Aprovechamiento del biogas producido en rellenos sanitarios para generar energía eléctrica para autoabastecimiento municipal

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Concepción Quintero Castellanos
hace 6 años
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1 Aprovechamiento del biogas producido en rellenos sanitarios para generar energía eléctrica para autoabastecimiento municipal

2 Presenta M. en C. Luis Eduardo de Ávila

3 EN LOS SISTEMAS VIVIENTES NADA SE DESPERDICIA Sistema Viviente Regeneración Descomposición Nutrientes

4 LOS SISTEMAS INDUSTRIALES GENERAN GRANDES CANTIDADES DE DESPERDICIO Extracción Bienes de Producción Ventas Bienes de Uso Desperdicio de Producción Desperdicio De Uso Desecho Desperdicio

5 DESPERDICIOS QUE TIENEN DIFERENTE VELOCIDAD DE DEGRADACIÓN Cáscara de naranja y de plátano hasta 2 años Colillas de cigarro de 1 a 5 años Calcetines de lana 1 a 5 años Bolsas de plástico 10 a 20 años Fibras de nylon 30 a 40 años Piel curtida hasta 50 años Latas 50 años Latas y tapas de aluminio 80 a 100 años Botellas de vidrio 1 millón de años Botellas de plástico indefinido

6 VARIABLES QUE INTERVIENEN EN LA DEGRADACIÓN DE LOS DESECHOS ENERGÍA TIEMPO

7 EL TIEMPO ES LA VARIABLE MAS DIFÍCIL DE CONTROLAR A no ser nuestros amigos de Hollywood, nadie ha inventado aún una máquina para viajar en el tiempo

8 EN TEORÍA LA VARIABLE ENERGÍA, CADA DÍA ES MÁS FÁCILMENTE CONTROLABLE DEBIDO A LOS AVANCES TECNOLÓGICOS Sin embargo existen algunas barreras entre las cuales; Inversiones Capacidad de pago de la población Intereses de grupos Marco jurídico

9 LA REALIDAD ES QUE HOY EN DÍA, LA DISPOSICIÓN FINAL ES LA SOLUCIÓN ECONÓMICAMENTE VIABLE PARA EL 80% DE LOS DESECHOS GENERADOS

10 EL SISTEMA MÁS ADECUADO PARA LA DISPOSICIÓN FINAL ES EL RELLENO SANITARIO. BIOGÁS LIXIVIADOS

11 EN QUÉ CONSISTE UN RELLENO SANITARIO? DESECHOS LLENADO CUBIERTA POZOS DE SÓLIDOS CUBIERTA DE FRANJAS NIVELES DE INTERMEDIA COMPACTADOS VENTEO FINAL Y SIGUIENTES PRIMER NIVEL EN TERRENO MATERIAL PROTECCION CAMINO CERCA NATURAL DREN GEOMEMBRANA CELDA EXCAVACION GEOTEXTIL FILTRANTE PERIMETRAL Y DIARIA MANTO ARBOREA Y DRENES ACUIFERO

12 ES PRECISO QUE LA SOCIEDAD COMPRENDA LA NECESIDAD DE CAMBIAR EL ACTUAL CICLO INDUSTRIAL Extracción Bienes de Producción Ventas Bienes de Uso Desperdicio de Producción Desperdicio De Uso Desecho Desperdicio

13 LA SOCIEDAD COMPRENDA LA NECESIDAD DE CAMBIAR EL ACTUAL CICLO PRODUCCIÓN INSUMOS SEPARACIÓN TRANSFORMACIÓN

14 EXISTEN TECNOLOGÍAS NECESARIAS PARA LOGRAR CERRAR EL CÍCLO, PERO SU APLICACIÓN ES POCO VIABLE Requieren de altos consumos de energía (pirólisis) Cambios culturales profundos (separación in situ) Cambios en marco legal (incentivos económicos) Adecuadas condiciones económicas de la población (pago de tarifas) Participación activa del sector industrial (ciclo de vida del producto)

15 SIN EMBARGO, UNA ACCION QUE SE NECESITA LLEVAR A CABO Y CONTRIBUYE A CERRAR EL CÍCLO, ES LA CAPTACIÓN, TRATAMIENTO Y/O USO DEL BIOGÁS, Ya que cuando éste no es controlado se pueden presentar: recurrentes incendios desprendimiento de olores desagradables alto potencial de explosividad contribuye importantemente a crear el efecto de invernadero

16 LA DECISIÓN DE TRATAR U APROVECHAR EL BIOGÁS VARIABLES ECONÓMICAS Oferta Potencial de Biogás Variables que determinan la generación de biogás R E N T A B I L I D A D Demanda Potencial de Biogás Variables que determinan el consumo de biogás

