¿Qué es la conversión de residuos en energía?
La conversión de residuos en energía (WtE) se refiere a las tecnologías de tratamiento de residuos que convierten los residuos en energía mediante el uso de calor, más comúnmente la incineración. La WtE se considera un método de gestión de residuos controlado junto con el depósito en vertederos y el reciclaje.
La incineración de residuos sólidos urbanos (RSU) para generar electricidad es la implementación más común del proceso de conversión de residuos en energía. A nivel mundial, alrededor del 13 % de los residuos municipales se utilizan como materia prima en una planta de conversión de residuos en energía.1 La MSW incluye residuos sólidos, como residuos de alimentos, envases de productos, ropa, muebles y recortes de césped de fuentes residenciales, comerciales e institucionales.
La conversión de residuos en energía puede ser una de las muchas soluciones para el creciente problema mundial de los residuos, ya que puede reducir el volumen de residuos enviados a los vertederos. También puede producir menos emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) que otros métodos de gestión de residuos.
La WtE es una alternativa a la producción de energía basada en combustibles fósiles, pero no es una fuente de energía renovable porque no es un recurso natural o infinito como el viento o el sol. La WtE tampoco es una fuente de energía totalmente limpia, ya que la incineración de residuos y los procesos de transporte de la WtE producen emisiones de carbono y otras partículas en el aire.
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La mayoría de las grandes instalaciones de WtE generan energía a partir de residuos utilizando un método de incineración controlada. El proceso suele seguir estos pasos:
- Los residuos se transportan a la planta de WtE, donde se elimina cualquier material reciclable.
- Una grúa mezcla los residuos y los transfiere a la cámara de combustión.
- Los residuos se queman a alta temperatura, entre 850 °C (1562 °F) y 1450 °C (2642 °F).2
- El calor resultante convierte el agua (normalmente en tuberías verticales dentro de la cámara) en vapor.
- La presión del vapor hace girar las aspas de un generador y produce electricidad.
Los distintos tipos de residuos tienen diferentes valores caloríficos, o contenidos energéticos, cuando se queman. Los residuos con alto poder calorífico, como los plásticos, producen más calor y generarán más energía. Los residuos orgánicos, como el suelo, tienen un bajo poder calorífico.
La incineración, la combustión directa de los residuos a alta temperatura, es la tecnología de WtE más común y la más viable desde el punto de vista comercial. Sin embargo, existen otros métodos de recuperación de energía que utilizan residuos, como:
Digestión anaeróbica (DA)
Además del compostaje, la digestión anaeróbica es un proceso controlado, en ausencia de oxígeno, que fomenta la descomposición de residuos sólidos orgánicos mediante el uso de microorganismos. Aunque puede darse de forma natural, la AD también se utiliza en entornos residenciales o industriales para producir un combustible llamado biogás. El biogás, que consiste principalmente en metano y dióxido de carbono, se considera una fuente de energía renovable.
Pirólisis
Como tratamiento termoquímico, la pirólisis expone los residuos orgánicos a altas temperaturas sin presencia de oxígeno. Este proceso inicia la descomposición y desintegración del material. Los subproductos suelen ser carbón rico en carbono (biocarbón) y gases combustibles. Algunos de estos gases pueden condensarse en un líquido combustible llamado bioaceite o biocrudo.
Recuperación de gases de vertedero (LFG)
La descomposición de la materia orgánica en los vertederos crea un subproducto natural llamado gas de vertedero. El LFG está formado por metano, dióxido de carbono y un pequeño porcentaje de compuestos distintos del metano. Se puede recoger, tratar y utilizar como combustible para usos industriales, vehículos y mucho más. La recuperación de LFG es un método para reducir las emisiones de metano de los vertederos.
Gasificación
La gasificación también es un tratamiento termoquímico que convierte los residuos orgánicos (biomasa) en un gas combustible mediante el uso de altas temperaturas y una cantidad controlada de oxígeno, vapor o ambos. El resultado es un gas natural combustible llamado gas de síntesis o gas productor que se utiliza para fabricar amoniaco y alcohol metílico (metanol). También puede sustituir a la gasolina como alternativa a los biocombustibles.
Las plantas de conversión de residuos en energía que incineran los MSW producen dos tipos de cenizas: cenizas volantes y cenizas de fondo.
