2 La reciente aprobación del Real Decreto-Ley 1/2012, de 27 de enero, por el que se suprimen los incentivos económicos para nuevas instalaciones de producción de energía eléctrica a partir de cogeneración, fuentes de energía renovables y residuos, deja fuera del régimen especial todas las nuevas instalaciones de valorización energética de residuos, aunque se mantiene para las existentes. 11

12 Las instalaciones que coincineren SRF/RDF deben someterse a límites más restrictivos de emisiones cuando sustituyen los combustibles tradicionales, pues cuando no se coincineran residuos no hay límites específicos aplicables ya que los que se utilizan son límites previstos en el Real Decreto 430/2004, de 12 de marzo, aplicable a las instalaciones de combustión. Por ello, es necesario instalar sistemas de tratamiento de gases más complejos. La siguiente tabla muestra el límite de emisiones de los hornos de cemento cuando se utilizan como combustible coque del petróleo y SRF/RDF: Contaminantes Uso de coque Uso de SRF/RDF Partículas 50 mg/nm 3 30 mg/nm 3 SO mg/nm 3 50 mg/nm 3 NO x 1200 mg/nm mg/nm 3 Hg 0,05 mg/nm 3 CD+Tl 0,05 mg/nm 3 Sb+As+Pb 0,5 mg/nm 3 HF 1 mg/nm 3 PCCD+PCDF 0,1 ng/nm 3 COT 10 mg/nm 3 HCl 10 mg/nm 3 Tabla 1: variación de los límites de emisión cuando se utilizan SRF/RDF en hornos de cemento 12

13 3.- Definición y caracterización. Los Solid Recovered Fuels (SRF) o Combustibles Sólidos Recuperados (CSR) son combustibles sólidos preparados a partir de residuos no peligrosos para ser valorizados energéticamente en instalaciones de incineración 3 o coincineración 4 y que cumplen con la clasificación y especificaciones establecidas en la norma EN del Comité Europeo de Normalización 6 (CEN). Por tanto, los SRF responden a unas especificaciones técnicas y de calidad definidas, que están estandarizados por la UE, que pueden ser certificados por las instalaciones productoras, y producidos a partir de residuos o fracciones de residuos sometidos a tratamientos mecánico-biológicos, que les confieren unas propiedades estables, bastante independientes de los residuos de los que proceden, una de cuyas características es que tienen un alto poder calorífico. En definitiva, los SRF son combustibles que responden a unas normas de calidad acordadas, en principio, entre el productor y el usuario y para los que esta calidad es certificada, no guardando relación con su origen como residuos. Si no cumplen estos estándares fijados por el Comité Europeo de Normalización no son SRF, se les denominan Refuse Derived Fuels o Combustibles Derivados de Residuos. Los Refuse Derived Fuels (RDF) o Combustibles Derivados de Residuos (CDR) son combustibles sólidos, líquidos, pastosos o gaseosos preparados a partir de residuos peligrosos, no peligrosos o inertes, para su valoración energética en plantas de incineración o coincineración y que habitualmente solo cumplen las especificaciones establecidas entre el productor del combustible y el usuario. Aunque la realidad es que los RDF no responden ni cumplen ninguna norma ni especificación, muchos autores consideran que los SRF son también RDF, es decir, los RDF son combustibles derivados de los residuos, cumplan o no alguna norma o especificación, es decir, sean SRF o no. En algunos casos, los RDF son producidos a partir de residuos o fracciones de residuos sometidos a tratamientos mecánico, por lo que no están estabilizados al no ser secados y haber reducido su humedad, y están muy condicionados por los residuos de partida, lo que ocasiona un desigual comportamiento en las instalaciones usuarias, y en otros casos, están estabilizados al estar sometidos a tratamientos mecánico-biológico, como los 3 Según el Real Decreto 653/2003, de 30 de mayo, sobre incineración de residuos, es cualquier unidad técnica o equipo, fijo o móvil, dedicado al tratamiento térmico de residuos mediante las operaciones de valorización energética o eliminación con o sin recuperación del calor. A estos efectos, en el concepto de tratamiento térmico se incluye la incineración por oxidación de residuos, así como la pirólisis, la gasificación u otros procesos de tratamiento térmico, como el proceso de plasma, en la medida en que todas o parte de las sustancias resultantes del tratamiento se destinen a la combustión posterior en las mismas instalaciones. 4 Según el Real Decreto 653/2003, de 30 de mayo, sobre incineración de residuos, es toda instalación fija o móvil cuya finalidad principal sea la generación de energía o la fabricación de productos materiales y que, o bien utilice residuos como combustible habitual o complementario, o bien los residuos reciban en ella tratamiento térmico para su eliminación. 5 Actualmente está en vigor la norma UNE-EN 15359:2012 Combustibles sólidos recuperados. Especificaciones y clases. 6 Es el organismo de normalización reconocido por la UE para la preparación de Normas Europeas (EN) fuera del ámbito del sector eléctrico. 13

14 SRF, aunque no se obtengan las especificaciones de la norma EN Si los RDF no están estabilizados, no pueden ser almacenados durante largos periodos de tiempo y se emplean en procesos de combustión in-situ. Dentro de la lista europea de residuos los RDF reciben el código o el , y la denominación residuos combustibles, es decir, combustible derivado de residuos. Figura 2: principios de distinción entre SRF y RDF Por tanto, aquellas fracciones de plantas de tratamiento de residuos, cuyo destino es la eliminación en vertederos, pueden ser convertidas tanto en SRF como en RDF. Los SRF y los RDF están compuestos por una variedad de materiales, de los que algunos podrían ser reciclables pero que se encuentran de tal forma que el reciclado no es la opción más adecua. Pero sin embargo es la alternativa más adecuada para aquellos materiales destinados a la eliminación, con la consiguiente pérdida de los recursos que contienen. Este podría ser el caso de numerosos materiales de origen plástico, que por su naturaleza podrían ser reciclables pero su estado impide que esta recuperación material sea razonable, desde el punto de vista ambiental. Por otra parte, los materiales recogidos de forma selectiva y/o clasificados, y dispuestos en una forma que su reciclado sea viable no deberían considerarse SRF/RDF, pero, al mismo tiempo, estos materiales no deberían ser excluidos de los SRF/RDF si esa exclusión pudiera conducir a su eliminación y ocasionar la pérdida de los recursos que contienen. Los principales residuos no peligrosos a partir de los cuales se puede producir SRF/RDF son mezclas de materiales como plásticos, papel, textiles o maderas, entre otros, procedentes de: Fracción resto 7 de los residuos municipales. 7 Es la fracción de los residuos que resulta una vez extraídos de éstos todos o algunos de los materiales reciclables como la fracción orgánica, papel o cartón, vidrio o los envases ligeros. 14

15 Rechazos de plantas de reciclaje. Residuos voluminosos (colchones, muebles, etc.). Fracción resto de los residuos comercializables e industriales no peligrosos. Fracción combustible de los residuos de construcción y demolición. Otros: neumáticos, plásticos agrícolas y lodos de estaciones depuradoras de aguas residuales urbanas. Imagen 1: típica materia prima para SRF/RDF Los materiales que componen los SRF o los RDF son muy variables y tiene un contenido medio del % de elementos biogénicos, según el documento de referencia sobre las mejores técnicas disponibles para el sector del tratamiento de residuos, de fecha agosto de La composición típica de los SRF/RDF en Europa es la siguiente: Materiales Porcentajes Plásticos 15 a 40 % Papel y cartón 15 a 40 % Maderas 5 a 15 % Otros 5 a 40 % Inertes 2 a 15 % Tabla 2: composición típica de SRF/RDF en Europa 15

16 Un ejemplo real de composición media de RDF es el siguiente: Tabla 3: ejemplo de composición media real de RDF. Fuente: Ficha de seguridad RDF - Reciclados Vicente Mallen S.L. Un ejemplo real de composición media de SRF es el siguiente: Fracción residuo Composición media (%) Materia orgánica fresca 2,90% Materia orgánica estabilizada 5,10% Papel-cartón 18,20% Celulosas 8,50% Vidrio 2,00% Plásticos 26,80% Metales férricos 2,70% Metales no férricos 0,50% Brick 2,30% Madera 3,50% Cauchos y gomas 0,10% Cueros y textiles 15,70% Peligrosos del hogar 0,10% Voluminosos 1,10% Inertes 1,90% Otros 8,60% Tabla 4: ejemplo de composición media real de SRF. Fuente: Estudio de viabilidad de una planta de procesado de los rechazos del tratamiento mecánico-biológico de los residuos urbanos para la obtención de un combustible sólido recuperado (IDOM, 2010) 16

17 Como sustitutos de combustibles fósiles, se puede afirmar que los SRF son los más homogéneos y económicos combustibles alternativos de calidad especificada, y en muchos aspectos son más limpios que combustibles fósiles tales como el coque de petróleo 8 o el carbón, debido a su bajo contenido de azufre y cloro. Para los consumidores de SRF/RDF, los elementos más críticos son: El poder calorífico, que se expresa generalmente en megajulios por kilogramo (Mj/kg) o kilocalorías por kilogramo (Kcal/kg). El contenido de cloro, que proviene generalmente del PVC, determinante en la formación de dioxinas y causante de problemas de corrosión. El contenido de azufre, causante de emisiones de SO X y también de problemas de corrosión. El contenido de cenizas, que reduce el poder calorífico del producto y requiere de tratamiento posterior (vertido), excepto para las industrias cementeras, que las incorporan al clinker. La humedad, que influye en el poder calorífico, disminuyéndolo. El contenido de metales pesados, especialmente de mercurio, que determina las emisiones de dichos metales. El contenido de biomasa, cuya fracción contenida en los SRF/RDF, sea cual sea, contabiliza como cero dentro del sistema de comercio de emisiones. Este contenido en biomasa se puede calcular mediante norma UNE. Las características: alto poder energético, bajo contenido de humedad y ceniza, alto contenido en biomasa, bajo contenido en elementos que pueden generar emisiones, como son el cloro, el azufre y los metales pesados, hacen que estos combustibles alternativos sean idóneos para sustituir a los combustibles tradicionales. Para que los SRF/RDF sean buenos combustibles, su poder calorífico debe ser lo más alto posible por lo que su humedad debe ser lo menor posible. A continuación, se muestra una gráfica donde se representa esto para un determinado RDF. Gráfico 2: relación entre el PCI y la humedad para un determinado RDF 8 Material sólido que resulta del tratamiento a elevada temperatura de fracciones de petróleo. Se utiliza frecuentemente como combustible en diversas industrias como la cementera o la cerámica. Tiene un alto contenido en carbono, azufre y metales. 17

18 Las características que deben cumplir estos combustibles para que la valorización energética sea verdaderamente efectiva son: Alto poder calorífico: > 4000 kcal/kg ó 17 MJ/kg. Bajo nivel de humedad: < 17% en peso. Como referencia se pueden apreciar los poderes caloríficos para diferentes combustibles con respecto a ejemplos de SRF y RDF en la tabla siguiente: Combustible Poder calorífico (PCI) Carbón kg 25 MJ/Kg Kcal/Kg Coque de petróleo 32 MJ/Kg Kcal/Kg Fuel oil 42 MJ/Kg Kcal/Kg TDF Combustible derivado de neumático 32 MJ/Kg Kcal/Kg SRF de residuo industrial 20 MJ/Kg Kcal/Kg SRF de RSU 19 MJ/Kg Kcal./kg RDF de RSU* 12 MJ/Kg Kcal/Kg *RDF típico de baja calidad sometido a tratamiento mecánico, es decir, sin estabilidad. Tabla 5: poderes caloríficos para diferentes combustibles Otras características que influyen en la calidad del combustible son: El nivel de impropios 9 ya que no tienen poder calorífico. La granulometría y densidad. Estas características son las que diferenciarán a un buen combustible SRF/RDF de otro de peor calidad y dependen de la composición del residuo original y de la efectividad del proceso de preparación. Se debe hacer mención de la puesta en marcha de la European Recovered Fuel Organisation 10 - ERFO (Organización Europea de Combustibles Recuperados), cuyo objetivo es promover la producción y el uso de los SRF en la UE, apoyando la estandardización de los SRF dentro de la norma CEN TC 343, que se estudiará a continuación, y respaldando los proyectos de investigación mediante la participación en todos los debates políticos y técnicos europeos. 9 Elementos extraños de diversa naturaleza como arena, vidrios, piedras, etc., que se pueden encontrar en los SRF/RDF y que disminuyen su poder calorífico. 10 ERFO representa un gran número de fabricantes de SRF de varios países europeos, a saber: Bélgica, Holanda, Alemania, Francia, Reino Unido, Ucrania, Italia, Finlandia, Irlanda y también de España. Colabora con el Comité Europeo de Normalización, participa en proyectos europeos de I+D, en seminarios y debates, y realiza contribuciones para los documentos BREF. 18

19 Las características de un SRF utilizado en una planta de valorización son las siguientes: Tabla 6: características obtenidas para un SRF en una planta estándar con inputs de entrada de RSU y residuos industriales Es importante resaltar que existen importantes sinergias positivas resultantes de la co-combustión de los SRF o RDF con características similares a los SRF, y la biomasa. La adición de SRF/RDF a la biomasa permite una combustión más rápida, en parte debido a que la biomasa siempre tiene un cierto contenido de agua, mientras que los SRF/RDF no, que posibilita una incineración más rápida y eficiente, mejor estabilidad de combustión y mejores resultados en las calderas. La combustión conjunta de SRF/RDF y biomasa resulta rentable desde un punto de vista económico, cuando los SRF/RDF se encuentren disponibles localmente. 19

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21 4.- Marco Normativo. Las principales normas legales aplicables a los SRF y a los RDF en la UE y en España son las aplicables a los residuos, ya que estos combustibles se siguen considerando residuos hasta su eliminación. Estas normas legales son: Normativa básica: Directiva 2008/98/CE, de 19 de noviembre, sobre los residuos y Ley 22/2011, de 28 de julio, de residuos y suelos contaminados. Incineración de residuos: Directiva 2000/76/CE, de 4 de diciembre, relativa a la incineración de residuos y Real Decreto 653/2003, de 30 de mayo, sobre incineración de residuos. Prevención y control integrado de la contaminación: Directiva 96/61/CE, de 24 de septiembre, relativa a la prevención y al control integrado de la contaminación y Ley 16/2002, de 1 de julio, de prevención y control integrados de la contaminación. Derivado de esta normativa, se destacan los siguientes aspectos: Independientemente de que el producto elaborado a partir de los residuos sea un SRF o un RDF, en ningún caso pierde su condición de residuo, y por tanto los titulares de actividades en cuyo proceso se utilice como combustible alternativo, adquieren la condición de gestores de residuos y sus obligaciones, estando sometidos a la autorización por parte de la Administración con competencia en Medio Ambiente de la Comunidad Autónoma correspondiente. Asimismo, su utilización como combustible alternativo está sometida a la normativa de incineración de residuos, la cual establece unos valores límites de emisión específicos. La norma establece dos tablas de valores límites de emisión a la atmósfera, una más restrictiva, para instalaciones de incineración, y otra menos restrictiva para las de coincineración, si bien ambos son más restrictivos que los que afectan a plantas industriales con procesos térmicos que utilizan combustibles convencionales. En caso de que la instalación de incineración ó coincineración se encuentre sometida a la normativa de prevención y control integrados de la contaminación, su régimen de autorizaciones ambientales se canaliza a través de la Autorización Ambiental Integrada que determina tanto las características de los materiales a incinerar o jcoincinerar, como los límites de emisión, los cuales se adoptan teniendo en cuenta las Mejores Tecnologías Disponibles para el sector de actividad, así como las características del ámbito geográfico en el que se ubica la instalación. Es conveniente destacar que los SRF/RDF dejarán de ser residuos si verifican los criterios de fin de la condición de residuo que puedan establecerse conforme a lo establecido en el artículo 5 de la Ley 22/2011, de 28 de julio, de residuos y suelos contaminados, que dice lo siguiente: Por orden del Ministro de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino se podrán establecer los criterios específicos que determinados tipos de residuos, que hayan sido sometidos a una operación de valorización, incluido el reciclado, deberán cumplir para que puedan dejar de ser 21

22 considerados como tales, a los efectos de lo dispuesto en esta Ley y siempre que se cumplan las siguientes condiciones: a. Que las sustancias u objetos resultantes se usen habitualmente para finalidades específicas; b. que exista un mercado o una demanda para dichas sustancias u objetos; c. que las sustancias u objetos resultantes cumplan los requisitos técnicos para finalidades específicas, la legislación existente y las normas aplicables a los productos; y d. que el uso de la sustancia u objeto resultante no genere impactos adversos para el medio ambiente o la salud. Además, el Proyecto de Ley de Eficiencia Energética y Energías Renovables (borrador del 28 de abril de 2011), introduce el concepto de Combustibles Sólidos Recuperados en el conjunto de energías renovables, e indica en su artículo 81, Energía de residuos, que: el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio y el Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino, por orden conjunta de sus titulares definirán y aprobarán las normas técnicas para que los Combustibles Sólidos Recuperados puedan dejar de ser considerados como residuos conforme al procedimiento establecido en el artículo 5 de la Ley de Residuos y Suelos Contaminados. Por último, es conveniente comentar la existencia del Reglamento CE 1013/2006 del Parlamento Europeo y del Consejo de 14 de junio de 2006 relativo a los traslados de residuos, y que es de obligado cumplimiento para los traslados de SRF/RDF en la UE. La Norma CEN/CT 343 de SRF El Comité Europeo de Normalización recibió en 2002 un encargo de la Comisión Europea para desarrollar una serie de Especificaciones Técnicas relativas al uso de los SRF a partir de residuos no peligrosos, que permitiese potenciar su uso en la recuperación de energía en plantas de incineración y coincineración. Para ello, el Comité Europeo de Estandarización creó el Comité Técnico CEN/TC 343 SRF Solid Recovered Fuels el 13 de Marzo del 2.003, cuya secretaría ha estado a cargo de la Asociación Finlandesa de Estandarización. Figura 3: esquema de la norma CEN/TC

23 El Comité Técnico de Normalización AEN/CTN 301, fue el encargado de la normalización de los SRF en España, y cuya secretaría fue llevada a cabo por la Asociación Española de Gestores de Biomasas de Madera Recuperadas (ASERMA), que agrupa a los fabricantes españoles de RDF y SRF con un 30% de biomasas de madera recuperadas. El objetivo del Comité Técnico CEN/TC 343 fue la consecución de unas normas de homologación a nivel europeo que permitían la clara identificación de estos combustibles como alternativos a los fósiles, restando atención a su origen como residuos, aunque respetando la legislación ambiental como residuo que le es de aplicación. Su ámbito de actuación fue la elaboración de estándares, especificaciones e informes técnicos sobre SRF preparados a partir de residuos no peligrosos, para ser utilizados para recuperación energética en plantas de incineración o co-incineración de residuos. El resultado son una serie de normas europeas para los SRF compuesta por estándares europeos aprobados y publicados. El objetivo de estas normas es actuar como instrumento de normalización para promocionar la producción, el comercio y el uso de los SRF; promocionar una seguridad de suministro de estos combustibles; ayudar a las Autoridades competentes en lo que respecta a autorizaciones y legislación; y regular y adaptar los aspectos ambientales necesarios a este combustible. Además, se pretende permitir el comercio eficaz de los SRF y por tanto dinamizar su mercado, promoviendo y facilitando su aceptación en la opinión pública; facilitar un mayor entendimiento entre vendedores y compradores, y simplificar los movimientos transfronterizos; y ayudar a los proveedores de equipos de tratamiento de residuos a desarrollar sus ofertas. Las normas aprobadas y publicadas actualmente para los SRF son las siguientes: REFERENCIA CEN/TR 14980:2009 IN CEN/TS 15401:2010 CEN/TR 15404:2010 CEN/TS 15405:2010 CEN/TS 15406:2010 CEN/TS 15412:2010 CEN/TS :2010 CEN/TS :2010 TÍTULO Combustibles sólidos recuperados. Informe sobre las diferencias relativas entre las fracciones biodegradables y biogénica de los combustibles sólidos recuperados. Solid recovered fuels - Determination of bulk density Solid recovered fuels - Methods for the determination of ash melting behaviour by using characteristic temperatures Solid recovered fuels - Determination of density of pellets and briquettes Solid recovered fuels - Determination of bridging properties of bulk material Solid recovered fuels - Methods for the determination of metallic aluminium Solid recovered fuels - Determination of moisture content using the oven dry method - Part 1: Determination of total moisture by a reference method Solid recovered fuels - Determination of moisture content using the oven dry method - Part 2: Determination of total moisture content by a simplified method 23

