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Martes, 01 Noviembre 2016 10:54

Aplicaciones energéticas del gas de vertedero

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El “gas de vertedero” puede ser aprovechado de distintas maneras debido a su alto contenido energético..

 

El uso o aplicación depende básicamente del grado pureza del gas que puede ser de bajo, medio o alto grado, de acuerdo a los procesos de tratamiento al que se somete el gas.

 

Dependiendo del tipo de pretratamiento que se aplique al biogás, pueden obtenerse distintos tipos de biocombustible.

 

  • Combustible de grado bajo: Se obtiene mediante un procesamiento mínimo que básicamente consiste en una cámara de remoción de condensados como parte del sistema de recolección y estanques de eliminación de humedad para reducir su nivel en el flujo de gas.

 

  • Combustible de grado medio: Se obtiene mediante la implementación de equipos adicionales que extraen humedad, contaminantes y material particulado. Para el proceso se requieren equipos de compresión y refrigeración del gas y/o un tratamiento químico. En algunos casos también se utilizan torres lavadoras para remover la humedad adicional y trazas de compuestos como COV’s, mercaptanos, compuestos de azufre y sulfuro de hidrógeno.

 

  • Combustible de grado alto: Se obtiene a partir de un pretratamiento complejo que separa el dióxido de carbono y otros constituyentes mayores del gas metano, además de remover impurezas como los compuestos de azufre, COV’s, sulfuro de hidrógeno y mercaptanos.

 

El combustible de grado bajo y medio tiene un valor calorífico de 16,8 MJ/m3 aproximadamente, mientras que el combustible de grado alto alcanza un valor calorífico de 37,3 MJ/m3. En este sentido, también varían las posibles aplicaciones que se pueda otorgar a los combustibles obtenidos (Conestoga-Rovers & Associates, 2004).

 

El “gas de vertedero” ha sido utilizado principalmente como combustible para la generación de electricidad, ya sea para dotar de energía a localidades que se encuentran muy alejadas o de difícil acceso, o sea simplemente como contribución al desarrollo sustentable. Por otro lado, esta energía también puede ser ofertada en el mercado energético, generando ingresos que reduzcan los costos de operación del mismo relleno sanitario. Estos ingresos también compensan los costos de instalación del sistema de aprovechamiento de biogás (Varnero, 2011).

 

De acuerdo a la calidad del biogás se tiene las siguientes aplicaciones:

 

Aplicaciones para combustibles de grado bajo

 

Entre las posibles aplicaciones para combustibles de grado bajo, se encuentran:

 

  • Calefacción: Puede usarse como combustible en hornos, secadores o calderas.

 

  • Caldera – Turbina de Vapor: El vapor producido por la caldera puede ser usado para generar electricidad por medio de turbinas de vapor, para lo cual sólo se requiere un tratamiento mínimo del biogás. La tecnología de la turbina de vapor necesita además condensadores, torres de enfriamiento, tratamiento de las aguas de recirculación y bombas de alimentación para la caldera. Esta tecnología puede ser utilizada en rellenos sanitarios grandes cuyo potencial de generación de electricidad sea superior a 10 MW.

 

  • Microturbinas: Las microturbinas pueden utilizar el biogás de bajo grado con una capacidad de calentamiento tan baja como 350 Btu/scfm. Normalmente pueden proporcionar hasta 75 kW de energía eléctrica y 85 kW de calor en aplicaciones de energía y calentamiento. Estos sistemas requieren un compresor, una cámara de combustión, una turbina y un generador magnético permanente. Este tipo de sistema es adecuado para rellenos sanitarios pequeños, con baja tasa de producción de biogás y para consumo energético dentro del mismo relleno. Estas microturbinas tienen un costo de inversión alto y se ven afectadas por las economías de escala, vale decir, mientras más grande sea el proyecto menor será el costo de producción de energía (Conestoga-Rovers & Associates, 2004).

 

Aplicaciones para combustibles de grado medio

 

Entre las posibles aplicaciones para combustibles de grado medio, se encuentran:

 

  • Calefacción: Puede usarse en calderas industriales, hornos secadores u hornos a gas.