Cenizas volantes
Las cenizas volantes, o residuos de control de la contaminación atmosférica (APC), consisten en las partículas finas y peligrosas eliminadas de los gases de combustión de una planta WtE, los humos producidos por la incineración. Las cenizas volantes generalmente se someten a un tratamiento para reducir sus impactos ambientales negativos, en gran parte en forma de contaminación del aire y el agua de los ecosistemas cercanos. Aunque se están realizando esfuerzos para reciclar y reutilizar las cenizas volantes, normalmente se envían a vertederos de residuos peligrosos.
Ceniza de fondo
Las cenizas de fondo, o cenizas de fondo de incinerador (IBA), son todas las cenizas que quedan y que no son cenizas volantes. Se compone principalmente de sílice, calcio, óxido de hierro y óxido de aluminio. Los imanes grandes pueden extraer algunos de estos materiales para reciclarlos y reutilizarlos. Por ejemplo, las empresas de construcción podrían utilizar cenizas de fondo para hacer hormigón o relleno a granel. El resto se envía a vertederos.
La producción de cenizas generada por las plantas WtE es significativamente menor que los residuos que entran en ellas. Va del 15 al 25 % en peso y del 5 al 15 % en volumen de la precombustión de residuos.3
La conversión de residuos en energía tiene muchos beneficios en comparación con los sistemas tradicionales de gestión de residuos:
Anualmente, el mundo crea más de dos mil millones de toneladas de MSW, que se prevé que aumenten en un 56 % para 2025.1 El creciente volumen del flujo de residuos y su contaminación asociada están intrínsecamente relacionados con el cambio climático. Aunque la mejor manera de reducir los residuos es producir menos, WtE ofrece una solución provisional: las plantas de WtE reducen el volumen de residuos en aproximadamente un 87 %.4
Las plantas WtE emiten menos gases de efecto invernadero y contaminantes que los vertederos y la incineración al aire libre de residuos porque los procesos WtE están mucho más controlados y monitorizados. La mayoría de las plantas WtE modernas están sujetas a estrictas normas de emisiones de contaminantes, incluidos los metales pesados y las dioxinas.
Los procesos WtE ofrecen una mejor oportunidad de recuperación de recursos que el depósito en vertederos, en particular para los metales que quedan tras la incineración. Se alinea con los principios de la economía circular centrados en mantener los materiales en un sistema de bucle cerrado y reducir los residuos.
Los sistemas de conversión de residuos en energía son objeto de escrutinio por parte de los activistas medioambientales, ya que no desalientan la producción de residuos ni fomentan la circularidad. A menudo, la WTe sigue la línea entre la circularidad y el uso lineal de los recursos. Aunque los metales se pueden extraer y reciclar o reutilizar, es mejor para el medio ambiente y más eficiente desde el punto de vista energético reciclar directamente los materiales, especialmente el plástico y el papel, que no se pueden extraer después de la incineración.
La WtE también requiere sistemas de eliminación de residuos y de gestión de residuos sólidos a gran escala para funcionar a escala comercial. Estos requisitos ponen esta solución fuera del alcance de los cerca de 2.700 millones de personas que aún carecen de recogida de residuos en el mundo.1
Las plantas de conversión de residuos en energía son comunes en áreas densamente pobladas con terreno limitado, como Japón y países europeos como Dinamarca, Suecia, Alemania y Francia. En Europa Occidental, la WtE es el método líder de gestión de MSW, que trata alrededor de 40 millones de toneladas. La conversión de residuos en energía se expandirá aún más en esta región debido al acuerdo de 2023 entre la UE y el Reino Unido para incluir la conversión de residuos en energía en los esquemas de comercio de emisiones.1 La WtE ha experimentado un crecimiento más lento en EE. UU., donde la abundancia de terrenos y los costes más bajos han hecho que el vertido sea una opción más atractiva.
En Oriente Medio, Dubái alberga la mayor instalación de conversión de residuos en energía del mundo. Operada por Warsan Waste Management Company, la central eléctrica utilizará 1,9 millones de toneladas métricas de basura cada año, alrededor del 45 % del total de residuos de Dubái. El proyecto generará 200 megavatios de electricidad cada día, suficiente para alimentar 135 000 hogares.5