24 CEN/TR 15441:2009 IN CEN/TR 15508:2006 CEN/TR 15591:2007 CEN/TS 15639:2010 CEN/TR 15716:2008 UNE EN 15357:2012 UNE EN 15358:2011 UNE EN 15359:2012 UNE EN 15400:2011 UNE EN 15402:2011 UNE EN 15403:2011 UNE EN 15407:2011 UNE EN 15408:2011 UNE EN 15410:2012 UNE EN 15411:2012 UNE EN 15413:2012 UNE EN :2011 UNE EN :2012 UNE EN 15440:2012 UNE EN 15442:2012 Combustibles sólidos recuperados. Directrices sobre aspectos de salud laboral Key properties on solid recovered fuels to be used for establishing a classification system Solid recovered fuels - Determination of the biomass content based on the 14C method Solid recovered fuels - Determination of mechanical durability of pellets Solid recovered fuels - Determination of combustion behaviour Combustibles sólidos recuperados. Terminología, definiciones y descripciones. Combustibles sólidos recuperados. Sistemas de gestión de la calidad. Requisitos particulares para su aplicación a la producción de combustibles sólidos recuperados. Combustibles sólidos recuperados. Especificaciones y clases. Combustibles sólidos recuperados. Determinación del poder calorífico. Combustibles sólidos recuperados. Determinación del contenido de materia volátil. Combustibles sólidos recuperados. Determinación del contenido de ceniza. Combustibles sólidos recuperados. Métodos para la determinación del contenido en carbono (C), hidrógeno (H) y nitrógeno (N). Combustibles sólidos recuperados. Métodos para la determinación del contenido en azufre (S), cloro (Cl), flúor (F) y bromo (Br) Combustibles sólidos recuperados. Método para la determinación del contenido en elementos principales (Al, Ca, Fe, K, Mg, Na, P, Si, Ti). Combustibles sólidos recuperados. Método para la determinación del contenido en oligoelementos (As, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mo, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Tl, V y Zn). Combustibles sólidos recuperados. Métodos para la preparación de las muestras de ensayo a partir de muestras de laboratorio. Combustibles sólidos recuperados. Determinación del contenido en humedad por el método de secado en estufa. Parte 3: Humedad de la muestra para análisis general. Combustibles sólidos recuperados. Determinación de la distribución de tamaño de partícula. Parte 1: Método del tamiz para partículas pequeñas. Combustibles sólidos recuperados. Métodos para la determinación del contenido en biomasa. Combustibles sólidos recuperados. Métodos de muestreo. UNE EN 15443:2011 UNE EN 15590:2012 Combustibles sólidos recuperados. Métodos para la preparación de la muestra de laboratorio Combustibles sólidos recuperados. Determinación de la tasa de calentamiento potencial por actividad microbiana usando el índice de respiración dinámica. Tabla 7: estándares nacionales y europeos relativos a SRF publicados La clasificación y estandarización de los SRF es fundamental para proporcionar referencias técnicas a: Productores, de manera que tengan la certeza sobre lo que demanda el mercado. Usuarios, de manera que tengan garantías acerca de la calidad del combustible que compran y utilizan. 24

25 Tecnólogos de la combustión, de manera que puedan diseñar plantas para las diferentes clases de combustibles que se definan. Y, los aspectos más importantes de las especificaciones técnicas son los siguientes: a. Estándares de muestreo y procedimientos de prueba del nivel de calidad exigido Cubren las diferentes características de producción de los SRF que pueden tener relevancia en su utilización, es decir: - Toma de muestras en planta de producción - Preparación de laboratorio - Determinación del contenido de biomasa - Determinación del poder calorífico - Determinación del contenido de humedad - Determinación del contenido de ceniza y características de las cenizas - Determinación y distribución del tamaño de la partícula - Determinación del contenido de azufre, cloro, flúor y bromo - Determinación de contaminantes ambientales a nivel de trazas b. Requisitos y declaración de conformidad: La declaración de conformidad es una Certificación expedida por el productor de los SRF y que confirma que el combustible ha sido clasificado de acuerdo con el Estándar CEN/CT 343, tal y como se indica en el punto siguiente, que se ha producido de acuerdo con criterios de gestión de calidad y que cumple con sus especificaciones. Este elemento es de gran importancia porque sitúa a los SRF en un plano de igualdad con el resto de los combustibles disponibles en el mercado, con independencia de que deban estar sujetos a normas ambientales complementarias que no se exigen para otros tipos de combustibles. c. Sistema de clasificación Se basa en clasificar los SRF en cinco clases de diferente calidad, del 1 al 5, en base a los valores límites de tres propiedades o parámetros fundamentales de los combustibles, y que son: El parámetro económico: valor medio para el poder calorífico inferior (PCI) en base húmeda. El parámetro técnico: valor medio para el contenido en cloro en base seca. El parámetro ambiental: valores medios y percentil 80% para el contenido de mercurio en relación al PCI en base húmeda. Estas cinco clases o subgrupos de clasificación con sus valores límites para cada uno de los parámetros o propiedades comentados, que se encuentran especificados en la norma EN 15359, se presentan en la siguiente tabla: 25

26 PARÁMETRO BASE UNIDAD PCI (valor medio) Base húmeda MJ/kg Contenido en cloro Base seca % Cl 0,2 0,6 1,0 1,5 3,0 Contenido en Hg mg/mj 0,02 0,03 0,08 0,15 0,50 Base húmeda Hg, (percentil 80) mg/mj 0,04 0,06 0,16 0,30 1,00 Tabla 8: sistema de clasificación de los SRF según la norma EN Los SRF serán designados por una clase o subgrupo de clasificación 1 al 5 por cada parámetro o propiedad, y la combinación de dichos números forma el código de clase del combustible. Esta definición no implica que deban cumplirse todos los umbrales de una misma clase. Un mismo SRF puede ser de una clase en lo que se refiere a una de sus propiedades, y de otra clase en cuanto a otra. Por ejemplo: PCI 2, Cl 3, Hg 1. Con esta definición se determina un código, que es obligatorio en la descripción del SRF. Para una completa identificación de los SRF, el productor, aparte de clasificar al combustible con arreglo a estos parámetros, deberá también notificar toda la información obligatoria de la parte 1 del Anexo A de la citada norma, como tamaño de partícula, contenido en cenizas, humedad, PCI, contenido en cloro, mercurio y otros metales pesados, que corresponde a una hoja de especificaciones obligatorias; como toda una serie de parámetros que se consideran opcionales suministrar y que se recogen en la parte 2 del anexo A, y que corresponde a una hoja de especificaciones voluntarias. La Hoja de especificaciones voluntarias complementa la anterior mediante indicaciones del procedimiento de producción de los SRF, de la fracción de biomasa, de la composición referida a fracciones clásicas de residuos urbanos (papel, madera, plástico, gomas, y otros). Además, se incluyen los contenidos de todos los contaminantes, tanto los mayoritarios como los presentes en trazas. Pero también es importante tener en cuenta que aunque estas sean las especificaciones de los SRF, se pueden acordar especificaciones de calidad más restrictivas entre el usuario y el productor de los mismos. A continuación se muestran estas hojas de especificaciones obligatoria y voluntaria: 26

27 Tabla 9: hoja de especificación obligatoria de SRF 27

28 Tabla 10: hoja de especificación voluntaria de SRF 28

29 Concluyendo, las características mínimas exigidas a los SRF derivan simultáneamente tanto de la aplicación de los estándares europeos, como de los parámetros fijados en las autorizaciones ambientales integradas y en los requisitos particulares de las empresas potencialmente usuarias. Por otro lado, como ya se ha comentado anteriormente, no existe estándar para los RDF, por lo que las características mínimas exigidas a los RDF derivan simultáneamente tanto de la aplicación de los parámetros fijados en las autorizaciones ambientales integradas como en los requisitos particulares de las empresas potencialmente usuarias. Estándares europeos de calidad de SRF Pero, aunque en España no existen estándares nacionales, sí existen en otros países europeos, como Finlandia, Italia o Alemania. Estos estándares son normas de calidad para el uso de SRF a cumplir en cada país. Su aplicación permite asegurar su correcta implantación en el mercado y se basan en la composición química de los combustibles. Las normas para cada uno de estos países son: Finlandia: la norma SFS 5875 Solid Recovered Fuel (SRF) Quality Control System, que existe desde Sus estándares de calidad son: Tabla 11: estándares de calidad de los SRF en Finlandia según National Finnish Standard. Italia: la norma UNI 9903 Non mineral refuse derived fuels 11 (RDF), que existe desde Los estándares de calidad de los RDF en Italia son: Tabla 12: estándares de calidad de los RDF en Italia según Decreto Ministerial de 5 de febrero de La denominación RDF se aplica en Italia para designar a los SRF, porque esta denominación fue aprobada legalmente antes de la toma de posición de la Comisión y del encargo al CEN del trabajo de normalización de estos combustibles; por tanto, en Italia RDF es sinónimo de SRF. 29

30 Alemania: la norma RAL-GZ 724 Quality Assurance of Solid Recovered Fuels (SRF), que existe desde En su anexo 2 se establecen los estándares de calidad, que son: Tabla 13: estándares de calidad en Alemania de los SRF según German Institute for Quality Assurance and Certification. Por otro lado, existen marcas registradas de SRF, como ocurre en la empresa alemana REMONDIS, que tiene como marcas: BPG y SBS. También existen empresas líderes en la producción y utilización de los SRF como Remondis, Nehlsen y Kerhof en Alemania, EcoDeco en Italia y Reino Unido, o Veolin, que opera en diversos países. Además, en España CEMEX ha desarrollado una marca comercial propia de SRF/RDF denominada Enerfuel 12, y en el Reino Unido otra denominada Climafuel, esta última con un PCI de entre 17 y 22 MJ/kg, humedad inferior al 15 %, contenido de cloro inferior al 1 % y tamaño de partícula inferior a 40 mm. 12 Es un combustible con nombre registrado de la empresa CEMEX procedente de RSU y cuyo destino final era el vertedero 30

31 Las características de los SRF/RDF con denominación Enerfuel son: Poder Calorífico Inferior medio en base seca: kcal/kg +/- 10% o material calcinador: kcal/kg o material quemador: kcal/kg Humedad relativa máxima: < 15% Densidad: rango de trabajo kg/m 3 Contenido en Cloruros: < 0,7% Cenizas: < 15% +/- 3% Azufre : < 1% Granulometría media: 8-15 mm (granulometría máxima < 20mm) Un ejemplo de cumplimiento de diversas normas comentadas en este epígrafe en una planta de fabricación de SRF en Andalucía, es el siguiente: Tabla 14: cumplimiento de diversas normas para una planta de fabricación de SRF en Andalucía 31

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33 5.- Formas de obtención. Origen. La fuente para la obtención de los SRF/RDF son los residuos industriales y los RSU, y de estos últimos fundamentalmente plásticos y desechos biodegradables, procedentes de fracciones rechazos de plantas de tratamiento de RSU. Los RSU que se pueden convertir en SRF/RDF proceden del rechazo de las plantas de selección en las que se incorporan los envases ligeros de plástico que proceden del contenedor amarillo en la recogida separada de residuos, y mayoritariamente la fracción resto, es decir, la fracción de los residuos que resulta una vez extraídos de la bolsa de la basura todos o algunos materiales reciclables (fracción orgánica, papel y cartón, vidrio y envases ligeros) mediante recogida separada. Figura 4: gestión de los RSU Por tanto, los SRF/RDF se obtienen a partir de la segregación, trituración y deshidratación de los RSU y de los residuos industriales asimilables a urbanos. La diversidad de residuos que pueden procesarse y de los usos a que puede destinarse los SRF/RDF, hace que cada productor siga su propia estrategia tecnológica para producirlo. El tratamiento de los RSU para obtener SRF/RDF se realiza mediante distintos tratamientos mecánicos y biológicos: a) Tratamiento biológico-mecánico (TBM) o biosecado El biosecado 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. En este tratamiento, la totalidad de los residuos entrantes se someten a un proceso de estabilización mediante compostaje acelerado, que se consigue con una aireación forzada de los residuos. 33

34 Posteriormente, los residuos tratados se someten a un proceso de selección mediante el cual se separan los materiales recuperables y los materiales susceptibles de ser convertidos en SRF/RDF. La fracción restante constituye el rechazo, que es destinado a tratamiento finalista (incineración o vertido). Figura 5: esquema de tratamiento por biosecado de la fracción resto de los RSU y proporción media de las diferentes fracciones obtenidas Mediante este tratamiento la cantidad de SRF/RDF que se obtiene es del orden del 33 % de la cantidad de residuos alimentados a la instalación, aunque puede variar ligeramente en función de la composición de los residuos urbanos. El poder calorífico del SRF/RDF es del orden de MJ/kg. La calidad de este SRF/RDF puede mejorarse por clasificación, separando plásticos y papel, hasta alcanzar un alto PCI y un valor bajo de humedad. El proceso del biosecado se puede llevar cabo mediante las siguientes etapas generales: 1. Reducción del tamaño de partículas hasta tamaños de partícula entre 100 a 200 mm con el objeto de homogeneizar el material para mejorar la fermentación, facilitando el contacto de la parte orgánica de los residuos con el oxígeno del aire que pasa a través de la masa. Esto se puede llevar a cabo mediante un molino o triturador (primario), que tritura y homogeniza el material. 2. Proceso de secado biológico, donde se evapora parte de la humedad que contienen los residuos, además de la estabilización de los mismos. Para ello, se depositan en pilas y se hace circular una corriente de aire a través de las mismas. La oxidación biológica (degradación) de la materia orgánica fermentable produce un aumento de temperatura de la pila de residuos que, además de eliminar los patógenos presentes, hace que este se seque. La reacción de degradación tiene lugar de forma natural pero se ve favorecida, en toda la masa de residuos, por la circulación de aire a través de los mismos, garantizándose así tanto la aportación del oxígeno necesario para la actividad biológica aerobia como la evacuación de la humedad de manera uniforme desde toda la masa de residuos. En consecuencia, no es necesario realizar ninguna manipulación de la pila de residuos durante el tratamiento, que dura aproximadamente 14 días. 34

35 Imagen 2: producto biosecado El proceso de biosecado elimina una parte muy importante de la humedad, obteniéndose un producto final con una humedad del orden del 12% (frente a un contenido de entre el 35 % al 40 % en la entrada de residuos a la planta de biosecado). El material seco, que supone entre el % de la masa inicial de residuos, es un producto razonablemente estabilizado (en tanto se mantenga seco), porque en esas condiciones de humedad la actividad bacteriana es mínima. 3. Producción de SRF/RDF que se describirá a continuación. b) Tratamiento mecánico-biológico (TMB) En este tratamiento se separan dos fracciones: una húmeda, que tiene un elevado contenido de materia orgánica que se estabiliza previamente al vertido mediante compostaje, y una fracción 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 el biosecado y el tratamiento mecánicobiológico es que en el biosecado se trata biológicamente la totalidad del residuo, residuos urbanos o fracción resto, mientras que en el tratamiento mecánicobiológico se separa la fracción orgánica en la fase de tratamiento mecánico, y solamente esta fracción es sometida al tratamiento biológico. Figura 6: tratamiento mecánico de la fracción resto de los RSU y proporción media de las diferentes fracciones obtenidas. Mediante este sistema se obtiene una cantidad menor de SRF/RDF, alrededor del 18 % del residuo entrante. 35

36 Una variante de este sistema es el tratamiento mecánico-biológico con digestión anaerobia (metanización) de la fracción orgánica, con el cual se obtienen porcentajes similares de SRF/RDF. Figura 7: tratamiento por biometanización de la fracción resto de los RSU y proporción media de las diferentes fracciones obtenidas. Otra variante es la utilizada para residuos entrantes con prácticamente nulo contenido en materia orgánica, como podrían ser los rechazos de envases ligeros de las plantas de selección de envases. En este caso el tratamiento es solo de tipo mecánico y no es necesaria la estabilización ni el secado, y por tanto sólo se llevaría a cabo el proceso de producción de SRF/RDF, que se estudiará a continuación, con una trituración inicial para reducir y homogeneizar el material de entrada al proceso. El proceso de tratamiento mecánico-biológico está basado en los siguientes procesos: 1. Reducción del tamaño de partículas hasta tamaños de partícula entre 80 a 100 mm y homogeneización del material para facilitar la posterior separación de fracciones, debido a la heterogeneidad de los materiales entrantes, y con el fin de facilitar la posterior separación de fracciones. Esto se puede llevar a cabo mediante un molino o triturador (primario) para triturar y homogenizar el material. 2. Separación o clasificación de las fracciones seca y húmeda de los residuos entrantes en la planta, normalmente la fracción resto mediante un tamiz de tambor o trómel. La fracción seca es del orden del 40% en peso y la húmeda u orgánica 60%. La fracción seca está constituida por restos de materiales de envases, plásticos, papel y cartón y textiles. La fracción orgánica se estabiliza biológicamente mediante procesos de compostaje, ya sea por digestión aerobia o anaerobia, antes de su vertido, para cumplir las exigencias legales de vertido, y siendo esto independiente de la producción de SRF/RDF. 3. Producción de SRF/RDF a partir de la fracción seca que se describirá a continuación. El tratamiento para obtener SRF/RDF a partir de los residuos industriales asimilables a urbanos se realiza mediante una reducción del tamaño o trituración tal y como se ha indicado en el TMB y el proceso de producción de SRF/RDF, debido a que no es necesaria la estabilización ni el secado para este tipo de residuos. 36

37 Producción de SRF/RDF Actualmente, las plantas que fabrican estos tipos de combustibles se añaden a las plantas de tratamiento de RSU como una última línea de proceso o de afino para la obtención del combustible a partir de su rechazo, o se ejecutan plantas para el tratamiento de residuos industriales asimilables a urbanos. Dependiendo del residuo utilizado, RSU o residuos industriales, de sus características, y de la calidad final requerida a los SRF/RDF, para su preparación se requiere someterlos, básicamente, a distintos tratamientos para adecuar y texturizar el tamaño de las partículas, eliminar impropios de diversa naturaleza y reducir su humedad. La intensidad de las diferentes fases dependerá también de los residuos y de la calidad final requerida. Por tanto, no existe una tecnología de preparación del combustible específica a utilizar en todo momento, sino que esta variará en función de las variables antes indicada, aunque el esquema general para su producción puede ser el siguiente: Figura 8: esquema general del tratamiento de producción de SRF/RDF A continuación se presenta el diagrama general para la producción de SRF/RDF a partir del residuo no peligroso, y que se utiliza para obtener un producto con un elevado poder calorífico y con unas características concretas: Figura 9: diagrama resumen del proceso de producción de SRF/RDF 37

38 Las fases del proceso de producción de los SRF/RDF son las siguientes: Eliminación de materiales inertes Pretende la eliminación de materiales inertes o impropios pesados, que son más densos e incombustibles, como arenas, gravas, piedras, vidrios, cerámica, etc., y que pueden hacer que el combustible resultante no sea adecuado para su alimentación en la valorización energética. Esto se lleva a cabo mediante un equipo de separación densimétrica como el separador balístico o mediante un clasificador de aire. Previamente a este equipo se puede utilizar una criba para eliminar elementos finos. Esto se consigue debido a que el material orgánico está compuesto por cadenas de carbono mientras que los materiales inertes tienen un peso atómico muy superior, de tal manera que por diferencia de peso o densidad, se pueden eliminar o separar estos últimos, por ejemplo, mediante soplado con aire, siendo eliminados del combustible. Con ello, se puede pasar de un porcentaje de materiales impropios de un 12% 17% a un 6%, mejorando la calidad del combustible considerablemente y que además, son posibles causantes de deterioros en equipos utilizados posteriormente. Este proceso se puede reforzar mediante selección manual, que normalmente se realiza en la cabecera del proceso. Imagen 3: materiales inertes a eliminar Eliminación del contenido en cloro y metales pesados La eliminación del contenido de materiales que contienen cloro como puede ser el PVC, y metales pesados como el mercurio, se hace mediante un separador balístico, un separador neumático, la separación manual o mediante un separador óptico. Eliminación del contenido en materiales férricos La eliminación del contenido de materiales férricos, se lleva a cabo mediante separadores magnéticos, como el separador magnético de tipo Overband, el separador de tambor magnético o la polea magnética. Es recomendable instalar un separador magnético de tipo Overband a lo largo de las cintas transportadoras justo sobre la trayectoria del material y a continuación, volver a separar el material con un separador de tambor magnético o con una polea magnética, ya que pueden quedar pequeñas 38

