PROCEDIMIENTO PARA LA OBTENCION DE COMBUSTIBLES DERIVADOS DE RESIDUOSSOLIDOS URBANOS.

Se ha desarrollado un nuevo combustible apto para su uso en instalaciones industriales con hornos de alta temperatura.

Se trata de un combustible en dos posibles formatos. A granel o compactado este producto se obtiene a partir de residuos sólidos urbanos a través de un procedimiento determinado.El objeto del proceso consiste en maximizar el poder calorífico del material, de manera que sea interesante su empleo en centrales térmicas de producción de electricidad o bien en instalaciones industriales, habitualmente alimentadas por combustibles fósiles. Para esto se van a emplear determinados reactivos cuyo uso para esta aplicación resulta novedoso. Mediante el empleo de este combustible se logra, entre otras ventajas, eliminar los residuos sólidos urbanos, prolongar el periodo de vida de los vertederos, sustituir combustibles fósiles por alternativos, reducir las emisiones de CO{sub,2} y alcanzar los objetivos europeos de valorización de residuos. Por su composición se verá que puede ser empleado en instalaciones que garanticen la temperatura mínima necesaria para evitar la formación de determinados compuestos no deseados, entre la que se encuentra las cementeras, fábricas de materiales cerámicos, centrales térmicas y otras

Procedimiento para la obtención de combustibles derivados de residuos sólidos urbanos.

Sector de la técnica

1.- Elaboración de Combustibles Alternativos

2.- Tratamiento de Residuos

Estado de la técnica

Actualmente existen diversos procedimientos para el tratamiento de residuos sólidos urbanos, en adelante RSU. Se partirá en todos los casos del presupuesto de que existe una recogida ordenada de estos residuos, independientemente de si se colectan diferentes fracciones de manera selectiva para su reciclaje o por el contrario se recoge todo el RSU conjuntamente, o de cuál sea su destino.

Entre las alternativas de tratamiento en uso actualmente cabe mencionar las siguientes: Vertedero controlado (la deposición de RSU en vertederos incontrolados está prohibida actualmente), plantas de incineración con o sin recuperación de energía, con aporte complementario de gas natural o sin él, plantas de compostaje de la fracción orgánica de los residuos, plantas de triaje o clasificación manual o automatizada de RSU, recogidos selectivamente o en masa, plantas de biometanización, plantas de gasificación, de pirólisis, plantas de fermentación aerobia para la estabilización de residuos y posterior uso energético o combinaciones de las anteriores. Cabe mencionar que la deposición de RSU en vertedero controlado deja de ser una opción válida, dado que la Directiva 2006/12/CE no considera el vertido como alternativa de tratamiento.

La alternativa que se presenta se podría considerar una técnica de fermentación aerobia de residuos o un tratamiento mecánico biológico (TMB o TBM), con una serie de particularidades que lo hacen original y diferente de cuanto se puede encontrar actualmente, y claramente ventajoso tal como podrá comprobare. Existen tratamientos mecánico-biológicos que actualmente se encuentran en uso en países como Italia o Alemania, como el descrito en el documento ES 2 133 612 T3, los cuales consiguen en mayor o menor medida estabilizar el residuo e incluso hacerlo útil como combustible, normalmente con aporte de calor para su secado. En este caso no se lleva a cabo aporte alguno de calor mediante uso de gas caliente, sino que se emplea una técnica absolutamente diferente para que el propio residuo genere de forma rápida y eficaz el calor necesario para su estabilización, secado y consiguiente validación como combustible industrial, apto para generación eléctrica o energía térmica para procesos.

Explicación resumida de la invención

Se ha desarrollado un nuevo combustible apto para su uso en instalaciones industriales con hornos de alta temperatura. Se trata de un combustible en dos posibles formatos: A granel o compactado. Este producto se obtiene a partir de residuos sólidos urbanos a través de un procedimiento que se va a explicar a continuación con detalle.