17 LA OFERTA DEPENDE DE FACTORES Tamaño de la población Cantidad de RSM depositados Humedad Composición Antigüedad del SDF Profundidad Parámetros asociados a la generación de biogás > 500,000 habitantes Precipitación anual mín. y máx mm. Temperatura promedio anual 15 C a 30 C Composición de los RSM promedio nacional

18 Evaluación Técnica Factores de campo Rangos de producción óptima f(x) ANTIGUEDAD DEL SITIO DE DISPOSICIÓN FINAL y = 10(1-(A-9) 2 /6 2 ) ANTIGÜEDAD (Años) Antigüedad 3 a 15 años TONELAJE DE RESIDUOS EN EL SITIO DE DISPOSICIÓN FINAL Funciones de sensibilidad de los factores de campo para el potencial de producción de biogás Tonelaje Altura Superficie 2 a 10 millones de toneladas Valores acotados por los extremos en los SDF ( 12 a 30 mts.) Valores extremos en los SDF (16 a 54 ha. ) f(x) f(x f(x) y = T TONELAJE ACUMULADO (Tons.) ALTURA DE RESIDUOS EN EL SITIO DE DISPOSICIÓN FINAL y = H ALTURA (Mts.) SUPERFICIE DEL SITIO DE DISPOSICIÓN FINAL y = S SUPERFICIE (Has.) PRECIPITACIÓN PLUVIAL EN EL SITIO DE DISPOSICIÓN FINAL Precipitación Valores extremos en los SDF (200 a 1000 mm/año) f(x y = 10(1-(P-600) 2 /400 2 ) PRECIPITACIÓN (mm./año)

19 Aplicación de Modelos de Predicción de Producción de Biogás 1. Modelo USEPA Q = Lo R [ e -kc - e -kt ] Los Valores de los parámetros constantes fueron proporcionados para sitios con características de Monterrey (k y Lo). Los valores de los parámetros se obtuvieron mediante la ponderación de los porcentajes de composición de la materia degradable con sus respectivas tasas de decaimiento. El parámetro Lo se calcula por el método estequiométrico. k RECOMENDADA = año -1 (TASA DE DECAIMIENTO) Lo = m 3 / ton CH 4 k = año -1 (PONDERADA) Lo = m 3 / ton CH 4

20 Aplicación de Modelos de Predicción de Producción de Biogás Los valores de los parámetros se obtuvieron mediante el cálculo de las tasas de decaimiento de cada tipo de materia degradable. k = año -1 (RAPIDAMENTE DEGRADABLE) k = año -1 (MEDIANAMENTE DEGRADABLE) k = año -1 (LENTAMENTE DEGRADABLE)

21 POTENCIAL DE PRODUCCION DE METANO EN EL SDF. DE MONTERREY, N.L. K ACUMULADA 90,00 80,00 MILLONES DE M3 DE METANO 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 36% 10,00 0, AÑO RD CH4 m3/año MD CH4 m3/año LD CH4 m3/año TOTAL CH4 m3/año

22 LA DEMANDA DEPENDE DEL USO POTENCIAL DEL BIOGÁS GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

23 LA DEMANDA DEPENDE DEL USO POTENCIAL DEL BIOGÁS COMBUSTIBLE PARA EQUIPOS AUTOMOTORES

24 LA DEMANDA DEPENDE DEL USO POTENCIAL DEL BIOGÁS CALEFACCIÓN O GAS PARA CASAS HABITACIÓN

25 LA DEMANDA DEPENDE DEL USO POTENCIAL DEL BIOGÁS GAS PARA PROCESOS INDUSTRIALES

26 Proceso para la Generación de energía eléctrica

27 ARREGLO TÉCNICO SE CONSIDERAN 2 SISTEMAS. EXTRACCIÓN DE GAS PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA CAPTACIÓN ALUMBRADO PÚBLICO RED PÚBLICA BOMBEO DE AGUA POTABLE Y RESIDUAL CONDUCCIÓN SUCCIÓN QUEMADO DE EXCEDENTES TRANSFORMACIÓN DEL NIVEL DE VOLTAJE INTERCONECCIÓN A LA RED PÚBLICA LIMPIEZA GENERACIÓN MANEJO DE BIOGAS DOSIFICACION PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

28 Análisis de Barreras Económicas

29 Variables Consideradas para el Análisis Económico Medida de mérito Concepto Económicamente Viable Resultado No Económicamente Viable Valor presente neto Valor económico actual del proyecto Valor positivo Valor negativo Beneficio /Costo Relación del beneficio económico actual entre el costo económico actual del proyecto Mayor que uno Menor que uno Tasa interna de retorno Tasa de interés devengada por el flujo neto de efectivo del proyecto Mayor que la tasa de interés de oportunidad Menor que la tasa de interés de oportunidad Tiempo de recuperación Tiempo en que el flujo neto de efectivo recupera la inversión del proyecto Menor que el tiempo máximo esperado de recuperación Mayor que el tiempo máximo esperado de recuperación

