Fecha de publicación: 19 de junio de 2024
Colaboradores: Alice Gomstyn, Alexandra Jonker
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. El WtE se considera un método de gestión de residuos controlado junto con el depósito en vertederos y el reciclaje.
La incineración de residuos estables municipales (SW) para generar electricidad es la aplicación más común de la conversión de residuos en energía. En todo el mundo, alrededor del 13 % de los residuos municipales se emplea como materia prima en una instalación de conversión de residuos en energía.1 Los MSW incluyen residuos estables como restos de comida, envases de productos, ropa, muebles y recortes de césped procedentes 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 WtE producen emisiones de carbono y otras partículas en el aire.
La mayoría de las grandes instalaciones de WtE generan energía a partir de residuos mediante un método de incineración controlada. El proceso normalmente sigue 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 (1.562 °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 este produce electricidad.
Los diferentes tipos de residuos tienen diferentes poderes caloríficos, o contenidos de energía, cuando se queman. Los residuos con altos poderes caloríficos, como los plásticos, producen más calor y generan la mayor cantidad de energía. Los residuos orgánicos, como la tierra, tienen un bajo poder calorífico.
La incineración, la combustión directa de los residuos a altas temperaturas, 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 emplean residuos, como los siguientes:
Además del compostaje, la digestión anaeróbica es un proceso controlado, sin oxígeno, que fomenta la descomposición de residuos sólidos orgánicos mediante el uso de microorganismos. Si bien puede ocurrir de forma natural, la DA también se emplea 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.
Como tratamiento termoquímico, la pirólisis expone los residuos orgánicos a altas temperaturas sin oxígeno presente. 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 entonces condensarse en un líquido combustible llamado biopetróleo o biocrudo.
La descomposición de materia orgánica en los vertederos crea un subproducto natural llamado gas de vertedero. El LFG se compone de metano, dióxido de carbono y un pequeño porcentaje de compuestos distintos del metano. Se puede recolectar, tratar y emplear como combustible para usos industriales, vehículos y más. La recuperación de LFG es un método para reducir las emisiones de metano de los vertederos.
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 emplea para producir amoníaco y alcohol metílico (metanol). También puede reemplazar a la gasolina como alternativa a los biocombustibles.
Las plantas de conversión de residuos en energía que incineran MSW producen dos tipos de cenizas: cenizas volátiles y cenizas de fondo.
Las cenizas volátiles, o residuos del control de la contaminación del aire (APC), consisten en las partículas peligrosas y finas eliminadas del gas de combustión de una planta de WtE, los humos producidos por la incineración. Las cenizas volátiles 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. Si bien hay iniciativas para reciclar y reutilizar las cenizas volátiles, comúnmente se envían a vertederos de residuos peligrosos.
Las cenizas de fondo, o cenizas de fondo del incinerador (IBA), son todas las cenizas sobrantes que no son cenizas volátiles. Se componen principalmente de sílice, calcio, óxido de hierro y óxido de aluminio. Los imanes grandes pueden eliminar algunos de estos materiales para reciclarlos y reutilizarlos. Por ejemplo, las empresas de construcción pueden usar cenizas de fondo para hacer concreto o relleno a granel. El resto se envía a vertederos.
La emisión de cenizas generadas por las plantas de 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:
Cada año, el mundo crea más de dos mil millones de toneladas de MSW, cifra que se estima que aumentará un 56 % para 2025.1 El creciente volumen del flujo de residuos y la contaminación asociada están inherentemente relacionados con el cambio climático. Si bien la mejor manera de reducir los residuos es producir menos, la WtE ofrece una solución provisional: las plantas de WtE reducen el volumen de residuos en aproximadamente el 87 %.4
Las plantas de WtE emiten menos gases de efecto invernadero y contaminantes que los vertederos y la quema de residuos al aire libre porque los procesos de WtE están significativamente más controlados y monitoreados. La mayoría de las plantas modernas de WtE están sujetas a estrictos estándares de emisiones en todos los contaminantes, incluidos los metales pesados y las dioxinas.
Los procesos de WtE brindan una mejor oportunidad para la recuperación de recursos que el vertido, particularmente para los metales que quedan luego de la incineración. Se alinea con los principios de la economía circular centrados en mantener los materiales en un sistema de circuito cerrado y reducir el desperdicio.
Los sistemas de conversión de residuos en energía reciben el escrutinio de los activistas ambientales, ya que no desalientan la producción de residuos ni fomentan la circularidad. La WTe a menudo marca la línea entre la circularidad y el uso lineal de recursos. Si bien los metales se pueden extraer y reciclar o reutilizar, es mejor para el medio ambiente y más eficiente energéticamente reciclar materiales, en especial el plástico y el papel, que no se pueden extraer después de la incineración.
La WtE también requiere sistemas de eliminación de residuos y gestión de residuos sólidos a gran escala para funcionar a escala comercial. Tales requisitos ponen en gran medida esta solución fuera del alcance de los aproximadamente 2.7 mil millones de personas en todo el mundo que aún no tienen recolección de residuos.1
Las plantas de conversión de residuos en energía son habituales en zonas densamente pobladas con terrenos limitados, como Japón y países europeos como Dinamarca, Suecia, Alemania y Francia. En Europa occidental, la WtE es el principal método de gestión de MSW, en donde se tratan unos 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 Estados Unidos, donde la amplitud del territorio y los menores costos han hecho que el depósito en vertederos sea una opción más atractiva.
En Oriente Medio, Dubái alberga la instalación de conversión de residuos en energía más grande del mundo. Operada por Warsan Waste Management Company, la planta de energía empleará 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 abastecer a 135 000 hogares.5
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El cambio climático se refiere al calentamiento global, el aumento documentado de la temperatura global de la superficie de la Tierra que está ocurriendo desde finales del siglo XIX.
El compostaje es el proceso de reciclaje de materiales orgánicos en materia descompuesta llamada composta.
Una economía circular es un modelo económico que tiene como objetivo eliminar los residuos y promover la sustentabilidad a través de la reutilización y la eficiencia de los recursos.
Las emisiones de gases de efecto invernadero son ciertos gases liberados a la atmósfera que crean un “efecto invernadero”.
La energía renovable es la energía generada a partir de fuentes naturales que se reponen más rápido de lo que se utilizan.
La energía eólica es un tipo de energía renovable que aprovecha la potencia cinética del viento para generar electricidad.
Notas de pie de página
Todos los enlaces se encuentran fuera de ibm.com
1 “Global Waste Management Outlook 2024”, The United Nations Environment Programme (UNEP), 28 de febrero de 2024.
2 “Waste Incineration and Informal Livelihoods: A Technical Guide on Waste-to-Energy Initiatives”, Jeroen IJgosse, Women in Informal Employment: Globalizing and Organizing (WIEGO), agosto de 2019.
3 “Energy Recovery from the Combustion of Municipal Solid Waste (MSW)”, United States Environmental Protection Agency (EPA), 30 de enero de 2024.
4 “Biomass explained”, United States Energy Information Administration (EIA), 21 de diciembre de 2023.
5 “DWMC Company Profile”, Warsan Waste Management Company, mayo de 2023.