El objeto principal del proceso consiste en maximizar el poder calorífico del material, de manera que sea interesante su empleo en centrales térmicas de producción de electricidad o bien en instalaciones industriales, habitualmente alimentadas por combustibles fósiles. Para esto se van a emplear determinados reactivos cuyo uso para esta aplicación resulta totalmente novedoso.

Mediante el empleo de este combustible se logra, entre otras ventajas, eliminar los residuos sólidos urbanos, prolongar el periodo de vida de los vertederos, sustituir combustibles fósiles por alternativos, reducir las emisiones totales de CO₂ y alcanzar los objetivos europeos de valorización de residuos. Por su composición se verá que esta combustible puede ser empleado en instalaciones que garanticen la temperatura mínima necesaria para evitar la formación de determinados compuestos no deseados, entre las que se encuentra las cementeras, fábricas de materiales cerámicos, centrales térmicas y otras.

Descripción

El combustible objeto de esta investigación puede obtenerse a partir de la fracción "resto" de los residuos sólidos urbanos, en adelante RSU, o bien a partir del llamado "rechazo" de plantas de tratamiento de estos residuos. Al referirnos a la fracción "resto" hacemos referencia a la parte de los RSU que no es objeto de recogida selectiva destinada a reutilización o reciclaje. Se trata de aquello que comúnmente se denomina "basura", y se compone de aquellos restos orgánicos biodegradables, orgánicos no biodegradables e inorgánicos que no pueden ser reciclados o bien que, aún pudiendo ser reciclados, no han sido recogidos selectivamente para este fin.

Normalmente esta fracción "resto" tiene como destino los vertederos municipales o bien plantas de incineración, de biometanización o de compostaje, así como plantas en las que se combinan dos o más de las anteriores tecnologías. Más recientemente han aparecido tecnologías nuevas como la pirólisis o la gasificación. Podría decirse que de las anteriores tecnologías hay algunas que se pueden considerar finalistas, es decir, que constituyen un punto final al camino recorrido por el residuo, y otras que suponen etapas intermedias dentro de una cadena de tratamiento. Se da por hecho que existe una recogida de residuos municipales, separada o no por fracciones. Son tecnologías finalistas el vertido en vertederos controlados y la incineración, así como la pirólisis y la gasificación. La primera de estas opciones queda restringida por la actual normativa europea, que impide el vertido de residuos municipales que no hayan sido objeto de tratamiento previo. Las demás suponen, normalmente aunque no siempre, una recuperación de energía. Esta energía resulta ser siempre muy inferior a la energía interna contenida en la materia que conforma el residuo. Esto se debe a las pérdidas que se producen cuando la energía térmica se convierte en eléctrica en las plantas incineradoras o por pérdidas de diversos tipos en las otras tecnologías mencionadas. El método que aquí se expone no supone conversión en energía eléctrica y tampoco conlleva importantes pérdidas de tipo térmico, pues el combustible obtenido será quemado en su destino final sin conversiones previas, maximizándose de este modo la cantidad de energía que puede ser recuperada. Es conveniente tener en cuenta que dentro de los RSU predominan materias como plásticos, celulosas o textiles con un importante poder calorífico. El método que se expone conseguirá elevar este poder calorífico, de manera que la cantidad de combustible fósil sustituido sea la mayor posible.

Se ha mencionado la posibilidad de llevar a cabo este proceso a partir del llamado "rechazo" de las plantas de tratamiento de residuos. Es habitual que los RSU, después de ser recolectados, sean transportados hasta plantas de tratamiento "no finalista", es decir, donde se obtienen determinadas fracciones que pueden ser utilizadas para distintos fines al tiempo que quedan otras que carecen de utilidad, por lo que se precisa aún de un tratamiento finalista "en cola". Entre estas plantas se encuentran las de clasificación manual, automática o mixta de residuos, las de compostaje, de biometanización y otras. En estas se recuperan principalmente metales, papel/cartón, plásticos y materia orgánica, que en ocasiones incluso es recolectada separadamente y que se recupera en forma de compost o bien mediante la obtención de biogás con el que a continuación puede producirse energía eléctrica o bien puede emplearse para usos térmicos industriales o domiciliarios. Siempre existe una parte nada desdeñable de los residuos admitidos que, tras todos estos procesos, no han podido ser clasificados, compostados, gasificados o recuperados en manera alguna. Esta fracción es llamada "rechazo" y puede ser objeto del tratamiento que aquí se expone.