30 ANALISIS ECONOMICO DEL APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS GENERADO EN LOS SDF ALTERNATIVAS DE INVERSION GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA SUMINISTRO DE METANO ALTERNATIVA 1 MOTOGENERADORES DE GN ALTERNATIVA 2 MOTOGENERADORES DE BIOGAS ALTERNATIVA 3 MOTOCOMPRESORES DE GN ALTERNATIVA 4 MOTOCOMPRESORES DE BIOGAS ALTERNATIVA 1-A GENERACION EN 4.16 KV requiere subestación elevadora ALTERNATIVA 1-B GENERACION EN 13.8 KV OPCIONES COMUNES ALTERNATIV ALTERNATIV A 2-A A 2-B GENERACION EN GENERACION EN 4.16 KV 13.8 KV requiere subestación elevadora 1) AUTOABASTECIMIENTO DE AP Y BOMBEO 2) AUTOABASTECIMIENTO DE INMUEBLES 3) VENTA DE ENERGIA ELECTRICA A CFE OPCIONES COMUNES 1) VENTA A LA INDUSTRIA 2) VENTA A DOMESTICOS 3) VENTA A AUTOMOTORES 4) VENTA A PERMISIONARIOS 5) VENTA A CFE

31 Identificación de barreras técnicas a nivel regional. Identificación de barreras técnicas a nivel municipal. Identificación de barreras específicas, técnicas y económicas. Identificación de barreras específicas, financieras sociales, políticas y legales. Evaluación general de prefactibilidad.

32 RESULTADOS PRELIMINARES PROYECTO PREFACTIBILIDAD MONTERREY Y LEÓN

33 SDF Seleccionados LOCALIZACIÓN DEL SITIO DE DISPOSICIÓN FINAL DE LEÓN. Tipo de SDF Superficie Altura Tiradero en proceso de saneamiento 25 ha 35 m Inicio de operación 1986 Cantidad acumulada Control de Biogás 5 397,585 tn Pozos de venteo 7 Pozos de quema Sahuayo SITIO DE DISPOSICIÓN FINAL La Piedad, Mich. 110 León Gto. San Francisco Rinc. Gto. Purandiro Moroleón No. De pepenadores Zamora de Hidalgo 15 Cuitzeo Porvenir 120

34 SDF Seleccionados LOCALIZACIÓN DEL SITIO DE DISPOSICIÓN FINAL DE MONTERREY. Tipo de SDF Relleno Sanitario Villa de Garcia 53 Superficie 44 ha 85 Altura 20 m 54 Inicio de operación 1990 Cantidad acumulada 7 500,000 tn Santa Catarina SITIO DE DISPOSICIÓN FINAL 40 Control de Biogás Pozos de venteo 5 Pozos de quema no 85 No. De pepenadores no hay

35 Matriz de Contribución Proporcional Factor de campo Ponderación Evaluación Ciudad Jerarquización Valor presente neto Beneficio / Costo Monterrey León Periodo de recuperación Tasa Interna de Retorno 0.250

36 Matriz de Evaluación General para Selección del SDF, para la Instrumentación del Proyecto de Aprovechamiento del Biogás Ciudad Evaluación Técnica Económica Financiera Social SUMA León Monterrey

37 CONSIDERACIONES FINALES EL PROYECTO ES VIABLE DESDE SUS ASPECTOS TÉCNICOS, FINANCIEROS, LEGALES, INSTITUCIONALES Y SOCIALES. EL APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS PRINCIPALMENTE PARA LA GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA ES UN PROCESO TECNOLÓGICAMENTE PROBADO. EN ESTADOS UNIDOS EXISTEN CERCA DE 350 PLANTAS Y EN INGLATERRA SE ENCUENTRAN OPERANDO POCO MÁS DE 200. SUS BENEFICIOS EN MATERIA AMBIENTAL SON SIGNIFICATIVOS. SE ESTIMA UNA REDUCCIÓN SIGNIFICATIVA DE EMISIONES CO 2 SE ESTÁN INICIANDO A NIVEL INTERNACIONAL LA APLICACIÓN DE ESTÍMULOS A EMPRESAS QUE REDUZCAN EMISIONES QUE INCIDAN EN EL CAMBIO CLIMÁTICO GLOBAL. EN MÉXICO EXISTE UN ALTO POTENCIAL DE UTILIZACIÓN DEL BIOGÁS GENERADO EN RELLENOS SANITARIOS ASOCIADOS A SERVICIOS MUNICIPALES.

38 Reflexión final El verdadero viaje de descubrimiento no es buscar nuevas tierras, sino ver con nuevos ojos Marcel Proust

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