 

  • Motores de combustión interna a gas: Existen diferentes tamaños de estos motores con salidas de energía desde 0,5 MW hasta más de 3 MW por unidad. Este equipo tiene un costo capital por kW relativamente bajo y brinda una mayor eficiencia que la mayoría de las turbinas a gas por lo que se ha convertido en la tecnología más usada en los rellenos sanitarios. Sin embargo, requieren personal de mantenimiento más calificado, lo que implica mayores costos de mantenimiento. Para que el biogás sea apto para este sistema, éste debe pasar por procesos de deshidratación y remoción de partículas y en algunos casos, compresión previa para que se logre un mayor rendimiento de los motores.

 

  • Turbinas de gas: Pueden aplicarse en rellenos sanitarios con mayores tasas de producción de biogás, pudiendo generar energía eléctrica desde 1 MW hasta 8 MW por unidad. Los costos de operación y mantenimiento son menores, a su vez, las características de las emisiones de escape son mejores.

 

  • Sistemas de ciclo combinado: Estos sistemas requieren turbinas de gas y turbinas de vapor para producir electricidad, siendo más rentables para plantas con salidas mayores a los 10 MW (Conestoga-Rovers & Associates, 2004).

 

Aplicaciones para combustibles de grado alto

 

Entre las posibles aplicaciones para combustibles de grado alto, se encuentran:

 

  • Gas con calidad de gasoducto: El biogás debe ser refinado, en otros términos, se debe remover el dióxido de carbono y otros gases presentes, con el fin de producir un gas con un alto contenido de metano en volumen.
  • Combustible para vehículos: Para esta aplicación, el biogás debe ser tratado para remover impurezas y elevar su valor como combustible, antes de ser comprimido (Conestoga-Rovers & Associates, 2004).

 

Figura 1: Captación y aprovechamiento de metano
Aplicacion gas 1
Fuente: EPA, 2011

 

El aprovechamiento del “gas de vertedero” es una alternativa importante al uso de este gas, el cual se genera de manera natural dentro de los rellenos sanitarios, ya que, de no ser aprovechado, se estaría emitiendo esta mezcla de gases (principalmente gases de efecto invernadero) directamente a la atmósfera.

 

REFERENCIAS:

 

Camargo, Y., & Vélez , A. (2009). Emisiones de Biogás producidas en Rellenos Sanitarios. Universidad del Norte. Barranquilla, Colombia.

Colmenares Mayanga, W., & Santos Bonila, K. (2007). Generación y Manejo de Gases en Sitios de Disposicion Final: Ingeniería Química.

Conestoga-Rovers & Associates. (2004). Manual para la preparación de proyectos de generación de energía a partir de gas de rellenos sanitarios en América Latina y El Caribe. Banco Mundial. Washington, Estados Unidos.

Panesso, A., Cadena, J., Mora Flores, J., & Ordoñez, M. (2011). Análisis del biogás captado en un relleno sanitario como combustible para la generación de energía eléctrica: Sistema de Información Científica. Red de Revistas Científicas para América Latina, el Caribe, España y Portugal.

Serrano, C. (2006). Alternativas de utilización de Biogás de rellenos sanitarios en Colombia. Fundación Universitaria Iberoamericana. Bogotá, Colombia.

Varnero, M. T. (2011). Manual de Biogás. Chile: FAO.

Davila, J. L. (2009). Biogás de rellenos sanitarios. Disponible en: https://www.globalmethane.org/documents/events_land_20090326_landfill-26mar09_landfill_gas_collection_systems_jose_luis_davila.pdf

De Vitton, P. (2012). Biogás de rellenos sanitarios: convirtiendo un pasivo en un activo. Disponible en: http://www.cne.es/cgi-bin/BRSCGI.exe?CMD=VEROBJ&MLKOB=637296210404

Facultad de Ingeniería - UNAM. (2009). Tecnologías de generación de energía eléctrica a partir de biogás: Repositorio digital de la Facultad de Ingeniería - UNAM. Disponible en:
http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/285/A7.pdf?sequence=6

Gobiernos Locales por la Sustentabilidad - ICLEI. (2015). Guía para el Aprovechamiento de Biogás en Rellenos Sanitarios Municipales: Gobiernos Locales por la sustentabilidad. Disponible en: http://biogas-iclei.pacmun.org.mx/wp-content/uploads/2013/04/Gu%C3%ADaAprovechamientoBiog%C3%A1s_VF.pdf

Meraz Cabrera, R. L., & Dominguez Ortiz, A. (2015). Estudio experimental a escala piloto y modelización de la producción de biogás en relleno sanitario: BVSDE. Disponible en:
http://www.bvsde.paho.org/bvsacd/ciiemad/estudio.pdf

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