39 partículas de hierro bajo la capa no magnética. Se recomienda aumentar la velocidad de la cinta transportadora para conseguir un bajo nivel del material. Los metales férricos son conducidos a su lugar de depósito para su venta en el mercado de los materiales recuperables. Con esta separación, se consigue reducir la cantidad de impropios del combustible que hace que puedan generarse mayor cantidad de cenizas en su combustión y, además se consigue reducir la abrasión en la trituración fina secundaria con cuchillas. Eliminación del contenido en matales no férricos La eliminación del contenido en metales no férricos, como por ejemplo el aluminio o el cobre, se lleva a cabo mediante separadores no magnéticos como el separador de corrientes de inducción o corrientes de Foucault. Los metales no férricos son conducidos a su lugar de depósito para su venta en el mercado de los materiales recuperables. Para utilizar este equipo es necesaria una reducción del tamaño de residuo a entre 3 y 150 mm, como ya se llevó a cabo en la trituración primaria, y previamente separar las partículas ferrosas. Es difícil separar componentes alargados y planos, como hojas de aluminio y alambres de cobre. Secado Se trata de la fase necesaria para disminuir, en caso de ser necesario, el porcentaje de humedad contenido en los SRF/RDF, hasta la solicitada por el cliente. La finalidad de esta fase es aumentar el poder calorífico de los residuos para lograr la máxima valorización energética e incrementar las propiedades finales de los SRF/RDF desarrollados y mejorar sus condiciones de almacenamiento. Además, con el secado, si no se ha realizado anteriormente, se mejoran sus condiciones de estabilidad, así como la facilidad para ser transportado, manejado y almacenado. Los tratamientos habituales son el secado térmico y el prensado que suele realizarse en el acondicionamiento final de los SRF/RDF si se quiere densificar el producto. Si el material de entrada en el proceso es estable y tiene una humedad que no sea elevada, puede no ser necesario este tratamiento, como ocurre normalmente con los residuos industriales. Reducción del tamaño de partícula La reducción de tamaño del producto se realiza mediante el equipo de trituración secundario situado al final del proceso de separación, que suele ser de tipo cortante. Con él se obtienen las dimensiones solicitadas por el usuario y por tanto un producto triturado de aspecto lanoso, de copo, de pelusa o pluff. Este tamaño puede ser de 30 mm, e incluso inferior a 20 mm, pero dependerá de los requisitos de las especificaciones demandadas por el cliente. 39

40 Imagen 4: SRF/RDF triturado Acondicionamiento final Una vez obtenido un tamaño de partícula óptimo del material combustible, este puede ser conducido al lugar destinado a su almacenamiento a granel como presentación comercial a la espera de ser retirado y transportado hasta las instalaciones del cliente, o utilizado para su consumo interno, por ejemplo, en una planta incineradora. Pero, también, al ser la densidad de este material muy baja, alrededor de 0,15 t/m 3, puede ser conducido a una etapa de acondicionamiento final de densificado o prensado, hasta órdenes de 1,2 t/m 3, ya que el combustible densificado reduce mucho los costes de transporte, además de ser más fácil su transporte y manejo, y por tanto, facilitando la ampliación del mercado potencial. La densificación también se lleva a cabo para reducir los costes de inversión en el secado térmico, ya que también se utiliza para reducir la humedad de los SRF/RDF. Imagen 5: SRF/RDF densificado Para ello se debe tener un sistema de densificación apropiado para los SRF/RDF y obtener como resultado estos combustibles en forma de pellets, briquetas, o cubos de energía. El pellet es el producido por aglomeración de material suelto en cubo, disco o cilindro, y con un diámetro normalmente inferior a 25 mm; y la briqueta es un bloque o cilindro producido también por material suelto y cuyo diámetro es normalmente superior a 25 mm. 40

41 Imagen 6: fluff, pellet y briqueta de SRF Los cubos de energía son densos fardos compactados en cubos de energía envueltos con folios de plásticos de un peso de entre una y dos toneladas y una densidad de unos 800 kg/m 3, haciendo más económico el transporte y almacenamiento. Son limpios, fácil de manipulear y también una solución ideal para el almacenamiento de largo tiempo. Imagen 7: cubos de energía de SRF Este proceso se realiza mediante una prensa extrusora de gran potencia y habitualmente con una pelletizadora. Estos pellets son más tarde utilizados como elemento combustible, y que al tener mayor homogeneidad permiten garantizar procesos de combustión más uniformes y eficaces. 41

42 Todo este proceso para la obtención de SRF/RDF a partir de residuos industriales o RSU se puede resumir en el siguiente diagrama de bloques: Figura 10: esquema de proceso para la obtención de SRF/RDF según el estudio de viabilidad de una planta de producción de CSR en el ayuntamiento de Vitoria - Gasteiz 42

43 Un ejemplo de proceso es el siguiente diagrama de flujo donde aparece el proceso, los equipos a utilizar y el balance de masas del proyecto para una planta de producción de SRF para el ayuntamiento de Vitoria. Se estima que es posible obtener alrededor de un 58,7% de SRF de la fracción de rechazo de RSU que alimenta al proceso. Figura 11: diagrama de flujo de proceso y balance de masas de proyecto para planta de SRF en Vitoria 43

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45 5.- Tecnología utilizada para producirlos. Empresas suministradoras Tecnología utilizada para producirlos. Las tecnologías utilizadas para la obtención del SRF/RDF han sido clasificadas en las siguientes categorías a partir de su función: a) Separación en función del tamaño o densidad: Trómel o tamiz de tambor: es un sistema rotatorio de tamizaje mediante el que se separa o se clasifican los residuos en dos fracciones, una formada por los materiales de tamaño inferior al diámetro de tamizaje y otra formada por aquellos materiales de tamaños superiores. Se utiliza básicamente para separar la materia orgánica de la inorgánica. El material de alimentación con un contenido elevado de partículas gruesas (aprox mm) a menudo causa problemas como el bloqueo del tamiz, que a continuación provoca un descenso de la eficacia y un contenido elevado de partículas finas en la salida. Pueden tener en su interior púas rompebolsas. Imagen 8: vista interior de un trómel Separador balístico o densimétrico: es un sistema de separación de los materiales mediante paneles inclinados, que a su vez pueden ser rotatorios, movidos mediante un mecanismo de agitación y sobre los cuales se hace circular una corriente de aire, por ejemplo, mediante ventiladores, de manera que los residuos son separados en función de su densidad en diferentes fracciones de materiales, que pueden variar en función de la tecnología empleada y el uso que se le de, es decir, fracción ligera o plana y fracción pesada, rodante o redonda. Se considera como salida válida, con un alto valor calorífico, la fracción plana o ligera. En algunos casos, también se puede separar la fracción fina compuesta por cenizas, polvo o trozos de vidrio de pequeño tamaño, por ejemplo, con un tamaño inferior a 50 mm gracias a tamices de ese tamaño en el interior del equipo. Pero además, esta operación de refino en el separador balístico lleva consigo que la mayor parte del cloro, metales y silicatos queden retenidos en el residuo inerte dando lugar a un SRF/RDF con bajo porcentaje de cenizas y niveles de cloro bajo. 45

46 Imagen 9: separadores balísticos Clasificador de aire o neumático: tecnología basada en el apoyo neumático, cuya función es separar la fracción fina, la fracción ligera o plana y la fracción pesada mediante una inyección constante de aire que hace ascender a los materiales según su densidad y peso. La velocidad del aire para papeles secos, plásticos de pared delgada y películas plásticas, por ejemplo, es de aproximadamente m/s. La recuperación mínima de este material ligero muy calorífico es de aproximadamente el 70 %. Criba vibrante, criba de discos o tamizador fino: equipo cuya función es separar elementos finos, por ejemplo, menores de 50 mm, compuesta por cenizas, polvo o trozos de vidrio de pequeño tamaño, con el fin de homogeneizar la granulometría a la entrada del separador densimétrico o el clasificador de aire, para un mejor funcionamiento de este equipo y disminuir el caudal de entrada al granulador o triturador secundario, evitando desgastes innecesarios. Selección manual: opción tecnológicamente muy simple para eliminar impropios consistente en cintas de transporte de residuos en las que se instalan varios operarios que seleccionan aquellos elementos que se pretenden separar del flujo de residuos principal. En esta selección se realiza una preclasificación de materiales de gran tamaño o que puedan causar problemas en los siguientes equipos de la línea de tratamiento, principalmente atascos, a la vez que muchos de estos materiales pueden ser impropios por lo que se utiliza como etapa de separación de estos. Por sus características esta opción no es viable para la selección de impropios en flujos de residuos peligrosos (RDF). Imagen 10: selección manual 46

47 Separador óptico mediante técnicas de espectroscopía infrarroja cercana: tecnología basada en la colocación sobre la cinta que transporta el residuo de lámparas halógenas y un detector formado por un sensor de espectroscopia infrarroja cercana, que escanea los materiales que pasan por la cinta y transmite los espectros de los diferentes materiales a un procesador de datos, clasificando los materiales. Estas señales se comparan con una base de datos, y en caso de coincidencia con el material que se quiere seleccionar se activa un chorro de aire situado en la cinta transportadora que arrastra al elemento seleccionado separándolo del resto de residuos. Debe considerarse que los materiales de color marrón oscuro y negro no se pueden separar ya que la luz infrarroja es prácticamente absorbida de forma que no se reflecta ningún tipo de irradiación al sensor. Se utiliza principalmente para reducir en el combustible el contenido de metales pesados como Sb, Cd o Pb y el contenido en cloro, eliminando el PVC u otros residuos que contengan cloro. Y, su uso en plantas de preparación de combustibles para la eliminación de impropios es poco habitual a causa de su elevado coste. Los dispositivos de reconocimiento automático pueden separar los tamaños de partícula entre 30 y 300 mm aproximadamente. La anchura operativa de las cintas transportadoras varía entre 500 y 1400 mm. Imagen 11: separador óptico Electroimán (overband): equipo utilizado para separar metales ferrosos basado en la colocación de un electroimán encima de una cinta transportadora por la que se hace circular los residuos, de manera que los metales son atraídos hacia él por fuerzas magnéticas. Se pueden instalar de forma longitudinal a la cinta transportadora o de forma transversal. 47

48 Imagen 12: ejemplos de electroimanes y esquema de funcionamiento Es preferible la instalación longitudinal a la cinta, puesto que ayuda a retirar eficazmente el material desprendido de la trayectoria. Si el imán se alinea transversalmente al material, es decir, se suspende a través de la cinta transportadora, la energía del imán debe ser varias veces más alta que en el alineamiento longitudinal, ya que a veces se sitúan objetos no magnéticos encima de elementos ferrosos y el imán tiene que atravesarlos. En la separación de RSU con cierto contenido de plásticos con una gran área de superficie, estos separadores magnéticos extraerán inevitablemente estos plásticos junto con los elementos ferrosos. Para minimizar esta descarga, se recomienda aumentar la velocidad de la cinta. Generalmente, estos separadores magnéticos ofrecen muy buenos resultados, con una extracción de hasta el 98 % en peso de los metales ferrosos. Separador de tambor magnético: equipo utilizado para separar metales ferrosos basado en un tambor cilíndrico en cuyas paredes se crean campos magnéticos, de manera que los metales ferrosos presentes en la corriente residual se queden adheridos a las paredes del tambor. La alimentación del residuo a estos tambores se realiza mediante una rampa vibratoria. Imagen 13: ejemplos de separador magnéticos y esquema de funcionamiento de dos tambores rotatorios 48

49 Poleas magnéticas: equipo utilizado para separar metales ferrosos basado en la instalación de una polea magnetizada en la cabeza terminal de la cinta transportadora de los residuos para la extracción continua de la contaminación de materiales ferrosos de la carga del transportador. La polea magnética opera al retener el contenido ferroso magnético del transportador de carga para descargarlo detrás de la misma, mientras que los materiales no magnéticos se descargan en la trayectoria normal. Imagen 14: ejemplo de polea magnética y esquema de funcionamiento Separador de corriente de Foucault o de inducción: equipo utilizado para separar los metales no ferrosos, como por ejemplo, el aluminio y el cobre. Están basados en los principios de inducción electromagnética, de manera que se crea un campo electromagnético, el cual reacciona con diferentes metales en función de su masa especifica y su resistividad (grado de dificultad que encuentran los electrones en sus desplazamientos), creando una fuerza repelente sobre las partículas metálicas. De esta manera, si un metal se ve afectado por la inducción electromagnética es fácilmente levantado y expulsado del flujo de la corriente del residuo, haciendo así posible la separación. Pueden separar partículas no ferrosas de un tamaño de entre 3 y 150 mm, de manera que en función del flujo residual suele requerirse un tamizaje previo para garantizar la efectividad del separador. No obstante, estos sistemas no suelen ser efectivos para separar aquellos componentes más largos y planos, como papel de aluminio y alambre de cobre. Imagen 15: ejemplos de separador de corriente de Foucault b) Trituración para reducir su tamaño: Molino de bolas: equipo basado en un cilindro horizontal con las paredes formadas por gruesas capas de acero. El molino se llena hasta 49

50 aproximadamente un tercio de su volumen con bolas de acero de diferentes tamaños y diámetros variables entre 30 y 80 mm. Una vez se introduce el material residual en el cilindro, este rota de manera que el residuo es machacado mediante continuos movimientos en cascada de las bolas y del material. Imagen 16: esquema y ejemplo de un molino de bolas Molino de martillos rotatorios: equipo basado en un rotor horizontal o vertical unido a martillos fijos o pivotantes encajados en una carcasa y en cuya parte inferior se encuentra un tamiz fijo o intercambiable. Los materiales son despedazados mediante compresión entre los martillos y las paredes del molino. El rotor puede operar a más de revoluciones por minuto, haciendo que casi todos los materiales se comporten como frágiles. El tamaño de las partículas de residuo obtenidas depende de la velocidad del rotor, el tamaño del tamiz y la velocidad de introducción del material, pudiéndose conseguir tamaños de partícula de hasta 100 µm. Estos molinos son fáciles de limpiar y operar, además permiten cambiar sus tamices, y operan en un sistema cerrado reduciendo el riesgo de explosión y contaminación cruzada. Imagen 17: vista exterior e interior de un molino de martillos y esquema de funcionamiento Molino de rodillos: equipo basado en la trituración de los materiales por medio de la presión que ejercida entre la superficie donde se ubica el residuo y los rodillos que forman parte de este equipo. 50

51 Trituradora de impacto: equipo basado en un tren de batidores similares a martillos articulados o fijos que rotan en una cámara. El material se machaca por impacto y desgaste, de manera que las partículas más gruesas se acumulan en la periferia de los batidores, debido a la fuerza centrifuga y las partículas finas se escapan a través del eje. Las trituradoras de impacto poseen una capacidad máxima de tratamiento inferior al de otras alternativas evaluadas. Imagen 18: trituradora de impacto y batidores que operan en su interior Trituradora cortante: equipo compuesto por una cinta transportadora, una tolva, dos ejes portacuchillos, un rotor y un tamiz situado debajo del rotor que permite determinar el tamaño de salida del material. El residuo es cargado en la tolva y troceado por los cuchillos. Estas tecnologías pueden llegar a triturar gran variedad de residuos (voluminosos, plásticos, neumáticos, restos forestales, residuos peligrosos, etc.). c) Secado para incrementar el poder calorífico del combustible mediante la reducción del contenido de agua del mismo: Secado térmico horizontal a baja temperatura: tecnología en que el material es distribuido de manera uniforme en una superficie, haciéndose pasar una corriente de gas caliente a través del producto y la superficie a temperaturas oscilantes entre los 75 y los 110ºC. Los gases una vez enfriados tras pasar a través del producto pueden ser enviados a la atmósfera. Puede reducir la humedad de un 40 % a menos de un 15%. Este sistema permite utilizar energías residuales de otros procesos, tales como gases de escape de hornos, calderas, economizadores, etc. Secado térmico eléctrico: sistemas de características similares al secado térmico horizontal, pero que operan a menores temperaturas y donde la energía de secado es proporcionada por un secador eléctrico que deshidrata el residuo a baja temperatura mediante un circuito cerrado de aire. d) Condensación, aglomeración o espesado de los SRF/RDF: Peletizadora: equipo basado en la compactación mediante la aplicación de presión sobre una matriz perforada con las dimensiones del pellet, que puede ser cilíndrica o cúbica, a través de la cual se hace pasar el material, que adopta la configuración de los orificios. Una rueda extrusora giratoria excéntrica, como se muestra a continuación, comprime el producto y lo obliga a pasar por los orificios de la matriz. La 51

52 forma de los pellets generados acostumbra a ser cilíndrica, con un diámetro de entre 6 y 20 mm y una longitud de entre 25 y 60 mm, dependiendo fundamentalmente de la aplicación en la que se vaya a emplear y del tipo de sistema de aprovechamiento. Un sistema completo de peletización requiere una trituradora, un transportador y un sistema para controlar la humedad, como se puede ver en la siguiente figura, que favorece la compactación. Los pellets se aglomeran y se calientan a causa de la fricción mientras se extruyen. Tras el proceso, los pellets deben enfriarse. Dado que la naturaleza del pellet puede verse dañada por la presencia de fracciones metálicas, es necesario el empleo de procesos de extracción magnética y extracción por corrientes de Foucault antes de la etapa de peletización. Figura 12: esquema de sistema completo de peletización y sección de los moldes de extrusión utilizados en una prensa de peletización del tipo vertical Imagen 19: peletizadora Empresas suministradoras. Las empresas suministradoras de equipos más conocidas son: Sustenta Soluciones Energéticas Se trata de una compañía especializada en suministros de plantas de producción SRF/RDF y en sistemas de manejo de combustibles sólidos para 52

53 plantas energéticas y hornos de cemento, y es el agente exclusivo en España de BMH Technology Oy. La empresa BMH Technology Oy tiene un proceso para la obtención de SRF/RDF con el nombre comercial TYRANNOSAURUS. Figura 13: diagrama de proceso Tyranosaurus El proceso con los equipos y sus especificaciones técnicas para el tratamiento de residuos industriales o urbanos sin materia orgánica se puede apreciar a continuación: Figura 14: proceso Tyranosaurus junto con sus equipos 53

54 Los equipos y sus especificaciones técnicas son los siguientes: a) Alimentadores TYRANNOSAURUS 2400 y 3200: Óptima alimentación totalmente automatizada Asegura la máxima capacidad del proceso Diseño robusto y resistente Alta fiabilidad Costes muy bajos de funcionamiento y mantenimiento Figura 15: imagen y especificaciones técnicas del alimentador Tyrannosaurus b) Triturador TYRANNOSAURUS 9900: Es el triturador más grande y potente del mercado Tritura cualquier tipo de material inflamable Partículas de tamaño uniforme en una sola fase No se precisa de ningún tratamiento primario o secundario Incorpora, para impurezas metálicas, un MIPS (Sistema de Protección de Impactos Masivos) con completo rechazo automático Sistema de contra cuchillas fácilmente ajustable Costes bajos de funcionamiento y mantenimiento Figura 16: imagen y especificaciones técnicas del triturador Tyrannosaurus

55 c) Triturador TYRANNOSAURUS 7700: Diseño compacto y robusto Tritura cualquier tipo de material inflamable Produce partículas de tamaño uniforme en una sola fase Protegido contra impurezas metálicas mediante MIPS (Sistema de Protección de Impactos Masivos) Sistema de contra cuchillas fácilmente ajustable Costes bajos de funcionamiento y mantenimiento Figura 17: imagen y especificaciones técnicas del triturador Tyrannosaurus 7700 d) Tamizador Fino TYRANNOSAURUS 1500: Separa arena, tierra y otros finos Reduce el contenido de ceniza, humedad, cloro y metales pesados Ejes de rotación con estrellas de goma Rendimiento ajustable en velocidad y apertura de estrella Costes bajos de funcionamiento y mantenimiento Figura 18: imagen y especificaciones técnicas del tamizador fino Tyrannosaurus e) Clasificador de Aire TYRANNOSAURUS : Separa materiales inertes tales como vidrio, piedra, cerámica, resto de metales y orgánicos Produce una fracción ligera limpia Ajustable en línea 55

56 Costes bajos de funcionamiento y mantenimiento Figura 19: imagen y especificaciones técnicas del clasificado de aire Tyrannosaurus f) Triturador o tamizador de Finos TYRANNOSAURUS 1200: Es el tamizador de finos más grande y resistente del mercado Tritura las fracciones desde 80 mm a 25 mm Mantenimiento fácil Costes bajos de funcionamiento y mantenimiento Figura 20: imagen y especificaciones técnicas del tamizador de finos Tyrannosaurus Para el tratamiento de RSU, el proceso Tyrannosaurus utiliza el mismo proceso que para el tratamiento de residuos industriales o RSU sin materia orgánica, pero previamente realiza un pretratamiento ya que estos pueden contener altas cantidades de materia orgánica húmeda, como por ejemplo, residuos alimentarios. Dado que la materia orgánica húmeda tiene un valor calorífico bajo, se debe separar antes del propio proceso de producción de SRF/RDF. El proceso de pretratamiento de RSU de Tyrannosaurus consiste en un alimentador de recepción que funciona como un tope para alimentar el proceso del pretratamiento. El pretriturador reduce la materia prima en un tamaño aproximado de 250 mm. La materia orgánica húmeda y los materiales no reciclables se separan mediante un tambor o un disco tamizador y las fracciones con más alto valor calorífico se transportan hacia el proceso de producción SRF/RDF de Tyrannosaurus. 56