En el caso que se expone, en primer lugar el residuo a tratar es recibido en una nave cubierta, con el fin de evitar la incidencia sobre el mismo de precipitaciones de tipo atmosférico. Es preferible que el tiempo que transcurra en esta zona de recepción no se prolongue más allá de una semana. A continuación, el material es triturado hasta un tamaño medio de partícula en torno a 150 mm (etapa 1), si bien es admisible un rango granulométrico hasta 250 mm aproximadamente. A la salida de la trituración se hace pasar al material bajo un electroimán, de manera que se eliminan los metales férricos, que no aportan poder calorífico, los cuales podrían robar energía a un proceso térmico posterior y además son en sí mismos reciclables...

1. Método para obtener un combustible alternativo para fines industriales a partir de residuos sólidos urbanos, que se caracteriza por:

a) No hacer uso de aportaciones adicionales de energía.

b) Hacer uso de algas como catalizador de la reacción biológica de fermentación.

c) Eliminar la fracción no utilizable del residuo hasta menos de un 20% en masa de la cantidad inicial.

Las etapas de este método son:

1- Primera trituración hasta 100-250 mm y retirada de metales.

2- Aplicación de aditivos para aceleración de fermentación y desodorización.

3- Fermentación en meseta con volteo diario, una semana.

4- Cribado en separador balístico o similar para retirada de fracción sin poder calorífico.

5- Segunda trituración hasta 20-30 mm y posible adición de desodorizador.

6- Segunda fermentación en meseta, con volteo diario, una semana.

2. Variante del método definido en la primera reivindicación y por consiguiente dependiente de ésta para obtener un combustible alternativo para fines industriales a partir de residuos sólidos urbanos, que se caracteriza por:

a) Hacer uso de la compactación para elevar la densidad del material.

b) Conseguir mediante esta compactación reducir drásticamente la humedad del residuo, aumentando así su poder calorífico.

Las etapas de este método son:

1- Primera trituración hasta 50-100 mm y retirada de metales.

2- Aplicación de aditivos para aceleración de fermentación y desodorización.

3- Fermentación en meseta con volteo diario, una semana.

4- Cribado en separador balístico o similar para retirada de fracción sin poder calorífico. Esta etapa puede también llevarse a cabo al principio del proceso.

5- Compactación mediante extrusión para elevar la densidad del material eliminando al mismo tiempo la mayor parte de la humedad.

3. Combustible alternativo a granel para la industria que se caracteriza por:

a) Haber sido obtenido a partir del rechazo de una planta de tratamiento de residuos con separación de materia orgánica.

b) Haber sido obtenido por el procedimiento de la reivindicación primera.

c) Servirse a granel, con una densidad en torno a 450 kg/m³.

d) Poseer un poder calorífico superior a 16 Mj/kg y una humedad por debajo del 15%.

4. Combustible alternativo compactado para la industria que se caracteriza por:

a) Haber sido obtenido a partir del rechazo de una planta de tratamiento de residuos con separación de materia orgánica.

b) Haber sido obtenido por el procedimiento de las reivindicaciones primera y segunda.

c) Servirse en forma compactada, con una densidad superior a 1.000 kg/m³.

d) Poseer un poder calorífico superior a 16 Mj/kg y una humedad por debajo del 15%.

5. Combustible alternativo para la industria que se caracteriza por contener al menos uno de los combustibles de las reivindicaciones tercera y cuarta, mezclado con otros posibles combustibles alternativos para instalaciones industriales, tales como madera triturada, neumáticos triturados, harinas de origen animal, residuos o excedentes agrícolas o lodos de EDAR desecados.