57 Figura 21: pretratamiento de los RSU en el proceso Tyrannosaurus El equipo y sus especificaciones técnicas es el siguiente: Pretriturador TYRANNOSAURUS 6600: Para trituración en bruto en procesos de pretratamiento como triturador principal en calderas de residuos de combustión en parrilla/lecho fluido Produce tamaños de partículas de 100 a 300 mm Transmisión hidráulica Mantenimiento fácil Costes bajos de funcionamiento y mantenimiento Figura 22: imagen y especificaciones técnicas del pre-triturador Tyrannosaurus Un ejemplo de planta ejecutada por BMH es la planta de papel de Stora Enso en Anjala (Finlandia) que inició el uso de RDF en Ahora esta utilizando tn por año de SRF (60 % SRF y 40% de biomasa). El SRF suministra a la planta de papel ventajas competitivas en términos de reducción de los costos de calor y electricidad. Grupo SPR, Sistemas de Protección de Recursos, S.L. Se trata de un grupo Industrial con larga experiencia en el diseño de procesos industriales y de tratamiento de residuos. Ofrece soluciones exclusivas para el tratamiento, reciclaje y valorización de una gran variedad de residuos, con un claro enfoque hacia la producción de combustibles alternativos. Las plantas de SRF/RDF ejecutadas en España son: 57

58 Planta de Valorización de Plásticos (SRF) de Castillejo, en Yepes (Toledo), para CEMEX. Planta de Producción de SRF. Llagostera. Girona. Para Marcell Navarro i Fills. Equipos principales para la planta de producción de RDF de Saica Promsa en Barcelona. Además comercializa en exclusiva en el marcado español los equipos del fabricante austriaco Lindner Recyclingtech y del fabricante holandés Nihot Recycling Technology. Imagen 20: triturador primario Júpiter 2200 de Lindner Recyclingtech y triturador secundario o granulador Power Komet 2800 de Nihot Recycling Technology Masias Recycling Se trata de una empresa, con sede central en Gerona, que ofrece tecnologías, servicios y soluciones integrales de alto valor añadido en el ámbito de la gestión y el tratamiento de residuos sólidos. Ofrece desde proyectos llaves en mano hasta el suministro de equipos individuales o la prestación de servicios de mantenimiento y asesoría. Algunos equipos característicos de esta empresa junto con sus especificaciones técnicas son los trómeles y los separadores balísticas. Comercializan diferentes tamaños de trómeles con las siguientes especificaciones técnicas: Tabla 15: especificaciones técnicas de los trómeles de Masias Recycling Potencias entre 11-18,5 kw. Inclinación del trómel de 4º en todos los modelos. 58

59 Tolva entrada de material y de las distintas fracciones de salidas. Cubierta protectora de polvo. Pasarela de mantenimiento y escalera de acceso con barandillas. Puerta acceso en el interior del tambor. Las capacidades/rendimientos son aproximados ya que pueden variar según las características del material a procesar. Imagen 21: trómeles de Masias Recycling Comercializan diferentes tipos de separadores balísticos con las siguientes especificaciones técnicas: Tabla 16: especificaciones técnicas del separador balística de Masias Recycling Regulación inclinación de 9-18º. Agujero tamiz variable según necesidades cliente. Ventiladores parte inferior para la mejora de la separación de los materiales. Fácil mantenimiento con puntos de engrase de los rodamientos y pasarela de limpieza. Sistema de seguridad con frenado de palas, cierre de puertas y cobertura superior. Las capacidades/rendimientos son aproximados ya que pueden variar según las características del material a procesar. 59

60 Imagen 22: separadores balísticos de Masias Recycling Una de las plantas más importantes ejecutada en Europa es la planta de producción de SRF en Atenas en 2009 con una producción de 6,5 t/h, y una capacidad de t/año, para General Recycling S.A. Regulador-Cetrisa Situada en Gavá, provincia de Barcelona, se trata de una empresa líder en la comercialización de equipos e instalaciones para la separación y el reciclaje de los metales en la valoración de residuos. Ambisort Recycling S.L. Situada en Mataró, provincia de Barcelona, atesora profundos conocimientos en los procesos de producción del sector de reciclaje, y dispone de gran experiencia técnica tanto como proveedores de maquinaria, como en la aplicación e integración de las mismas que incluye las plantas producción SRF o RDF. 60

61 7.- Uso Los clientes o usuarios finales de los SRF/RDF, que van en aumento, son aquellos en los que se puede sustituir el uso normal de combustible fósil o un porcentaje de éste por SRF/RDF. En general, la utilización de SRF/RDF en instalaciones no dedicadas requiere alguna adaptación de las instalaciones de entrada de estos y en las instalaciones de combustión, para garantizar el cumplimiento de la legislación ambiental y permitir el funcionamiento normal de la instalación. El uso de los SRF/RDF como combustible alternativo se está llevando a cabo en: Cementeras. Centrales térmicas convencionales. Plantas industriales. Incineración en hornos con recuperación de energía. Otros usos: plantas de gasificación, pirolisis y plasma Cementeras El sector del cemento es el generador individual de CO 2 más alto del mundo, pero, además, es una actividad que consume mucha energía, con costes energéticos que representan al menos el 30% de los gastos de la producción total. Por estas dos razones, el sector del cemento fue uno de los primeros en adoptar el uso de combustibles de sustitución con elevado poder calorífico, sin causar impactos adversos en el medio ambiente. Además, el 9 de abril de 2013 se publicó en el Boletín Oficial de la UE la Decisión de 26 de marzo de 2013 por la que se establecen las conclusiones sobre las mejores técnicas disponibles (MTD) para la fabricación de cemento, cal y óxido de magnesio conforme a la Directiva 2010/75/UE del Parlamento Europeo y del Consejo, sobre las emisiones industriales. En la Decisión se considera como MTD para la fabricación del cemento el uso de combustibles derivados de los residuos con un valor calorífico elevado. Para la valorización energética en hornos de cemento, los SRF/RDF, deben ser examinados tomando en cuenta las siguientes propiedades: Toxicidad (compuestos orgánicos, metales pesados) Composición en elementos problemáticos para la corrosión y escorificación (Na, K, Cl, S) y contenido de cenizas Contenido de volátiles Poder calorífico Propiedades físicas (tamaño de partícula, densidad, homogeneidad) Contenido de humedad En los procesos con precalcinador existen dos opciones para utilización del SRF/RDF: 61

62 Añadiendo el SRF/RDF en el precalcinador, junto con el combustible necesario para que se produzca la calcinación de la materia prima antes de introducirla en el horno. Aunque los balances de energía son ligeramente diferentes de una planta a otra, las necesidades energéticas en el calcinador son del orden del 60 % de las necesidades totales, por lo que, la sustitución de una parte importante del combustible de calcinación es muy interesante. Por sustitución de los combustibles introducidos en el horno de clínker, ya sea por el quemador principal del mismo o por algunos sistemas especiales que permiten la alimentación en puntos intermedios del horno. Esta es la única posibilidad si el proceso no dispone de precalcinador. Cuando se sustituye el combustible fósil en el horno la especificación de SRF/RDF debe ser considerablemente más exigente, en especial respecto del tamaño de partícula y al PCI, ya que el combustible debe quemarse completamente en su trayectoria dentro de la llama del quemador y antes de su caída sobre la masa de clínker, para evitar que la calidad del mismo se vea afectada por la presencia de sustancias extrañas. El tamaño de partícula especificado es, por lo general, inferior a 20 x 20 mm y típicamente se especifica 10 x 10 mm, como dimensiones máximas. El combustible añadido en la etapa del precalcinador no debe cumplir, por lo general, con la misma especificación de tamaño de partícula que el horno, permitiendo un tamaño mayor, que en todo caso viene determinado por el sistema de alimentación del SRF/RDF al precalcinador. El trasporte de los SRF/RDF desde las plantas de producción hasta las cementeras se realiza tras ser comprimidos, normalmente en forma de pellets con el tamaño especificado por la cementera, hasta alcanzar una densidad aparente de unos 800 kg/m 3. La alimentación de los SRF/RDF al precalcinador y al horno se lleva a cabo mediante conducciones neumáticas. Las características más importantes de los SRF/RDF destinados al sector cementero son elevado poder calorífico y reducido contenido de cloro y mercurio, es decir: Poder calorífico (para su uso en hornos) Poder calorífico (para su uso en precalentador) Mayor de 20 MJ/kg MJ/kg Contenido en cloro Inferior al 1% Contenido de mercurio Tamaño de partícula Inferior a 10 mg/kg, en base seca inferior a 20 mm Tabla 17: características de los SRF/RDF destinados al sector cemento Esta especificación, se corresponde con un SRF de alta calidad, en términos de la norma CEN 343. El combustible SRF es adecuado tanto para el precalentador como el quemador principal, aunque se pueden utilizar RDF que no hayan sido certificados pero que cumpla con estas especificaciones. 62

63 La co-combustión de SRF/RDF en los hornos de clínker no debe perjudicar el comportamiento ambiental de la instalación, dificultar la operación del proceso, ni afectar la calidad del cemento, y para ello, se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones: La temperatura debe estar alrededor de C en el quemador principal y C en el precalcinador y tener tiempos de residencia suficientemente largos, 5-6 segundos y 2-6 segundos respectivamente, para evitar la formación de dioxinas y furanos debido a la presencia de cloro. Se debe limitar la presencia de cloro en el combustible por debajo del 1% en peso, ya que puede producir problemas de pegaduras y atascos en los ciclones e incrustaciones en el horno lo que conlleva paradas de producción y altos costes de mantenimiento y limpieza. Figura 23: zona de acumulación de cloro La fracción inorgánica y los metales pesados se combinan con el clínker de cemento incorporándose a su estructura mineralógica. De este modo quedan fijados químicamente y reducen el potencial de lixiviación de metales pesados al medio acuoso. Los metales más volátiles, como mercurio y talio, en cierta medida, escapan a la acción del horno y pueden ser emitidos parcialmente a la atmósfera si no son retenidos en los sistemas de depuración de los gases del horno. Por tanto, su contenido en el combustible debe estar sujeto a limitación y control. Las características de los SRF/RDF para su utilización en las plantas de Lafarge son: PARÁMETROS CEMENTERA PCI > kcal/kg Humedad relativa máxima < 15% Granulometría < 50 x 50 x 10 mm (inyección en precalcinador) < 30 x 30 x 10 mm (inyección en quemador principal) Densidad 150 a 275 Kg/m 3 Contenido en cloro < 0,6 % Contenido en mercurio < 1 ppm o 0,06 mg/mj Contenido en Talio < 10 ppm Contenido en Cadmio < 40 ppm Tabla 18: requisitos exigidos a los SRF/RDF por plantas cementeras de Lafarge 63

64 Las características de los SRF/RDF para su utilización en la planta de Lafarge/Saubermacher, en Retznei, Austria: PARÁMETROS CEMENTERA PCI > 20 MJ/kg Humedad relativa máxima < 25% Granulometría media < 30 mm Contenido en cloro < 1% Contenido en azufre < 0.5 % Contenido en arsénico < 15 mg/kg referidos a base seca Contenido en antimonio < 30 mg/kg referidos a base seca Contenido en plomo < 500 mg/kg referidos a base seca Contenido en cadmio < 25 mg/kg referidos a base seca Contenido en cromo < 300 mg/kg referidos a base seca Contenido en cobre < 500 mg/kg referidos a base seca Contenido en níquel < 200 mg/kg referidos a base seca Contenido en mercurio < 1 mg/kg referidos a base seca Contenido en talio < 3 mg/kg referidos a base seca Contenido en estaño < 70 mg/kg referidos a base seca Contenido en manganeso < 200 mg/kg referidos a base seca Contenido en cobalto < 20 mg/kg referidos a base seca Conteniedo en vanadio < 70 mg/kg referidos a base seca Tabla 19: requisitos exigidos a los SRF/RDF por la plantas cementera Lafarge/Saubermacher, en Retznei, Austria En España, al igual que en Europa existen multitud de plantas cementeras que realizan la coincineración de SRF/RDF como la de Buñol, Alcanar, Alicante, etc. Porcentaje de sustitución de combustible principal El Plan de Energías Renovables (PANER) destaca que el principal consumidor a nivel europeo de SRF/RDF es el sector cementero. También indica que en el año 2008, la sustitución en términos energéticos de combustibles fósiles por SRF/RDF en el sector cementero europeo alcanzó el 21%. En 2010, como se puede apreciar en la gráfica siguiente, el porcentaje de sustitución varía mucho de un país a otro. Así, mientras España o Italia tienen porcentajes de sustitución muy bajo, España no llega al 16%, otros países como Alemania, Bélgica, Suiza o Austria tienen valores aproximados o superiores al 50%, siendo particular el caso holandés, con un 83% de sustitución. La media de la UE-27 fue algo menor de 25%. 64

65 Gráfico 3: grado se sustitución de SRF en cementeras en 2010 Actualmente, en Europa, y en general, es habitual hablar de porcentajes de sustitución entre el 30 y el 50 %. En España, en 2007 existían instalaciones de cemento de diferentes empresas en las que se obtenía buenos porcentajes de sustitución. Por ejemplo, en instalaciones de Grupo Cementos PortLand se ha llegado a utilizar el 28% de sustitución, en instalaciones del Grupo Holcim el 18% y en el grupo Cemex el 11%. Pero en 2010 el grupo CEMEX ha alcanzado un porcentaje de sustitución térmica mayor de la industria cementera española, un 33%, y en 2011 un 43%, aunque en momentos puntuales ha llegado a superarse el 80 % en la fábrica de Buñol. Ventajas de la valoración de SRF/RDF La combustión se realiza en condiciones de muy alta temperatura, lo que garantiza la destrucción de los compuestos orgánicos existentes en el residuo, por ejemplo dioxinas o furanos. Mejora la competitividad de la industria cementera porque reduce los costes de fabricación debido a que los costes energéticos suponen al menos el 30% de los costes de fabricación. No se genera ningún residuo al final del proceso de valorización. La valorización no genera ni escorias ni cenizas, ya que éstas se incorporan al clínker de forma permanente e irreversible, manteniendo las garantías ambientales y de calidad del producto. La mayor parte de los metales pesados se incorporan de forma estable a la estructura del clinker sin mermar sus propiedades ni su calidad, y algunos, los más volátiles (talio o mercurio) se retienen en los sistemas de filtrado de partículas. La naturaleza alcalina del horno asegura la neutralización de los gases ácidos que se produzcan, tales como ácido clorhídrico, fluorhídrico y compuestos de azufre (SO 2 y SO 3 ), que cruzan a contracorriente por un lecho de cal. La valorización de dichos combustibles en el horno de cemento no requiere una tecnología especial excepto en el sistema de manipulación y alimentación al horno. 65

66 Diversos estudios han dado como resultado que la aportación de SRF/RDF como combustible alternativo en las cementeras, no incrementa las emisiones de sustancias orgánicas ni de metales, ajustándose a la legislación europea y española. Las cementeras, por sus condiciones de operación, es decir, altos tiempos de residencia de los gases de combustión, altas temperaturas, interacción de dichos gases con la materia prima presente en el horno, presentan una mayor flexibilidad para utilizar un amplio rango de SRF y/o RDF. La gran estabilidad térmica del proceso evita situaciones anormales de funcionamiento. Inconvenientes de la valoración de SRF/RDF No todos los SRF/RDF deben ser valorizados, se deben utilizar aquellos de calidad, con PCI alto, que no sea rico en metales pesados, especialmente en mercurio, ni en cloro. El cloro es el parámetro más limitante desde el punto de vista del proceso, y por tanto limita el consumo de SRF/RDF. Se limita de manera estricta el contenido de los metales más volátiles (Hg, Tl) en la composición de los SRF/RDF. Controlar y regular los equipos del sistema de recepción, almacenaje y dosificación de los SRF/RDF de manera que se garantice el consumo calorífico que requiere el proceso con un combustible que tiene un poder calorífico aproximadamente un 50% menor que el combustible tradicional. Se producen valores altos de NO x y de CO 2 como consecuencia de las altas temperaturas y de las descarbonatación propia del proceso. Modificaciones de las instalaciones Para poder utilizar SRF/RDF en las cementeras es necesaria la instalación y/o modificación de instalaciones y/o equipos tales como instalaciones de recepción y almacenamiento de los combustibles, alimentadores y quemadores, transporte mecánico y neumático, analizadores en chimeneas y equipos de tratamiento de emisiones para adecuar las fábricas a los límites de emisión como la instalación de filtros de mangas o filtros electrostáticos para reducir las emisiones de partículas y la de filtros para reducir las emisiones de otros contaminantes orgánicos, como por ejemplo, de carbón activo. Para la preparación de los SRF/RDF, la instalación consta de un sistema de recepción de descarga de camión, como puede ser una tolva dosificadora de recepción para la descarga con control preciso de descarga. El combustible se transporta por cintas transportadoras hasta un silo de almacenamiento especial para SRF/RDF. Para alimentar el SRF/RDF, tanto en el precalcinador como en el horno, se utiliza normalmente un sistema de alimentación neumática. La dosificación del material se realiza mediante una banda pesadora que permitirá regular de manera continua la cantidad de SRF/RDF que se envía mediante un transporte 66

67 neumático adaptado al quemador principal. Dicho quemador está preparado para combustibles alternativos y permitirá optimizar el grado de sustitución de SRF/RDF frente al combustible tradicional. Figura 24: sistema de alimentación de precalcinador y de horno de cementera Figura 25: Mechero multicombustible de bajo aire primario Parámetro crítico, granulometría mayor de 30 x 30 x 10 mm para inyección en mechero Lafarge Por precalcinador, el tamaño del RDF no es un parámetro tan crítico como por mechero, dentro de unos límites mayor de 50 x 50 x 10 mm para inyección en precalcinador Lafarge Centrales térmicas convencionales Los SRF/RDF tienen una menor potencialidad en las plantas de generación de energía y su uso habitualmente se lleva a cabo por coincineración directa, sustituyendo parcialmente el combustible convencional, normalmente carbón pulverizado por SRF/RDF también pulverizado. Existen algunas centrales térmicas en Europa procesando SRF, como son RWE Power - Gersteinwerk y Endesa Italia. RWE Power Gersteinwerk está situada cerca de Dortmund, en Alemania, y utiliza hasta t/a de SRF de varios proveedores, tanto RSU como residuos industriales y comerciales. El material se procesa in situ, para 67

68 producir un SRF que es inyectado hacia las calderas junto con el carbón pulverizado, por medio de inyectores especialmente diseñados. La ceniza producida no se vende sino que se destina a un vertedero de residuos. Endesa Italia ha estado utilizando durante años cantidades relativamente modestas de SRF en la planta de Monfalcone, cerca de Venecia. La cantidad de SRF utilizada es del orden de t/a, con un índice de sustitución entre 5% y el 8% a partir de Las características de los SRF utilizados son: humedad en torno al 10 12%, PCI de 18 a 20 MJ/kg, límites de cloro del 0,7 %. La cantidad de ceniza producida está entre el 15 y el 20 % en relación con la alimentación de SRF. Porcentaje de sustitución de combustible principal En Europa, el porcentaje de sustitución actualmente está entre el 5 y el 10% en térmicos energéticos, y por ejemplo, en una planta de Endesa, en Italia, se ha llegado al 8% de sustitución. Ventajas de la valoración de SRF/RDF Inversión necesaria por unidad de potencia instalada es muy inferior a cualquier otra tecnología. Producen gran cantidad de energía con rendimientos superiores a otras tecnologías. Si se interrumpe el suministro de SRF/RDF pueden seguir operando sólo con carbón. Reducción de las emisiones de SO 2 y NO x. Inconvenientes de la valoración de SRF/RDF Las mayores restricciones proceden de la compatibilidad de los SRF/RDF con las calderas existentes y las especificaciones ambientales derivadas del uso de estos. Las posibilidades abrasivas de los SRF/RDF, que pueden llegar a causar serios problemas en las calderas, además del incremento del coste de energía necesaria para su pulverización. La contaminación de las cenizas producidas: las centrales térmicas de carbón obtienen un retorno económico por la venta de cenizas de carbón, que pueden ser usadas en la fabricación de cemento. La utilización de SRF/RDF aumentará la cantidad de contaminantes en las cenizas, hasta valores que podrían impedir su venta posterior, debiendo eliminarse en vertederos específicos. El contenido en cloro de los SRF/RDF: teniendo en cuenta que la temperatura de generación de vapor en estas centrales es considerablemente más elevada que en plantas térmicas convencionales, el contenido en cloro es un elemento determinante de la corrosividad de los gases de combustión. En otro sentido, la presencia de metales alcalinos puede favorecer procesos de vaporización y fusión de sales que den lugar a depósitos sobre los haces tubulares de las calderas, ocasionando un incremento importante de la corrosividad de los gases. 68

69 Al tratarse de instalaciones de coincineración, obligaría a la instalación de sistemas de tratamiento de gases considerablemente más complejos que los normales en este tipo de instalaciones y al cumplimiento de las normativas de emisión, que supondrían una limitación drástica en algunos parámetros, como NOx y SO2, hasta niveles muy inferiores a los autorizados en relación con la Directiva 2001/80/CE, de grandes instalaciones de combustión. Dificultad técnica de adecuar las instalaciones a las características de los SRF/RDF, y al impacto de su utilización en la opinión pública. Las instalaciones se encuentran fuertemente condicionadas por las tarifas y primas del régimen especial. Modificaciones de las instalaciones Para poder utilizar SRF/RDF en las centrales termoeléctricas es necesaria la instalación y/o modificación de instalaciones y/o equipos tales como instalaciones de recepción y almacenamiento de los combustibles, equipo para molienda de los SRF/RDF hasta pulverizarlos, inyectores que deben estar especialmente diseñados, transporte mecánico y neumático, analizadores en chimeneas y equipos de tratamiento de emisiones para adecuar estas instalaciones a los límites de emisión Plantas industriales El uso de SRF/RDF en aplicaciones industriales está teniendo mayores dificultades de desarrollo que en el sector del cemento, de forma que sólo es previsible, a corto plazo, la utilización de SRF/RDF en aquellas instalaciones que tenga un uso muy intensivo de vapor de agua o calor y que estén ya utilizando algún tipo de residuos. Existen dos configuraciones principales donde se utilizan mayoritariamente: En calderas existentes de coincineración, que han sido desarrolladas en la industria papelera. En instalaciones independientes, como en el caso del sector siderúrgico. Sector de pasta y papel En los procesos de reciclado de papel se produce una cantidad importante de lodos en las etapas de destintado. Una vez secos, estos lodos son utilizados como combustible en calderas de recuperación, a pesar de su bajo poder calorífico, menor de 5 MJ/kg. Este aprovechamiento es tradicional en este tipo de industria y se deriva del aprovechamiento químico y energético de determinados efluentes de proceso, como las lejías negras, en los procesos de producción de pasta de celulosa. Por tanto, la utilización de SRF/RDF no supone una modificación sustancial de los procesos actuales, ya que una mezcla de los mismos con los lodos permitirá aumentar el poder calorífico de los mismos y reducir el consumo de fuentes energéticas externas. 69

70 Como el consumo energético, especialmente en forma de vapor, es muy elevado en esta fabricación, se justificaría la existencia de instalaciones dedicadas a la producción de vapor en hornos de tipo de lecho fluido, combinando también la producción de energía. En estos casos debe tenerse en cuenta que dentro del propio sector se producen diferentes tipos de residuos que pueden, y tienen, aplicación como combustibles alternativos como los restos de madera no válida para producción de pasta, cortezas de árboles, residuos de operaciones forestales, residuos de papel no válidos para su aprovechamiento como materia prima, etc. Los ejemplos de coincineración en la industria papelera, se encuentra especialmente en Alemania y en Escandinavia. En Alemania, la sociedad SCA dedicada a la producción de papel tissue montó un sistema de producción de vapor y energía utilizando los residuos de la planta y SRF para alcanzar una potencia térmica total de 124 MWt. En Finlandia, la planta de papel, packaging y productos de madera de Stora Enso, en Anjala inició el uso de RDF en Ahora está utilizando t/a de SRF (60 % SRF y 40% de biomasa) para reducir los costes de calor y electricidad. Sector siderúrgico En el caso de la industria siderúrgica, que es muy intensiva en el uso de combustibles sólidos, el uso de SRF/RDF solo podrá realizarse, de forma muy limitada, para aportar parte de la energía necesaria en el horno alto, siempre que las características de los SRF/RDF, especialmente el contenido de contaminantes, sean compatibles con la producción. Únicamente en casos de SRF/RDF muy seleccionados, especialmente obtenidos a partir de residuos plásticos exentos de cloro, podrían ser aceptables, pero la falta de garantía en la producción no aconseja este tipo de sustituciones directas. En consecuencia, la potencialidad del sector siderúrgico para utilizar SRF/RDF es, en estos momentos, muy reducida y limitada a algunas aplicaciones concretas, que no justificarían la producción de los SRF/RDF adecuados a estos usos. Ventajas de la valoración de SRF/RDF En el caso del sector de pasta de papel, contribuyen a mejorar la ignición permitiendo una combustión más estable y superior a los biocombustibles de baja graduación. En el caso del sector de pasta de papel, reducción de costes de calor y electricidad. Inconvenientes de la valoración de SRF/RDF Los SRF/RDF pueden ser incompatibles con las calderas existentes. Las cuestiones técnicas son más difíciles y costosas de resolver. 70

71 La capacidad de las instalaciones, en términos de potencia térmica requerida, es considerablemente menor que en el caso de las plantas de cemento, con lo que las motivaciones económicas son más reducidas. Muchas de las instalaciones usan combustibles líquidos, que son más fáciles de manejar, sin problemas ambientales o administrativos resaltables. La sustitución por combustibles sólidos puede representar modificaciones tecnológicas importantes y de difícil implantación. El cambio de combustible a SRF/RDF obliga a las instalaciones a instalar equipos de tratamiento de gases y a modificaciones operacionales para dar cumplimiento a la normativa de incineración de residuos. Sin embargo, esta Directiva excluye de su ámbito de aplicación los procesos de valorización energética de los residuos producidos en las plantas de pasta y papel, siempre que esta recuperación tenga lugar en las mismas plantas. En el sector siderúrgico, los SRF/RDF deben ser muy seleccionados, especialmente obtenidos a partir de residuos plásticos exentos de cloro Incineración en hornos con recuperación de energía La incineración consiste en una oxidación térmica total de SRF/RDF en un horno con exceso de oxígeno y a unas temperaturas comprendidas entre 900 y ºC. Como resultado del proceso de incineración se obtienen: Gases de combustión, compuestos principalmente por CO 2, H 2 O, N 2 y O 2, junto con toda una serie de compuestos minoritarios que variarán en función de la composición de los residuos alimentados. Residuos sólidos, consistentes en escorias inertes, cenizas y residuos procedentes de los sistemas de depuración de los gases de combustión. El proceso convierte prácticamente toda la energía química contenida en el combustible en energía térmica. El aprovechamiento del calor se realiza mediante la generación de vapor de agua recalentado, con rendimientos térmicos del orden del 80% (se producen pérdidas tanto el horno como en la caldera de recuperación de calor). El uso posterior del vapor, para la obtención de energía mecánica y eléctrica, tiene limitaciones en el rendimiento, lo que supone una pérdida muy importante de energía. Se utilizan SRF/RDF con PCI superior a los RSU, normalmente entre MJ/kg, con menos humedad y menos inertes, normalmente se utilizan RDF que no han sufrido tratamiento biológico. El método de valorización energética mediante incineración es muy habitual en residuos, pero no es tan numeroso para SRF/RDF. Existe una gran variedad de configuraciones de hornos disponibles, desde las parrillas alternativas, que tienen una gran flexibilidad en términos de calidad de entrada de SRF/RDF, hasta los hornos de lecho fluido, que requieren una calidad de SRF/RDF más elevada, pero funcionan con mayor eficiencia, y los más utilizados son: a) Hornos de parrilla refrigerada con agua. 71

72 El horno de parrilla se caracteriza por permitir el avance de los SRF/RDF, facilitar su mezcla y permitir, por su diseño, la aceleración de la combustión. A su vez, los diferentes sistemas de parrillas se diferencian unos de otros por el modo de transportar el residuo a través de la cámara de combustión, cumpliendo en todo caso con los requerimientos de alimentación primaria del aire, velocidad de transporte y mezcla. Se inyecta aire primario mediante soplantes (a través de la parrilla, para que ejerza como aire de combustión) y aire secundario (por encima del lecho de residuos, para completar la combustión). Se extrae las escorias por el extremo opuesto de la parrilla y los finos, caen a través de la parrilla, recuperándose en el colector de cenizas. Los modernos hornos de parrilla enfrían las líneas de tejas del suelo (parrillas) del horno mediante agua fría que las recorre interiormente y, de esta manera, pueden procesar SRF/RDF de mayor PCI, hasta 20 Mj/Kg, aspecto que anteriormente era imposible cuando sólo se refrigeraban con el aire primario entrante. El uso de hornos de parrilla refrigerada con agua se utiliza cuando el poder calorífico es mayor de Mj/Kg. Tienen capacidades normales de tratamiento que van de 3 a 50 t/h/línea y el tiempo de permanencia de los SRF/RDF dentro del horno normalmente es menor de 60 minutos. La parrilla o suelo del horno está formado por una serie de líneas de tejas que se mueven alternativamente, normalmente son rodillos, y hacen avanzar los SRF/RDF dentro del horno. Este avance está facilitado por la inclinación de la parrilla de entre 15 y 30º desde la entrada a la salida. Con ello se consigue que el residuo se desmenuce dentro del horno y permita que se ponga en contacto con el aire combustible, es decir, aire primario que entra a través de las pequeñas ranuras que existen entre las tejas del suelo. Las paredes del horno se forran de material refractario. Antes de comenzar a introducir los SRF/RDF en el horno es necesario precalentarlo mediante quemadores auxiliares que utilizan cualquier combustible fósil (gas natural, gas-oil, fuel-oil, etc.) hasta una temperatura superior a los 850 ºC. Cuando se ha alcanzado esta temperatura, se introducen los SRF/RDF. Al final de la parrilla queda el material inerte incombustible que sale a alta temperatura por el fondo de la parrilla como escoria y cae a un baño de agua donde se enfría y, a la vez, absorbe agua. Las escorias, que representan el porcentaje de inertes de los SRF/RDF entrantes, son normalmente materiales reutilizables en obra civil o cementeras. 72

73 Figura 26: representación esquemática de la planta de incineración con horno de parrilla y con tratamiento de gases b) Hornos de lecho fluidizado. Un horno de lecho fluidizado consiste en una cámara cilíndrica y vertical, cuya parte inferior contiene el material de lecho y que se utiliza como elemento de calentamiento. Éste debe ser inerte, de tamaño pequeño y esférico y capaz de fluidizar en el momento en que se le introduzca el gas para tal finalidad. Para los SRF/RDF se suele utilizar como material del lecho arena de sílice. El aire usado en la fluidización, recibe el nombre de primario, y se introduce por la parte inferior del lecho mediante perforaciones por múltiples toberas. Aparte de fluidizar el lecho, actúa como comburente. El aire, denominado secundario, es el que se usa para la combustión completa de los gases, que se introduce por la zona superior del horno. Existen dos tipos de hornos de lecho fluidizado en función del movimiento del lecho: Lecho fluidizado burbujeante Se hace pasar aire por la parte inferior del horno a través de una placa de distribución hasta hacer burbujear el lecho manteniéndolo en suspensión. Este lecho, previamente se calienta por medio de quemadores que utilizan combustible fósil (gas natural, gas-oil, etc.). El tamaño de la arena tiene una granulometría inferior a 1 mm lo cual exige una velocidad de fluidificación del orden de 3 m/s. En la parte superior del horno se introduce el aire secundario con objeto de que exista oxígeno en exceso para garantizar una perfecta combustión, con lo cual los inquemados en las escorias son casi nulos (< 0,2%) y, además, se asegura un tiempo de permanencia superior a 5 segundos de los gases por encima de 850 ºC. Las cenizas volantes se arrastran con los gases de combustión y las escorias se recogen por la parte inferior del horno, secas y limpias, junto con arena que se separa mediante una criba y se vuelve al horno. Lecho fluidizado circulante 73

74 En este caso, la velocidad de aire a través del lecho aumenta, velocidad de fluidificación 8-10 m/s, con lo que parte del material del lecho se arrastra con los gases de combustión. Con ello se consigue una combustión más completa, conjuntamente con un mayor control sobre la temperatura. El contacto con los SRF/RDF y su consiguiente elevación de temperatura se realiza también en toda la cámara, para lo cual estos deben volar por la inyección del aire primario. Esto obliga a que la dimensión de los SRF/RDF a introducir en el horno sea más reducida aún que la exigida en el lecho fluidizado burbujeante, siendo menor de 9 cm, lo cual exige una trituración más fina, y por tanto más coste de consumo eléctrico y de mantenimiento. Los gases de escape de la cámara de postcombustión pasan a un ciclón donde se separan los elementos inertes, tanto arena como cenizas, que vuelven a introducirse en el horno (por eso se llama circulante), mientras que los gases pasan a la caldera donde ceden su calor al agua, recuperándose gran parte de su energía térmica. Figura 27: esquema del horno de lecho fluido circulante (fuente: Kvaerner, Foster-Wheeler) En el interior del lecho fluidizado, tiene lugar el secado, la volatilización, la ignición y la combustión de los SRF/RDF. Se produce un gradiente de temperaturas, de manera que en la zona situada por encima del lecho, se dan temperaturas de entre 850 ºC y 950 ºC, permitiendo la retención de gases en la zona de combustión, mientras que en el interior del lecho la temperatura es menor, alrededor de los 650 ºC. Gracias a la capacidad del reactor de permitir una buena mezcla, los hornos de lecho fluidizado generalmente tienen una buena distribución de temperaturas y oxígeno, lo que concluye en una operación más estable. Las referencias no son muy numerosas en Europa y existen tres plantas en España. En ellas se utilizan grandes cantidades de SRF/RDF. Algunos ejemplos son: Planta incineradora con recuperación energética existente en el Centro de Tratamiento integral de las Lomas, en Valdemingómez, los alrededores de Madrid, que trata 850 t/día de RDF con un poder calorífico de kcal/kg, para producir energía eléctrica, concretamente 29 MW en total. 74

75 La planta dispone de tres líneas de combustión constituidas, en su primera etapa, por un horno de lecho fluidizado burbujeante de arena. La alimentación de los RDF a los hornos se realiza mediante dos puentesgrúa. Una de las ventajas de este tipo de horno es que se agrega caliza al lecho fluidizado, con lo que se logra una primera neutralización de los gases ácidos. Otra ventaja importante es que, al ser la combustión altamente eficiente, el porcentaje de inquemados en las escorias se sitúa por debajo del 0,1%. Los gases, tras pasar por la caldera, sufren un completo proceso de filtrado. En primer lugar, atraviesan unos ciclones en los que se depositan las cenizas más gruesas. A continuación, los gases entran en un absorbedor en el que, mediante una ducha de lechada de cal, se completa su neutralización. Tras ello, los gases se someten a dos inyecciones de carbón activo para la eliminación de dioxinas y furanos, antes de pasar a un filtro de mangas en el que se depositan las partículas más finas. Posteriormente, los gases se introducen en un sistema de reducción catalítica para la eliminación de los óxidos de nitrógeno, siendo finalmente enviados a la chimenea mediante un ventilador de tiro inducido una vez concluida su depuración. En cada línea, los gases del horno pasan a la caldera de recuperación de calor y el vapor se conduce a un grupo turbogenerador común a las tres líneas, que tiene una potencia instalada de 29 MW. El esquema de la planta de recuperación energética se presenta en la siguiente figura: Figura 28: esquema de la Planta de Recuperación Energética de Las Lomas 75

76 Planta termoeléctrica de SOGAMA en Cerceda (Galicia), que está diseñada para utilizar 569 t/d de RDF en dos unidades idénticas. Consta de dos hornos de lecho fluido circulante en las que se pone en contacto una arena en fluidificación a alta temperatura con el RDF para facilitar una combustión de alta eficiencia. Los gases de salida del horno ceden su calor al vapor que circula por el interior de los tubos que conforman los paquetes de sobrecalentadores de la caldera. En éstos, el vapor alcanza la temperatura adecuada para ser aprovechado en una turbina que mueve a su vez un alternador para producir energía eléctrica, aproximadamente 50 MWh cada unidad. El horno se mantiene a una temperatura superior a 850ºC y en presencia de oxígeno, con el objeto de asegurar la destrucción de dioxinas y furanos. El vapor que sale de la turbina se enfría en un condensador con capacidad para 162 t/h. Los gases procedentes de la combustión de los hornos pasan por un sistema de tratamiento para su depuración. En primer lugar, atraviesan unos ciclones donde se separan las partículas más gruesas. A continuación se produce una adición de cal hidratada y carbón activo para la reducción de dioxinas, furanos y metales pesados. Posteriormente, un filtro de mangas recoge las partículas más finas antes de ser enviados a la chimenea. Figura 29: diagrama de proceso del complejo de SOGAMA La ampliación de la incineradora de Son Reus, en Mallorca, de Tirme S.A., con dos nuevas líneas de incineración de SRF aunque las antiguas 76

77 utilizan RSU, y una capacidad de tratamiento alrededor de las t/a de SRF, generando 28 MWh. Planta de Ecoenergia Srl, situada en Corteolona, en Italia, y que utiliza SRF con un contenido en humedad inferior al 15% y un PCI del orden de 15 MJ/Kg. La planta cuenta con un horno en lecho fluido burbujeante, especialmente diseñada para aceptar este SRF, y con una capacidad de t/año y una producción eléctrica de cerca de 9 MW. Planta de Slough Estates, Situada en Berkshire, cerca de Londres. La instalación de producción de energía, central de alta eficiencia, cuenta con varios sistemas de hornos que han sido desarrollados para aceptar diferentes combustibles, desde un lecho fluido circulante para madera triturada a hornos de parrilla refrigerados para los SRF densificados. Planta de Sande en Noruega quema RDF en hornos de lechos fluidizados. Energonut, situado entre Roma y Nápoles, en Italia, produce 13,3 MW de energía eléctrica con 10,73 t/h de SRF ( t/año). Modificaciones de las instalaciones Las instalaciones no suponen ninguna novedad ni diferencia técnica significativa respecto a los hornos convencionales de incineración de RSU, salvo los aspectos referidos al superior PCI de los SRF/RDF, y bajo contenido de inertes. Como se ha indicado anteriormente los hornos de parrilla deben ser refrigerados con agua para poder utilizar SRF/RDF con alto PCI. Ventajas de la valoración de SRF/RDF Los SRF/RDF tienen un contenido energético mayor que los RSU, por lo que permite un mejor control de la combustión y un mejor rendimiento de los dispositivos de control de contaminación aérea. Los sistemas de tratamiento de gases son de gran eficacia, obteniendo la reducción de contaminantes de SRF/RDF en porcentajes superiores todos al 90%. Se puede esperar una mejor imagen pública de este tipo de plantas, puesto que parten de residuos que ya han sido sometidos a procesos de valorización material. Las escorias de incineración, clasificadas como no peligrosas se reciclarán como si de un árido se tratara, para la sustitución en el sector de construcción de áridos naturales. Se obtiene una recuperación de calor de al menos el 80% de la energía de entrada. En los hornos de lecho fluidizado los SRF/RDF permiten mejoras en el control del proceso de combustión, y por lo tanto de menor coste en comparación con la incineración de RSU. En los hornos de lecho fluidizado los SRF/RDF puede reducir los problemas de ensuciamiento, comunes en hornos de incineración de residuos, principalmente manteniendo bajos los niveles de Cl, K, Na y Al. 77

78 Los hornos de lecho fluido permiten un control más efectivo de las condiciones de combustión y con ello una menor generación de contaminantes como los NO x y los inquemados. Los hornos de lecho fluido tienen más facilidad de operación y mantenimiento, se puede obtener mejor calidad de los gases de combustión, debido a la posibilidad de usar aditivos correctores en el lecho, admite perfectamente una alta variación en la humedad de combustible y tienen rendimientos más altos. Los hornos de lecho fluido tienen un volumen de gases relativamente menor que los hornos de parrilla. Se pueden alcanzar eficacias elevadas en las plantas de nueva generación de SRF/RDF, sobre todo en las de hornos de lecho fluidizado. Los hornos de parrilla son los más económicos, sobre todo cuanto más elevadas sean las capacidades de tratamientos. Los hornos de parrilla tienen gran flexibilidad en términos de calidad de entrada de SRF/RDF, y por ello son las más utilizadas en incineración, ya que para este tipo de valorización no se exige una alta calidad de SRF/RDF, ni en su granulomatría. Inconvenientes de la valoración de SRF/RDF Se producen pérdidas importantes de energía en la generación de energía mecánica y eléctrica. Consumo energético importante en los pretratamientos de los SRF/RDF, sobre todo en la trituración lo que disminuye su eficacia, ya que es necesaria esta trituración para homogeneizar el tamaño a la entrada del proceso. Generación de escorias y cenizas volantes durante la combustión que hay que tratar o enterrar en vertederos controlados. Es necesario limpiar gran cantidad de gases, debido al aire en exceso necesario en la combustión. Necesita un sistema absorbedor para neutralización de gases ácidos HCl, SO 2, HF a base de hidróxido cálcico e inyección de carbón activo en la corriente de gases residuales para la adsorción de metales pesados y compuestos organohalogenados, y filtro de mangas para eliminación de partículas. Reutilización de aguas residuales del proceso. Si a partir de los RDF se generan cenizas de incineración clasificadas como residuos peligrosos se deben destinar a depósito de seguridad. Los SRF/RDF tienen tendencia a apelmazarse, y la dosificación es a menudo complicada. Los hornos de parrilla son los menos eficientes para la obtención de energía eléctrica. 78

79 Los hornos de parrilla necesitan elevadas temperaturas sobre la parrilla, tienen altas emisiones de CO y NO x y se forman aglomerados y escorias sobre la parrilla y paredes de la cámara de combustión y depósitos en los tubos de la región de intercambio de calor por convección. Los hornos de lecho fluidizado requieren una calidad de entrada de SRF/RDF mayor con alto PCI y baja cantidad de inertes, ya que existe riesgo de rotura de la fluidificación si los SRF/RDF se introducen con muchos materiales inertes. Además, necesita homogeneidad en el tamaño en los SRF/RDF para evitar producir atascos en los sistemas de alimentación y problemas en los hornos. Los hornos de lecho fluidificado tienen dificultad para garantizar los valores reglamentarios de monóxido de carbono, ya que producen picos debido al pequeño tiempo de combustión (algunos minutos) Otros usos: plantas de gasificación, pirólisis y plasma Son los métodos térmicos de valorización, que han alcanzado un mayor grado de desarrollo en Japón que en Europa, debido en gran medida a la escasez de terreno para el vertido de residuos sólidos. Estos métodos han de cumplir también con los límites de emisión impuestos para la incineración y son: la gasificación, pirolisis y gasificación por plasma. Plantas de gasificación La gasificación, que se lleva a cabo en un gasificador, es un proceso químico en el que se produce una combustión con proporción de oxígeno inferior a la estequiométrica (25-30%), es decir oxidación parcial, y se puede llevar a cabo con aire o con oxígeno a una temperatura superior a los 750 ºC. Debido a ello, van a tener lugar otro tipo de reacciones que van a dar lugar a compuestos orgánicos intermedios. El objetivo de la gasificación es la producción de gas de síntesis, que está formado principalmente por CO, H 2, CO 2, N 2 y en menor medida CH 4. Como productos secundarios se obtienen alquitranes, compuestos halogenados y partículas. Este gas en teoría se puede utilizar para la producción de metanol (CH 3 OH) y abrir por tanto todas las diferentes vías de síntesis petroquímica. No obstante, el gas de síntesis generado a partir de gasificación de SRF/RDF se suele quemar para obtener energía eléctrica mediante ciclos térmicos distintos a los de vapor de agua, ya sean ciclos combinados o simples, en turbinas de gas o motores de combustión interna, aunque se puede utilizar como combustible en calderas tradicionales o en hornos en sustitución de gas oil, fuel oil u otros combustibles. Los SRF/RDF deben tener alto poder calorífico, con poca humedad y con poca cantidad de inertes. Además del gas de síntesis, se obtiene un residuo sólido compuesto por materiales no combustibles e inertes presentes en los SRF/RDF alimentado, y que generalmente contiene parte del carbono sin gasificar. Las características 79

80 de este residuo son similares a las escorias de los hornos en las plantas de incineración. Los principales tipos de reactores de gasificación son gasificadores de lecho fijo a contracorriente, en paralelo, o de parrilla; o gasificadores de lecho fluidizado burbujeante, circulante o de flujo arrastrado. Los requisitos de PCI mínimo no son iguales para todos los procesos de gasificación, estando muy condicionados por los distintos tipos de reactores. Los reactores de parrillas o de lechos móviles tienen velocidades de reacción más baja por lo que deben utilizarse SRF/RDF con mayor PCI que en el caso de los reactores de lecho fluido. En el estado actual de desarrollo, la escala de la gasificación puede dividirse en tres tramos: Hasta MWt la tecnología predominante es la de lecho fijo, aunque también se puede utilizar la de lecho fluidizado. Hasta 50 MWt, la tecnología de lecho fluidizado burbujeante es algo más barata que la de lecho circulante. Para escalas mayores hasta 200 MWt, predomina la tecnología de lecho fluidizado circulante. Figura 30: esquema proceso gasificación Existen diferentes compañías que han patentado métodos de gasificación y se puede afirmar que no existen dos métodos iguales, ya que los procesos, los diseños de los reactores y los agentes de gasificación son diferentes. Asimismo en estos diferentes métodos, se producen combinaciones de la gasificación con otros procesos, de manera que cada método tiene unas características determinadas. Algunas de las combinaciones son las siguientes: Pirólisis-gasificación: en este caso se lleva a cabo una pirólisis en primer lugar y posteriormente las fracciones obtenidas se introducen en una cámara donde tiene lugar la gasificación para obtener gas de síntesis. A esta combinación pertenecen los métodos Thermoselect y Compact Power. Gasificación-fusión: este proceso de gasificación se caracteriza porque los materiales sólidos obtenidos se tratan a temperaturas muy elevadas, > 1200ºC, que permiten fundir el residuo sólido inerte y producir un material vitrificado. La fusión puede tener lugar en el propio reactor de gasificación o bien en una cámara de combustión en que se queme el gas de síntesis 80

81 generado. No obstante, para obtener dichas temperaturas suele ser necesario añadir un combustible auxiliar al proceso (gas natural, coque). Algunos ejemplos de esta combinación son los métodos Ebara, Nippon Steel o Thermoselect. Además, en la gasificación va a ser necesario someter el gas de síntesis a una limpieza para la eliminación de partículas, lavado para la eliminación de gases ácidos (principalmente HCl y H 2 S), eliminación de metales pesados (sobre todo Hg) y eliminación de compuestos orgánicos (entre los que podrían encontrarse dioxinas y sus precursores). Pero la realidad es que no existen apenas instalaciones a tamaño industrial de gasificación de SRF/RDF, y la mayor parte de ellas están en Japón. Además, los procesos que disponen de referencias aplicables a los SRF/RDF y que están demostrando buena disponibilidad y eficiencia, aunque tienen mayor consumo interno, son aquellos en los que el gas de síntesis caliente es quemado de forma rápida, con exceso de oxígeno. Para estabilizar los procesos muchos de ellos utilizan un combustible auxiliar (5-10%), como coque o gas natural. A estos procesos se les acusa de que son una incineración en dos etapas, aunque, realmente, los SRF/RDF se gasifican y posterior e inmediatamente se quema el gas de síntesis, con exceso de oxígeno. Los más conocidos son: Nippon Steel, Ebara, Thermoselect-JFE, Energos, Compact Power y Lurgi, siendo el proceso Thermoselect-JFE el único que limpia el gas de síntesis para que luego pueda ser utilizado en turbinas de gas, motores o gas sintético en la industria, pero el coste de limpieza es muy alto. Tecnología Nippon Steel Es el método que se encuentra más extendido en Japón es el de Nippon Steel. Esta empresa simplemente alimenta los SRF/RDF a un alto horno junto a coque y cal, de manera análoga al proceso siderúrgico. Se añade aire en condiciones subestequiométricas, que suele estar enriquecido con O 2. En el horno se produce el secado y la gasificación de los residuos y del coque a elevada temperatura (1000ºC) y se genera un gas de síntesis que tras una limpieza se quema en una cámara de combustión con recuperación energética en caldera. Las elevadas temperaturas que se consiguen en el alto horno permiten la fusión de los materiales no combustibles, tanto los metales como las escorias. Cabe destacar de este proceso la necesidad de un combustible secundario (coque) así como la demanda de O 2. 81

82 Tecnología Ebara Figura 31: diagrama de gasificación mediante la tecnología de Nippon Steel El proceso de gasificación tiene lugar en un reactor de lecho fluidizado utilizando como agente aire en condiciones subestequiométricas. El gas de síntesis que se forma, junto a partículas arrastradas, se alimenta posteriormente a la cámara de combustión ciclónica, donde se alcanzan temperaturas muy elevadas, superiores a 1200ºC, con la consiguiente fusión de los SRF/RDF no combustibles y formación de un material vitrificado (slag). Los gases de combustión se someten posteriormente a una limpieza. Figura 32: esquema de una planta de gasificación y sección de gasificador con la tecnología de Ebara Tecnología Thermoselect-JFE Se trata de un método bastante complejo de gasificación de SRF/RDF. En primer lugar se realiza una pirólisis de SRF/RDF para producir unos gases y un residuo sólido. Posteriormente pasa a una cámara de gasificación donde se utiliza O 2 puro como agente de gasificación para generar gas de síntesis. Debido a las elevadas temperaturas que se alcanzan, en muchos casos es necesario gas natural como combustible auxiliar. Se funden los residuos no combustibles formando un material vítreo. El gas de síntesis generado se enfría y limpia de polvo, metales pesados y componentes ácidos y alcalinos. Parte del 82

83 gas es entonces utilizado para hacer funcionar un motor de gas y parte empleado para calentar el reactor de pirólisis. El tiempo de residencia de los gases en el reactor sobrepasa los 4 segundos. De esta forma Thermoselect afirma conseguir la destrucción de los compuestos aromáticos clorados. Figura 33: esquema de gasificación mediante la tecnología Thermoselect-JFE Tecnología Energos Este método está considerado como gasificación, pero lo más adecuado sería denominarlo incineración en parrilla en dos etapas. Como se aprecia en la siguiente figura, el residuo se dispone dentro de una cámara sobre una parrilla por debajo de la cual se inyecta aire en proporciones subestequiométricas, de manera que se produce un gas de síntesis. Ese gas formado se quema en una segunda cámara donde se inyecta una mezcla de aire y gases de combustión recirculados. A continuación se aprovecha el calor generado para producir vapor y energía eléctrica en una caldera. Figura 34: esquema de gasificación mediante la tecnología Energos. 83

84 Tecnología Compact Power Este método es una combinación de pirólisis y gasificación y consta de varias etapas, como se puede apreciar en la figura siguiente. En un primer lugar tiene lugar una pirólisis en horno rotatorio, en la que se obtienen unos gases y char, que posteriormente se gasifican en una cámara. A continuación se quema a elevada temperatura el gas de síntesis generado para posteriormente recuperar el calor en una caldera. Los gases de combustión se someten a limpieza. Figura 35: esquema de gasificación mediante la tecnología de pirólisis-gasificación Compact Power Tecnología Lurgi Este método consiste en una gasificación en un reactor de lecho fluido circulante (CFB) para la generación de gas de síntesis y se utilizan como gasificantes aire, mezcla de oxígeno y vapor, o mezcla de oxígeno y dióxido de carbono. Los componentes principales de este lecho fluido, son el propio recipiente del reactor, por cuya parte inferior se procede a la carga del combustible, a la inyección del agente gasificante, y a la descarga de las cenizas. A continuación del recipiente se encuentra un ciclón refrigerado por un serpentín en el que se separan y reciclan al reactor los sólidos arrastrados, en tanto que el gas ya está listo para su tratamiento y/o utilización. El gas obtenido es enfriado para ser sometido a un proceso de desempolvado y purificación (eliminación de azufre, cloruros, etc.). Las cenizas producidas contienen menos de un 2% de carbono, y se enfrían a la temperatura de 70 ºC. Su sistema permite eliminar la práctica totalidad de las dioxinas, bajando considerablemente halógenos y metales pesados, de forma que la cantidad de residuos sólidos producida sea muy baja al no utilizar aditivos, y sin producción de residuos líquidos. 84

85 Figura 36: esquema de gasificación mediante la tecnología Lurgi La situación de la gasificación de SRF/RDF en Europa no se encuentra muy desarrollada aunque sí en Japón, y o bien no se encuentran suficientemente probadas a escala industrial, o bien ni siquiera son rentables. Aunque se ha intentado en repetidas ocasiones han terminado teniendo problemas importantes técnicos y medioambientales, o no han sido rentables como la planta de gasificación de Greve, cerca de Florencia (Italia), cuya tecnología era la de Lurgi. Una característica fundamental de la gasificación en Europa en la actualidad es la baja capacidad de las plantas, que en todo caso es inferior a las t/a. Las plantas que llegaron a superar dicha cifra han cesado su actividad debido a problemas económicos y medioambientales. Por ese motivo los proveedores de tecnología suelen optar por la construcción a escala menor e ir aumentando la capacidad mediante la adición de líneas (modularidad). Por ejemplo, se estima que para alcanzar la capacidad de una planta de incineración son necesarias de 4 a 8 plantas de gasificación. La principal referencia en gasificación de SRF en Europa es la de Lathi Energía a 100 km de Helsinki, en Finlandia, inaugurada a principios de Tiene 160 MW (2x80) y está alimentada por t/a de SRF. La ha construido la empresa Metso Power OY. Ventajas de la valoración de SRF/RDF Permite la utilización de los ciclos combinados, que frente a los ciclos convencionales de vapor, resultan más eficientes, pero no existen aplicaciones de mediana potencia de estos ciclos combinados que trabajen con gas de síntesis. Es la forma más eficiente de utilizar los SRF/RDF para energía eléctrica. Utiliza poco oxígeno. Genera un gas de síntesis combustible que, una vez limpio, puede ser utilizado en diferente lugar de donde se ha generado, a diferencia de la incineración, ya que el calor que ésta produce no puede ser transportado a grandes distancias. Genera menos emisiones que la combustión directa. 85

86 No necesita altas temperaturas de proceso, aunque, aplicado a SRF/RDF, se deben alcanzar en los gases los 850 ºC durante al menos 2 segundos después de la última entrada de aire. Inconvenientes de la valoración de SRF/RDF Muchas tecnologías patentadas para utilizarlas con SRF/RDF, pero pocas en aplicación comercial. Los SRF/RDF deben tener buenas características, como alto poder calorífico, baja humedad y poca cantidad de inertes, ya que lo contrario disminuye el rendimiento de la gasificación y aumenta la producción de alquitranes. No pueden contener sustancias peligrosas. El material necesita un pretratamiento, concretamente deben ser triturados para su homogeneización y reducción de tamaño para así favorecer los mecanismos de transferencia de calor y reducir el calor residual en las escorias. Limpieza del gas de síntesis previa a su utilización, que es poco atractivo desde el punto de visto económico. La formación de hidrocarburos líquidos, tipo alquitranes, al enfriar el gas, que necesitan ser eliminados del gas de síntesis antes de su aprovechamiento. Para plantas con la misma capacidad de tratamiento, el coste de puede ser hasta un 30% superior al costo de las incineradoras y los costes de operación son casi el doble. Desventaja de escala para las plantas respecto a las instalaciones de incineración, que son entre dos a cuatro veces mayores. Requiere un buen control de la operación. Plantas de pirólisis La pirólisis es un proceso químico en el que se obtienen diferentes productos al someter un material orgánico o con elevado contenido en carbono a elevadas temperaturas en ausencia de oxígeno. Al calentar los SRF/RDF, entre 300 y 800 ºC. que es la temperatura de trabajo, en total ausencia de O 2, la materia orgánica se descompone y se obtienen tres fracciones cuya proporción depende de la composición de los mismos, de la temperatura y de las condiciones en que se haya producido el tratamiento: a) Gas de pirólisis. Se trata de un gas, con un valor calorífico entre 15 y 30 MJ/m³, con compuestos volátiles de elevado poder calorífico. En él están presentes CO, CO 2, H 2, CH 4, C 2 H 6, C 3 H 8 y también C 2 H 4, C 3 H 6, C 4 H 8 y C 4 H 6 y otros hidrocarburos gaseosos de elevado peso molecular. La composición del gas depende en gran medida de las condiciones en que se lleva a cabo la pirólisis. Si la velocidad de calentamiento y la temperatura son elevadas, se favorece que la materia orgánica se volatilice y que por tanto las proporciones de gas sean mayores. 86

87 Este gas se puede gestionar de dos maneras diferentes: Combustión. Debido a su elevado poder calorífico se quema para producir energía en la cámara de combustión. Se trata de la opción habitual en las plantas de pirólisis en Europa. Su beneficio frente a la incineración convencional es que se necesita un menor exceso de aire, con lo que el tratamiento de gases de combustión puede realizarse con equipos más pequeños y mejora su rendimiento energético. Gasificación. Se gasifica con oxígeno o aire para obtener un gas de síntesis que aumente la proporción de CO y H 2 del gas de pirólisis. Este proceso de pirólisis y a continuación gasificación se utiliza, por ejemplo, en los procesos Thermoselect-JFE o Compact Power estudiados anteriormente en el apartado de gasificación. b) Aceite de pirólisis. Esta fracción está constituida por compuestos orgánicos condensables, como alquitranes, aceites, fenoles o ceras, que forman unos aceites con un elevado poder calorífico y en teoría pueden utilizarse como combustible. La fase líquida obtenida mediante condensación consta a su vez de dos fases: una fase acuosa y una fase aceitosa viscosa que es necesario separar. Una forma sencilla de separarlas es mediante centrifugación y decantación. Se ha llegado a la conclusión de que la pirolisis de SRF/RDF para obtener principalmente un líquido combustible no es viable económicamente en comparación con otros esquemas de aprovechamiento energético, y no se suele dirigir la operación hacia esta fracción, sino principalmente hacia la formación de gas. En la mayor parte de los casos, en las plantas de pirólisis de SRF/RDF, no se llegan a condensar los aceites y se queman en la cámara de combustión. c) Residuo sólido carbonoso. Este material con elevado contenido en carbono se suele denominar char y está compuesto por todos aquellos materiales no combustibles, los cuales o bien no han sido transformados o proceden de una condensación molecular con un alto contenido en carbón, metales pesados y otros componentes inertes de los SRF/RDF. El char obtenido a partir de SRF/RDF presenta un elevado contenido en cenizas, lo que limita en parte su uso como combustible. Debido a su composición y propiedades, el residuo sólido carbonoso que se genera durante el proceso de pirólisis de SRF/RDF a escala industrial se puede gestionar de tres maneras diferentes. Combustión. Debido a su elevado poder calorífico se suele quemar en la cámara de combustión para la producción de vapor y energía eléctrica y como fuente de calefacción del reactor. Gasificación. El material sólido generado se somete a un proceso de gasificación con aire en proporciones subestequiométricas, con vapor de agua o con oxígeno puro para la producción de gas de síntesis. 87

88 Esta opción se aplica en los métodos que combinan pirólisis y gasificación. Valorización material. El residuo sólido puede tener propiedades similares a las de coque y en algunos casos se comercializa, con lo que supone una fuente de ingresos extra para la planta. No obstante, el residuo de partida así como las condiciones en que se ha llevado a cabo la pirólisis determinan los usos posteriores que pueda tener este material dentro de la planta. En la siguiente figura, se muestra un esquema de los diferentes productos que se pueden obtener mediante pirólisis de los SRF/RDF en diferentes condiciones de operación Figura 37: diferentes vías de obtención de productos mediante pirólisis Los procesos industriales de pirólisis se suele llevar a cabo en hornos cilíndricos rotatorios donde se calienta el residuo en total ausencia de aire. La fuente de calor necesaria para llevar a cabo la reacción puede ser un combustible auxiliar, pero lo más habitual es que provenga del propio proceso, puesto que se suelen quemar algunas de las fracciones obtenidas, que tienen un elevado poder calorífico. Los gases de combustión generados se encuentran a elevada temperatura y se alimentan a la parte exterior del reactor como fuente de calefacción. 88

89 Figura 38: ejemplo de diagrama de proceso de planta de pirolisis En los diversos métodos patentados actuales no se contempla el aprovechamiento del gas de síntesis ya que se necesita la limpieza del mismo, simplemente se quema el gas generado. Estas fracciones se queman en una cámara de combustión con recuperación energética en caldera para la producción de vapor y electricidad, similar a las utilizadas en incineración. El funcionamiento general de los diferentes procesos industriales de pilólisis patentados se puede apreciar en el siguiente esquema global, que son bastantes similares unos a otros. Figura 39: diferentes procesos de pirólisis de SRF/RDF patentados Aunque existen diversos procesos patentados para la pirólisis de los SRF/RDF, el utilizado industrialmente es el método ConTherm que consiste en la combinación de la pirolisis con la combustión del char, es decir, coincineración con carbón de char y gas. En la actualidad en Europa la única planta que lleva a cabo la pirólisis de RDF, y además lo hace mediante este método, es la central térmica de Kraftwerk Hamm-Uentrop, cerca de Dortmund (Alemania). Se trata de la mayor línea de pirólisis de Europa y opera desde Los RDF con un elevado poder calorífico alimenta a los reactores de hornos rotatorios con el método 89

90 Contherm. El sólido y el gas de pirólisis generados se queman en el horno junto al carbón en la central térmica. Ventajas de la valoración de SRF/RDF La posibilidad de recuperar fracciones orgánicas, como por ejemplo el metanol. La posibilidad de generar electricidad usando motores de gas o turbinas de gas para la generación, en lugar de calderas de vapor. Reducir el volumen de los gases de combustión, para reducir el coste de inversión en el tratamiento de gases de combustión. Inconvenientes de la valoración de SRF/RDF La tecnología no está ampliamente probada, tiene muchas tecnologías patentadas, pero pocas en aplicación comercial. Los SRF/RDF deben tener un contenido energético alto, baja humedad, sin inertes, y se excluye el uso de plásticos halogenados como PVC. Los gases de combustión han de someterse a un tratamiento posterior de limpieza para reducir la concentración de contaminantes como partículas, SO 2, HCl, metales pesados y NOx, que deben estar por debajo de los límites exigidos en la legislación, que es la misma que para la incineración. Necesita un pretratamiento de trituración de los SRF/RDF. Para plantas con la misma capacidad de tratamiento, el coste de puede ser hasta un 30% superior al costo de las incineradoras y los costes de operación son casi el doble, aunque pueden variar de una instalación a otra dependiendo de los residuos que se procesen. Desventaja de escala para las plantas respecto a las instalaciones de incineración, que son entre dos a cuatro veces mayores. Requiere buen control de operación del proceso. Requiere un mercado para el gas de síntesis, aunque este normalmente se utiliza en una etapa posterior de combustión. Plantas de gasificación por plasma El plasma es una tecnología emergente de gasificación mediante plasma y la posterior valorización del gas de síntesis obtenido. El proceso se basa en la gasificación del SRF/RDF, para producir un gas de síntesis formado, fundamentalmente, por CO, CO 2, H 2 y N 2, que se extrae por la zona superior del reactor. Este gas bruto es sometido a un proceso de enfriamiento y depuración por vía húmeda, para eliminar las impurezas ácidas, las partículas y algunos componentes orgánicos o metálicos volátiles. El gas de síntesis depurado se utiliza como combustible en motores de gas, acoplados directamente a generadores de energía eléctrica. El proceso de gasificación conduce a la formación de unas escorias fundidas o vitrificadas, que se extraen por la parte inferior del reactor y que 90

91 aglutinan toda la fracción inorgánica de los SRF/RDF, lo cual es una ventaja importante desde el punto de vista de gestión. El plasma se considera el cuarto estado de la materia y está formado por un gas a temperaturas muy elevadas (5.000 ºC ºC) cuyas partículas se encuentran altamente ionizadas. La antorcha de plasma se puede obtener de diferentes maneras, lo que va a dar lugar también a diferentes tipos de plasma, en función de cómo se consiga la ionización del gas. Los métodos para obtener el plasma pueden ser eléctricos o bien mediante ondas tales como radiofrecuencias y microondas. En las plantas comerciales de tratamiento de SRF/RDF el plasma se obtiene principalmente mediante arco eléctrico. Para ello se establece una fuerte diferencia de potencial entre dos electrodos, el gas entre ambos se ioniza y a continuación se inyecta un gas que hace que dicho arco se transforme en una antorcha que se encuentra a las elevadas temperaturas mencionadas con anterioridad. En todo caso va a ser necesario el aporte de gas como N 2, aire, vapor de H 2 O, CO 2, Ar u otros gases, que mantenga la antorcha de plasma encendida. Como se puede comprobar, el plasma no es un proceso en sí mismo, sino que se trata de un elemento que permite llevar a cabo otros procesos en función de las proporciones de O 2, lo que da lugar a pirólisis, gasificación o incineración. Los actuales métodos de tratamiento con plasma de SRF/RDF buscan la gasificación, pero debido a las particularidades del plasma este tipo de gasificación es un poco diferente a la convencional. La antorcha es por una parte un elemento activo, es decir, destruye los contaminantes y vitrifica los residuos, y por otra una fuente de energía que determina la temperatura de operación en función del diseño del reactor. Figura 40: esquema de un reactor de gasificación con plasma 91

92 Como en el caso de la gasificación, en los procesos industriales existe cierta variedad en cuanto a los métodos de tratamiento de SRF/RDF con plasma en función de la empresa fabricante. No obstante, estos métodos se pueden dividir principalmente en dos grupos: Tratamiento directo de los SRF/RDF, en los que estos se tratan directamente con la antorcha de plasma, con lo que en teoría se debería conseguir la destrucción de los mismos y la obtención de un gas de elevado contenido energético y de unos residuos sólidos vitrificados. Figura 41: esquema de un reactor de gasificación con plasma mediante tratamiento directo Gasificación y refino del gas con plasma. En este caso el tratamiento tiene lugar en dos fases. En la primera se someten los SRF/RDF a una gasificación convencional en lecho fluidizado u otro tipo de reactor y posteriormente se trata el gas de síntesis en la antorcha de plasma. Los equipos de gasificación convencionales dan un gas de síntesis de baja calidad (alquitranes, partículas y otros contaminantes), que se incrementa en este caso mediante el refino con plasma. De esta manera se transforman gran parte de los compuestos que restaban calidad al gas de síntesis y se obtiene un gas de síntesis de alta calidad que se puede utilizar en motores o turbinas de gas para la producción de electricidad. 92

93 Figura 42: esquema de gasificación y refino con plasma de la empresa Plasco Energy Group La gasificación con plasma no se ha aplicado industrialmente a los SRF/RDF, con excepción de una planta en Ottawa (Canadá), por lo que la experiencia en este caso se reduce en la mayoría de los métodos a plantas piloto y plantas de demostración, como la de Castelgalí (Barcelona), perteneciente a HERA Plasco, del grupo Plasco Energy Group, que ha construido la planta de Ottawa. Ventajas de la valoración de SRF/RDF Se genera un gas de síntesis formado principalmente por CO y H 2 que normalmente es quemarlo para generar energía eléctrica en motores o turbinas de gas que operan en ciclo combinado, lo que permite obtener una elevada eficacia energética. Se consigue una eficiencia de destrucción muy elevada (99,99%) y la retención de los metales pesados en el residuo vitrificado es muy alta. Las elevadas temperaturas garantizan la ausencia de dioxinas y furanos y la disociación completa de los residuos tratados impidiendo la formación de alquitranes. Permite la limpieza del gas de síntesis antes de su inyección en la turbina de gas, con lo que se reducen las emisiones a la atmósfera en comparación con otras tecnologías como NO x < 100 ppm y eliminación de SO x. La producción energética neta por tonelada de residuo es mayor que en las incineradoras, de 1,5 a 2,5 veces más que la que se produce en las incineradoras de última generación. El rendimiento energético es también mayor que en la gasificación. Necesita un sistema de tratamiento de gases de menor tamaño y mucho menos complejo que en otros casos. 93

94 Menor producción de CO 2 que el resto de tecnologías de aprovechamiento energético. Las emisiones de CO2 son un 5% más bajas por kwh generado que en otros tratamientos. El residuo vitrificado puede tener aplicaciones como material de construcción, por lo que se produce un vertido nulo, aproximadamente con una reducción en torno al 90 % en peso. No se generan efluentes líquidos ni residuos sólidos diferentes de las escorias vitrificadas. Si no se utilizan SRF/RDF con altos PCI, y si se tiene como objetivo alcanzar altos rendimientos energéticos, el proceso puede ser complementado por carbón, neumáticos usados, u otros residuos de alto poder calorífico tales como los plásticos. Inconvenientes de la valoración de SRF/RDF Tecnología en desarrollo por ser de última generación para SRF/RDF e incluso residuos urbanos, y está en fase de pruebas. Los altos rendimientos energéticos previstos no se encuentran avalados por la experiencia. Para obtener resultados convenientes, se precisan residuos con elevado PCI, entre y kcal/kg, con una humedad baja, y escaso contenido de residuos inertes. Aunque la antorcha de plasma elimina gran parte de los contaminantes orgánicos, no elimina los metales pesados que se encuentran en fase gas y además se volatilizan aún más debido a las elevadas temperaturas. Asimismo, el plasma no permite eliminar contaminantes cuyas moléculas son más sencillas como HCl, HF, H 2 S. El gas de síntesis contiene HCl y H 2 S que le impiden cumplir con los requisitos de calidad para la combustión en motores y turbinas de gas. Para cumplirlos es necesario someter el gas de síntesis a un tratamiento de lavado que permita eliminar estos contaminantes. No obstante, los equipos van a ser de menor tamaño que en incineración ya que el caudal a tratar es mucho menor. Desconocimiento de la tecnología por parte de los ciudadanos: a pesar de ser una tecnología radicalmente distinta a la incineración parte de la opinión pública puede presentarse contraria a la tecnología por tratarse también de una alternativa de valorización energética. Coste de inversión y explotación elevadas. 94

95 7.6.- Emisiones de gases de efecto invernadero ahorradas (GEI). Desde el punto de vista medioambiental las emisiones de CO 2 tienen una importancia significativa. Su reducción representa un aspecto clave en el uso de combustibles alternativos dentro de los compromisos adoptados por los estados europeos para cumplir el protocolo de Kioto. La Decisión 589/2007 de la Comisión, por la que se establecen directrices para el seguimiento y la notificación de las emisiones de gases de efecto invernadero de conformidad con la Directiva 2003/87/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, las emisiones derivadas de la combustión de la fracción biomásica contenida en los SRF/RDF son consideradas neutras en la contabilización de emisiones de GEI. Y como se sabe, estos combustibles tienen un contenido biogénico medio de entre el 50 y el 60 %. Por consiguiente, la valorización energética de los SRF/RDF ofrece un alto potencial de reducción de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Estos combustibles sustituyen a combustibles fósiles, evitando sus emisiones directas de CO 2 de origen fósil. Además, si no se fabricasen estos combustibles, los residuos o subproductos no reciclables de partida se destinarían a vertederos produciéndose también emisiones de gases de efecto invernadero, y se conoce que los vertederos son causantes del 3% de las emisiones de gases de efecto invernadero. Se considera también que las emisiones generadas por los SRF/RDF en su deposición en vertedero son de 0,91 t CO 2 / t SRF/RDF. Figura 43: reducción de las emisiones globales con la valorización en cementeras Para calcular las emisiones ahorradas se necesita conocer las emisiones de la combustión de los SRF/RDF que varían en función de la composición de este, es decir, de su composición biogénica, que se consideran neutras en la contabilización de emisiones de GEI. Para ello, se puede utilizar la norma UNE- EN 15440:2012, referente a la determinación del contenido de biomasa de los SRF, y por tanto, con esta norma se puede determinar qué emisiones se pueden computar como cero en el sistema de comercio de emisiones. En la norma se especifican tres métodos distintos de análisis, y concreta que el resultado se deberá expresar en relación a la masa, al contenido energético o al contenido de carbono del SRF. La norma también incluye una relación de materiales considerados neutros en emisiones de CO2. 95

96 Además, es necesario conocer el combustible que se pretende sustituir por SRF/RDF, y calcular la emisión de CO 2 del este y de los SRF/RDF. Para calcular la emisión de CO 2, es necesario conocer para ambos combustibles cuál es su poder calorífico inferior y su factor de emisión CO 2, y con la emisión de CO 2 ya se puede calcular directamente las emisiones ahorradas. A continuación se va a realizar un ejemplo práctico del cálculo de las emisiones ahorradas y de la tonelada de GEI evitada sustituyendo coque del petróleo, el combustible más habitual a sustituir, por una tonelada de SRF/RDF. Para ello, se necesita como el poder calorífico inferior y el factor de emisión CO 2 del coque del petróleo y del SRF/RDF, y calcular la emisión de CO 2, que se realiza multiplicando ambos valores, y dando lugar a un valor de 3,16 tn CO 2 / tn de coque y 0,752 tn CO 2 / tn de SRF/RDF respectivamente. Estos valores se pueden apreciar en la siguiente tabla: *Sin contabilizar las emisiones debidas al carbón biogénico contenido en el SRF/RDF, que se considera cero. Tabla 20: comparativa de emisiones de CO 2 asociadas a la quema de coque y de SRF/RDF. De ello se deduce que cada kg de SRF/RDF pueden sustituir 520 kg de coque. Si se quiere calcular la cantidad de GEI ahorradas por t de SRF/RDF, se puede calcular de la siguiente manera: 0,520 x 3,16 1 x 0,752 = 0,891 t CO 2 ahorradas / t de SRF/RDF. Pero hay que tener en cuenta que además el SRF/RDF tiene un contenido promedio de un % de procedencia biogénica. Si consideramos un porcentaje de un 50%, las emisiones de CO 2 serían 0,376 t CO 2 / t de SRF/RDF debido a que la mitad de la emisión no se contabilizaría. Por tanto, la cantidad de GEI ahorradas por t de SRF/RDF serían: 0,520 x 3,16 1 x 0,376 = 1,267 t CO 2 ahorradas / t de SRF. Y si se considera un porcentaje de un 60 %, serían 1,342 t CO 2 ahorradas / t de SRF/RDF. El precio de la tonelada de CO 2 es de 4,51 tomando como referencia la bolsa de SENDECO 2 a fecha 30 de agosto de 2013, por lo que el beneficio de la tonelada de GEI evitada será en el mejor de los casos: 1,342 x 4,51 = 6,052 / t de SRF/RDF, y en el peor de los casos 1,267 x 4,51 = 5,714 / t de SRF/RDF. 96

97 8.- Situación en Europa. En el ámbito europeo, existe un importante sector industrial muy diversificado que produce y utiliza SRF/RDF a partir de residuos sólidos diversos, incluyendo cada vez más, residuos urbanos cuya producción también está bastante extendida en toda la UE. Los países europeos en los que la producción de los SRF/RDF está más arraigada son Alemania, Austria, Finlandia, Italia, Holanda y Suecia. En Bélgica y en el Reino Unido está en proceso de consolidación. La demanda de esta clase de combustibles en la UE se está incrementado constantemente debido al creciente coste de los combustibles fósiles, al aumento de los costes de la gestión de los residuos y, más recientemente, al reconocimiento de que estos combustibles contienen, por lo general, una alta proporción de biomasa y que es elegible como fuente de energía renovable, según la interpretación de la Directiva 2001/77/CE, relativa a la promoción de la electricidad generada a partir de fuentes de energía renovables. El principal sector demandante es el cementero y cada vez están tomando más peso las centrales térmicas convencionales, básicamente, las alimentadas por carbón pulverizado. Otras aplicaciones son las incineradoras de SRF/RDF con recuperación de energía, y en menor medida están empezando a utilizarse las calderas de las plantas industriales específicas de pasta o papel y los altos hornos de las acerías, y la gasificación. Por último, la pirolisis y el plasma no acaban de arrancar. Aunque el principal uso de los SRF/RDF en Europa es la sustitución de combustibles fósiles en la industria del cemento, en algunos países, como Alemania, el consumo en centrales de producción de energía ya sobrepasa el consumo en cementeras, en Reino Unido se consumen sobre todo en incineradoras para la generación de electricidad, y en Finlandia y otros países nórdicos se consumen para la producción de calor en industrias y en plantas de district heating (que aprovechan el calor para uso residencial), y en la industria papelera. Los SRF/RDF utilizados para la producción de cemento alcanzan porcentajes muy elevados de sustitución de combustibles tradicionales, por encima del 25% en Alemania, Austria, Francia y Bélgica, por encima del 35% en Suiza, y en otros países, como Reino Unido e Italia presentan porcentajes inferiores de sustitución, entre el 4% y el 10%. La producción de SRF/RDF en Europa aproximada fue de unos 3 millones de toneladas en 2001, 12 millones de toneladas en 2008 y actualmente está por encima de los 14 millones de toneladas y se comercializaron en forma de copos o pelusas, pellets o briquetas. La previsión para el 2015 es de 16,5 millones de toneladas, y a largo plazo entre 24 y 41 millones de toneladas. En la UE, durante el año 2005, la producción de SRF/RDF de cada país y su uso final se puede apreciar en la siguiente tabla: 97

98 Tabla 21: datos de producción y consumo de SRF/RDF en diferentes países de la UE en 2005 La producción de cada país de SRF/RDF en el año 2005 se puede apreciar en el siguiente gráfico: Gráfico 4: datos de producción de SRF/RDF en diferentes países de la UE en 2005 Con respecto a la producción de SRF/RDF, esta es relativamente elevada en aquellos países con altos niveles de separación y reciclado, ya que las actividades de reciclado generan residuos no reciclables de alto valor energético. 98

99 Alemania es el país europeo con una mayor producción de SRF/RDF. De los 12 millones de toneladas de SRF/RDF producidas en Europa en 2008, un 47 % fueron producidas en Alemania. Su elevada producción ha producido una competición creciente entre los distintos tipos de instalaciones de valorización energética, incineradoras, coincineradoras, etc. La distribución de la producción de SRF/RDF de 2008 por países de la UE se puede apreciar en el siguiente gráfico: Gráfico 5: porcentaje de producción de SRF/RDF en Europa en 2008 según ERFO. En lo que respecta al origen de los SRF/RDF, se estima que en 2004, entre un 45 % y un 49 % de los SRF/RDF consumidos en la UE se produjeron a partir de residuos municipales, incluidos los residuos recogidos en masa tratados y los residuos recogidos selectivamente, seguidos por los residuos de la construcción y de demolición, un 31 % del total. El origen de los SRF/RDF en diferentes países de la UE es el siguiente: En Finlandia, los SRF/RDF son producidos a partir de residuos domésticos de recogida selectiva, residuos comerciales, residuos de la industria y de la construcción y de demolición. En Holanda, los SRF/RDF son principalmente producidos a partir de la fracción papel recogida segregadamente y de plástico de residuos domésticos. También está extendida la utilización de lodos de depuradora, disolventes y harinas cárnicas. En Austria, Alemania e Italia, los SRF/RDF son mayoritariamente producidos en plantas de TMB de diferentes flujos residuales (RSU, residuos de madera, residuos comerciales, residuos industriales, lodos de depuradoras, etc.). En Alemania e Italia, además de las plantas de TMB también existen las plantas de biosecado. En el Reino Unido, los SRF/RDF son producidos o bien por el procesado mecánico de RSU o de las fracciones secas de fracciones recicladas 99

100 que no pueden ser reprocesadas por las empresas recuperadoras. También se puede encontrar algunas plantas de biosecado. En el caso de Francia y Dinamarca se producían a partir de RSU, pero el desarrollo industrial ha dado lugar a que la producción de los SRF/RDF a partir de residuos industriales se ha desarrollado ampliamente. La demanda de SRF/RDF en Europa no ha parado de crecer en los últimos años, y la demanda por parte de la industria de cemento, del acero y de la generación de energía está en aumento. Hay varios factores que influyen en esta tendencia, entre los cuales destacan los siguientes: La Directiva 1999/31/CE, sobre vertido de residuos, que fija objetivos de reducción de los residuos biodegradables destinados a vertedero. Ello ha llevado a varios países y regiones a aprobar leyes que prohíben el vertido de residuos biodegradables y/o de residuos sin tratamiento previo 13. La Directiva 2000/76/CE, de incineración de residuos, que prevé la coincineración de residuos. La Directiva 2009/28/CE, relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables, que considera la fracción biodegradable de los residuos como fuente renovable de energía. La Directiva 2003/87/CE, por la que se establece un régimen para el comercio de derechos de emisión de gases de efecto invernadero en la UE, que permite a las industrias vender los derechos de emisión no utilizados y la Decisión de la Comisión de 29 de enero de 2004, que permite considerar las emisiones derivadas de la fracción de biomasa de residuos municipales e industriales como cero. Los costes crecientes de la energía y el consiguiente interés por la sustitución de combustibles fósiles. El desarrollo de estándares europeos para los SRF y la posible condición de fin de residuo para los SRF, que facilitarían su consumo. Según ERFO, los factores determinantes para el desarrollo de los SRF/RDF no han sido los mismos en todos los estados. Así, a pesar de que todos ellos han tenido que confrontar la subida de precio de los combustibles, que incluye el coque de petróleo, y una variable disponibilidad de otros combustibles alternativos como neumáticos, harinas cárnicas o residuos peligrosos, los factores específicos que han empujado el uso de SRF/RDF en cada país han sido los siguientes: Alemania: prohibición del vertido de residuos y estrategia de gestión de los recursos. Reino Unido: decisión política y dificultad para obtener permisos de incineración. Aumento del impuesto sobre el vertido de residuos. Italia: legislación que otorga a los RDF la condición de producto. Holanda: prohibición de vertido de residuos. Bélgica: demanda por parte de las cementeras. 13 En Flandes (Bélgica), por ejemplo, rige desde el año 2000 una prohibición sobre el vertido de residuos biodegradables y de residuos no tratados. En Francia se aplica también una prohibición sobre el vertido de residuos no tratados. 100

101 España: demanda por parte de las cementeras. Si se toma Alemania como referencia, tal y como aparece en el gráfico siguiente, la posible evolución del consumo de SRF/RDF haría que en un futuro las cementeras dejaran de ser sus principales consumidoras y tomaran protagonismo las plantas de generación de electricidad y otras plantas industriales de fabricación o transformación de productos que consuman una gran cantidad de energía en sus procesos. Gráfico 6: evolución del consumo de SRF en Alemania por tipos de instalación, En cuanto a la condición de fin de residuo, en el contexto de los criterios establecidos por la Directiva Marco de Residuos, el Centro Común de Investigaciones de la Comisión Europea está llevando a cabo análisis de varios flujos de residuos candidatos a ser considerados fin de residuo, entre ellos los SRF/RDF, y está desarrollando criterios para determinar la condición de fin de residuo en base a casos de estudio. Las perspectivas de consumo de SRF/RDF son al alza. Algunas industrias consumidoras de SRF/RDF, ya están llevando a cabo acuerdos comerciales con empresas gestoras de residuos con el fin de asegurar el suministro de SRF/RDF y un precio estable del mismo. Se espera que el consumo de SRF/RDF crezca sobre todo en Alemania, Bélgica, Italia, Francia, España y el Reino Unido en los próximos años. La evolución del consumo de SRF/RDF dependerá, en gran parte, de la evolución del precio de los combustibles fósiles y de la evolución del mercado de emisiones de CO 2, que determinarán el precio de emisión, así como las políticas de residuos. Mercado. Existe un mercado establecido de SRF en Alemania, Finlandia e Italia, que aprobaron sus propios estándares (estudiados anteriormente), mientras que este mercado está en desarrollo en Holanda, Bélgica y Reino Unido. Además, existe un ambicioso plan de desarrollo para España y Francia. 101

102 En la mayor parte de los casos el mercado es sobre todo local, aunque se espera que en el futuro esto cambie y que el mercado agrupe diversos países de la EU. Actualmente en Europa, el precio de los SRF/RDF es inestable y se ve muy influenciado por: - El desarrollo tecnológico y el coste de producción. - La competencia entre usuarios. - El desarrollo de plantas de incineración. - La clasificación de las incineradoras como plantas de valorización o de eliminación. - Los requisitos de calidad. Según ERFO, el precio de los SRF/RDF depende tanto de la cantidad como de la calidad del producto suministrado. Concretamente en Alemania los SRF/RDF se cobran a las cementeras cuando tienen un elevado poder calorífico, es decir, más de 20 MJ/kg, por lo su mercado se puede considerar sólo para los SRF/RDF de alto poder calorífico, que normalmente son SRF. Para los SRF/RDF con poder calorífico inferior, los productores de SRF/RDF los suministran a un coste cero, e incluso tienen que pagar a los consumidores para que los acepten en sus instalaciones, a un precio de entre 17 y 25 euros/tonelada. Se espera que el precio de los SRF/RDF se estabilice a niveles atractivos para los potenciales consumidores cuando el mercado se expanda y aglutine diversos países de la UE. El desarrollo del mercado de SRF/RDF en diversos países de Europa como Alemania, Noruega, Italia, Francia, Bélgica, Holanda y Grecia es el siguiente: El mercado en Alemania tuvo un fuerte desarrollo entre 2005 y 2012 debido a la reglamentación TASI de 2005, en la que se limitaba el vertido de materia orgánica y materias combustibles, además de la fuerte demanda de cementeras y sobre todo de unidades de valorización energética dedicadas a los SRF/RDF para necesidades industriales, lo que ha traído como consecuencia que exista un déficit entre la producción y el consumo de SRF/RDF, siendo este último mayor. Se estima un consumo mayor de 11 millones de toneladas de SRF/RDF en En Noruega está el mercado poco desarrollado, y fue impulsado por una aceptación social de la valorización energética a partir de SRF/RDF y la elevación de tasas en el uso de los vertederos. Se utiliza principalmente en cementeras y alimentación energética de calefacciones urbanas. En Italia, el mercado es bastante maduro, y fue impulsado por una reglamentación específica con una definición precisa del RDF, es decir, una especificación clara de los RDF para el productor y para el valorizador, y una tarifa de electricidad especificada producida a partir de estos RDF muy elevada, 220 /MWh. Debido a que la producción es mayor que el consumo, la diferencia se lleva a vertedero, por lo que el mercado de la producción de RDF 102

103 está estancado y se están construyendo unidades de valorización dedicada a absorber los RDF que van a vertedero. En Francia el mercado es muy reciente, e impulsado por normativa específica interna que requería una reducción del 15% hasta 2012 de la parte de los residuos vertidos o incinerados, un aumento de las tasas de entrada a vertederos e incineradoras (fundamental) y unos objetivos ambiciosos de reciclaje de materia orgánica del 35 % en 2012 y 45 % en Además se ha producido un desarrollo de la producción de SRF/RDF principalmente en los residuos industriales. En Bélgica y Holanda el consumo de SRF/RDF se ha impulsado por normativa específica interna que limitaba el vertido de cualquier residuo con más de 6 MJ/Kg. En Grecia, se está produciendo SRF/RDF pero no se están autorizando las cementeras para consumirlos, lo que ha dado lugar a que las productoras enfoquen su negocio a la exportación. 103

104 104

105 9.- Situación en España Mercado. En España no existe un mercado consolidado de SRF debido a diversos factores, el principal de los cuales es la necesidad de establecer un marco normativo adecuado que impulse a las empresas implicadas en la gestión de residuos y a los consumidores finales a establecer los mecanismos necesarios para que el uso del SRF sea una realidad. Por tanto, no existe como tal una demanda de SRF producido bajo especificación técnica CEN-TS-15359, sino una demanda emergente y creciente de RDF que cumpla con los requisitos técnicos definidos por las instalaciones de destino y los requisitos medioambientales definidos por el Órgano Ambiental de la Comunidad Autónoma donde se ubica la instalación. Aunque esta demanda de RDF, se está convirtiendo, debido a las nuevas plantas de producción que se están instalando, en una demanda de SRF/RDF. Hasta ahora, dicha demanda emergente de RDF se centra principalmente en plantas cementeras, como sustituto, principalmente del coque de petróleo, pero el potencial de mercado en el futuro está en el sector de la generación de energía, y actualmente ya existen algunas plantas, una planta termoeléctrica que utiliza t/d de RDF y dos incineradoras con recuperación de calor con capacidad de 850 t/d de RDF y de t/a de SRF. El consumo de RDF en las cementeras españolas ha crecido de forma muy importante durante los últimos años, pasando de ser nulo en 2007 a toneladas en Este consumo representó el 4,29 % del total del consumo de combustibles en peso en el año 2010, como se puede apreciar en el siguiente gráfico. Gráfico 7: consumo de RDF en toneladas en cementeras españolas y peso de los RDF con respecto al total de combustible utilizado, , según oficemen. El consumo de RDF en plantas cementeras en los últimos años desglosado por Comunidad Autónoma se puede apreciar en la tabla siguiente: 105

106 CCAA Comunidad Valenciana Cataluña Castilla y León Islas Baleares Cantabria Galicia Totales anuales Tabla 22: consumo total de RDF en toneladas por Comunidad Autónoma, según la Fundación Laboral del Cemento y el Medio ambiente. Por tanto, el consumo de RDF ha aumentado mientras que el consumo total de combustible de las cementeras españolas ha decrecido de forma muy importante a partir de 2008, como consecuencia del parón del sector de la construcción. Y este aumento ha ido en detrimento del coque de petróleo y del consumo de combustibles alternativos procedentes de residuos peligrosos, como, por ejemplo, harinas y grasas animales y aceites usados, como se puede apreciar en la gráfica siguiente. Gráfico 8: consumo de combustibles no tradicionales en las cementeras españolas, , según oficemen. En España, como se ha comentado anteriormente en 2011 se utilizaron t de RDF que generaron GJ. Teniendo en cuenta que 3,6 GJ produce una tonelada de clínker, se han producido casi un millón de toneladas de clínker a partir de RDF. Es probable que parte de esta cantidad de RDF fuera SRF, pero no existe constancia documental. Pero en los dos últimos años, de los cuáles aún no se tienen estadísticas, han empezado a ponerse en servicio diversas líneas de fabricación para la 106

107 obtención tanto de SRF como de RDF y se han empezado a utilizar SRF/RDF en algunas plantas cementeras que no lo utilizaban. Además, también en el último año se han puesto en servicio dos nuevas líneas de incineración alimentadas por SRF en la incineradora con recuperación de energía en forma de electricidad de Son Reus Mallorca, en el Parque de Tecnologías Ambientales de Mallorca, en Palma de Mallorca, de Tirme S.A. Estas dos líneas nuevas tienen una capacidad de tratamiento alrededor de las t/a de SRF y están totalmente operativas desde el verano del Es bastante destacable que en las Islas Baleares, en 2012 se haya aprobado por parte del Parlamento de las Islas Baleares la importación de SRF por parte de Tirme S.A., con el objeto de optimizar el uso de estas nuevas líneas de incineración. Desde enero de 2013 ha empezado a llegar SRF desde fuera de las Islas Baleares, concretamente desde Sabadell. Aunque por diversos motivos, este traslado de SRF desde Sabadell se ha parado, se va a retomar la importación de SRF desde otras plantas a partir de septiembre de 2013 y se espera importar alrededor de t/a de SRF. Para conocer el posible mercado español, se debe conocer el perfil ideal tipo de una empresa demandante de SRF/RDF. Este sería el que reúna el mayor número posible de las características recogidas en la siguiente tabla: CRITERIO CARACTERÍSTICA JUSTIFICACIÓN Tamaño Mediana o gran empresa Interesan los grandes consumidores, con los que poder establecer un nº suficiente de acuerdos de suministro a gran escala a medio o largo plazo. Sector/ proceso Gestor de residuos Emisiones Proceso térmico intensivo en el consumo de recursos energéticos Empresa en disposición de una autorización de gestión de residuos no peligrosos Empresa afectada por el comercio de derechos de emisión de gases de efecto invernadero (GEIs) Procesos industriales con alto consumo de combustibles convencionales que puedan ser sustituidos por combustibles alternativos. La empresa consumidora de SRF/RDF deberá obtener la autorización de gestor de residuos. Estas empresas contarían con un incentivo económico y medioambiental adicional para el uso del SRF/RDF, dado que la fracción orgánica biodegradable del mismo computa como biomasa y por tanto, se considera neutra a efecto de emisión de GEIs. En consecuencia, los derechos de emisión ahorrados por la empresa podrían ser comercializados. Localización Empresa ubicada preferentemente en las proximidades de la planta de SRF/RDF Los SRF/RDF provienen de residuos, y su valorización energética constituye una operación de gestión, por lo cual, en general, todos los ámbitos territoriales distintos al de origen de los residuos, pueden presentar reticencias a la gestión de residuos de origen externo, aduciendo el principio de proximidad, así como un posible rechazo social. Tabla 23: perfil de empresa demandante potencial de SRF/RDF 107

108 En España el uso futuro de los SRF/RDF dependerá en gran parte de la voluntad de las administraciones, que son las que deben autorizar su consumo en la industria a través de las autorizaciones ambientales. En el caso de que se produzcan dichas autorizaciones, las empresas productoras de SRF/RDF verán una oportunidad de negocio y previsiblemente impulsarán nuevos proyectos de producción de SRF/RDF. Su uso también puede verse afectado por las políticas de fomento de combustibles nacionales, como el carbón, que detraería su demanda. En el caso de que la administración no autorice el uso de SRF/RDF en la industria puede ocurrir que los productores de SRF/RDF enfoquen su negocio a la exportación, como está ocurriendo en Grecia. Además, para la utilización de los SRF/RDF en los diferentes sectores industriales depende tanto de la calidad y garantía de suministro por parte de los productores como de la demanda por parte de los consumidores. Ambos aspectos deben estar coordinados para que el mercado de los SRF/RDF pueda desarrollarse. La potencialidad de producción de SRF/RDF en España está directamente relacionada con la evolución de la generación y gestión de los residuos no peligrosos, especialmente de las fracciones resto de los residuos urbanos. En este sentido, los planes de prevención y las actividades de reciclado pueden tener una relativa importancia, tanto por la reducción de la cantidad de residuos a gestionar como por la calidad de los combustibles obtenidos Productores y producción. Potencial de producción. Productores y producción En España el uso de SRF/RDF está en una fase muy preliminar, existiendo pocas plantas de producción de SRF/RDF, y la mayoría de ellas para su uso en plantas cementeras. Sin embargo, son varias las administraciones públicas que se están interesando por los SRF/RDF, por ejemplo, el Área Metropolitana de Barcelona, que tiene la competencia del tratamiento de los residuos generados en todo su ámbito, encargó en 2011 dos estudios para estudiar la viabilidad económica y el impacto ambiental de la gestión del rechazo de sus plantas de tratamiento. De hecho, dicho ente local está ya gestionando parte de este rechazo a través de productores de SRF. La demanda genera oferta, y cada vez son más los proyectos de producción de SRF/RDF para los que se solicita autorización. Sólo en Cataluña están autorizadas, a fecha abril de 2012, cuatro plantas de producción de SRF/RDF (planta de Sanea en Constantí, Centro de Tratamiento del PI Zona Franca, Ecoparque de Can Mata y Ecoparque de Els Hostalets de Pierola) con una capacidad de producción de t/año. Dado que el otorgamiento de autorizaciones para plantas de producción de SRF/RDF está delegado a las comunidades autónomas, no existen datos centralizados de autorizaciones en trámite u otorgadas. Tampoco se han encontrado datos publicados para el 108

109 conjunto de España, de la capacidad de producción de SRF/RDF que se encuentra actualmente en servicio o en tramitación. Algunas plantas de producción de SRF/RDF son propiedad o están promovidas por las mismas cementeras. Por ejemplo, la planta de Castillejo, en Toledo para el grupo Cemex. Las plantas de producción de SRF/RDF, de las que se tiene constancia después de investigación individual de cada una de ellas, que se encuentran en funcionamiento o que pretenden comercializar el SRF/RDF en España a septiembre de 2013, junto con su capacidad de producción en su caso, son las siguientes: La planta de combustibles alternativos de Geocycle, en Albox, Almería que trata alrededor de t/a de residuos para obtener SRF. Estos SRF se utilizan en los hornos de cementeras del grupo Holcim, como la de Gador y la de Carboneras. Planta de Sanea en Constantí, Tarragona, del Grupo Griñó Ecologic, de obtención de RDF, e inaugurada en Actualmente en esa planta se cuenta con una capacidad de procesamiento de t/a. Este RDF se utiliza en los hornos de cementeras para sustituir sus combustibles fósiles. Tiene actualmente un contrato con varias cementeras del grupo CEMEX (plantas de Alcanar, Buñol y Alicante) y fabrica para ellas Enerfuel. Planta de RSU de Cervera del Maestre, en Castellón, inaugurada en 2011, con una capacidad de t de residuos al año y con preparación de SRF. Planta de Castillejo, en Yepes (Toledo), de la empresa CEMEX España S.A., que ha puesto en servicio a finales de mayo del 2009 para la obtención de SRF a partir de plásticos con el fin de obtener un producto valorizable en los hornos de fabricación de cemento, con el tamaño adecuado para su óptima combustión. La capacidad media de producción de la instalación es de 15 t/h, aproximadamente t/año. Planta de reciclaje y compostaje de RSU de Onda, en Castellón, de la empresa Reciplasa, donde se pretende producir alrededor de t/a de SRF. Centro de Tratamiento integral de las Lomas, en los alrededores de Madrid, que tratan t de RSU diariamente para producir RDF que se utiliza en una planta de recuperación energética existente en el mismo centro para producir energía eléctrica. La alimentación a la planta de recuperación energética es de 850 t/día de RDF. Planta de residuos sólidos y reciclados de Crevillente, Abornasa, en Alicante, que también produce RDF. De hecho, suministró enerfuel en fase de pruebas a la fábrica de cemento de Cemex en Alicante. Se estima que la producción de RDF es de t/a. Planta de Tratamiento Mecánico Biológico de Armulaza, en el Monte Arraiz, Bilbao, diseñada para trata t/a de RSU y con dos líneas de producción de SRF, de 30 t/h, con la que se espera obtener hasta t/a de SRF, el 32,10 % de la alimentación a la planta. 109

110 La empresa Cespa cuenta con seis instalaciones de preparación de RDF con potencial para generar más de toneladas. Estas instalaciones son: Centro de Tratamiento del PI Zona Franca de Barcelona que está en funcionamiento desde septiembre de Tienen una capacidad de tratamiento de t/a y capacidad de producción de SRF de aproximadamente t/a. Las materias primas de rechazos son industriales, rechazos de ecoparques y rechazos de plantas de selección de envases. Su capacidad media de producción es de 20 t/h, y las características del SRF procesado hasta ahora son: o PCI: Kcal/Kg. o Humedad: % aproximadamente. o Cloro: 0,5 % aproximadamente. o Granulometría: < 30 mm. Ecoparque de El Aceituno, en Toledo, inaugurado en 2012, y cuenta con una planta para la obtención de SRF con una producción anual estimada de t/a, y un tratamiento de residuos de t/a. Planta de Tratamiento de residuos de Cañada Hermosa, en el término municipal de Murcia, que tiene una planta de preparación SRF con una granulometría inferior a 30 mm con una capacidad de tratamiento de 20 t/h y una previsión de tratamiento de t/a. Ecoparque de Els Hostalets de Pierola (Barcelona), que está equipado con tecnología para la producción de SRF/RDF con un tratamiento mecánico-biológico de la fracción resto. Centro de Tratamiento de Alginet (Valencia). Ecoparque de Can Mata (Barcelona). Reciclados Vicente Mallén, en Onda, Castellón, que tiene una instalación de tratamiento de RSU y residuos industriales con capacidad para obtener 10 t/h de RDF. En el complejo medioambiental de SOGAMA, en Cerceda (La Coruña), se produce RDF estabilizado que alimenta la planta termoeléctrica del complejo para generar energía eléctrica. El RDF tiene entre un % de humedad y se obtiene a partir de RSU. Planta de fabricación de CDR en Castellbisbal (Barcelona) con una capacidad de tratamiento de t/año y una previsión de fabricación de unas t/año de CDR, que se valoriza en cementeras de grupo Cementos Portland Valderrivas. Planta de producción de RDF para SAICA-PROMSA en Barcelona. La Planta Intercomarcal de Reciclaje de Sabadell (PIRSA), en Barcelona, del grupo Everest produce SRF. Planta de tratamiento de residuos industriales que Trans Sabater S.L. tiene en Ribarroja del Turia, en Valencia, en la que se obtiene RDF. 110

111 Planta de producción de SRF de Marcell Navarro i Fills en Llagostera en Gerona. Por último, en Portugal, la empresa Recivalongo con sede en el norte, en la Zona do Grande Porto, proyecta y desarrolla los procesos, produce y comercializa SRF. Está proyectado para producir t/a de SRF. Esta empresa, pretende abarcar no sólo el mercado del norte y centro de Portugal, sino también el mercado español y en especial el de la Comunidad de Galicia, por una cuestión de proximidad geográfica. Potencial de producción Según un estudio realizado por el Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE) para la elaboración del Plan de Energías Renovables sobre el potencial de la valorización energética directa de residuos, el potencial de producción de SRF/RDF a partir del tratamiento de la fracción resto en España es de toneladas, en el supuesto de que todas las instalaciones de tratamiento de la fracción resto tuvieran la tecnología para ello. Ello representa diez veces la cantidad de RDF consumida en las cementeras españolas en El Plan de Energías Renovables también establece objetivos crecientes de potencia instalada para el aprovechamiento de SRF/RDF en incineradoras entre los años 2016 y 2020, como se puede apreciar en el gráfico siguiente: Gráfico 9: objetivos de potencia instalada para el aprovechamiento energético de SRF/RDF en incineradoras, según el Plan de Energías Renovables , según IDAE. Por otro lado, el Instituto para la Sostenibilidad de los Recursos (ISR) estima en 6,3 millones de toneladas anuales la producción teórica de obtención de SRF/RDF, a partir de los diferentes flujos de residuos urbanos: La cantidad total de residuos urbanos recogidos en las plantas de triaje y compostaje existentes en España es del orden de 7,1 millones de toneladas anuales. Es posible la obtención de SRF/RDF a partir de la fracción seca separada de los residuos recogidos en masa en estas 111