ANALISIS DE LOS SISTEMAS DE APROVECHAMIENTO DE LA FRACCION RESTO DE RESIDUOS URBANOS JUNIO 2008

ANALISIS DE LOS SISTEMAS DE APROVECHAMIENTO DE LA FRACCION RESTO DE RESIDUOS URBANOS

OBJETIVOS DEL ESTUDIO - Unidades de gestión: Mágina y Macondo - Metodología seguida - Fuentes de información GENERACION DE RESIDUOS URBANOS - Caracterización de los residuos generados - Generación en las unidades de gestión consideradas RECOGIDA DE LOS RESIDUOS - Recogida selectiva de materia orgánica - Recogida selectiva de envases ligeros - Recogida selectiva de papel y cartón - Recogida selectiva de otros materiales - Determinación de las fracciones resto para tratamiento GESTION DE LA MATERIA ORGANICA RECOGIDA SELECTIVAMENTE - Características de la materia orgánica recogida - Formas de tratamiento de materia orgánica - Pretratamiento mecánico y afino de compost - Tratamientos biológicos - Tratamiento aerobio - Biometanización - Comparación de las dos vías de tratamiento ESCENARIOS DE GESTION DE LA FRACCION RESTO - Definición de los escenarios de gestión - Escenario A: Gestión en ausencia de vertederos - Escenario 1: Incineración con pretratamiento - Escenario A2: Incineración tras estabilización - Escenario A3: Incineración tras biosecado - Comparación energética de los escenarios de incineración - Escenarios B: Tratamiento mecánico biológico + vertido de fracciones - Escenario B1: Incineración de RDF - Escenario B2: Estabilización y preparación de RDF para cementeras - Escenario B3: Vertido de residuos estabilizados. - Comparación de los escenarios tipo B - Escenarios C: Tratamientos de biosecado + biorreactor - Escenario C1: Incineración de CSR + biorreactor - Escenario C2: Valorización de CSR en cementeras + biorreactor ESCENARIOS DE GESTION PARA MACONDO - Escenarios sin vertedero (A) - Escenarios con vertedero (B)

1 2 3 4 5 6 9 11 12 12 13 15 17 17 19 19 20 22 24 27 29 31 34 36 37 40 43 46 48 4 9 53 57 61 63 -i-

- Escenarios con biorreactor (C) ANALISIS DE COSTES DE LOS DISTINTOS ESCENARIOS - Bases generales para el análisis de costes - Costes de recogida - Costes de operación - Costes de amortización - Gastos de gestión de las instalaciones - Ingresos por ventas de materiales y energía - Resumen de costes para los distintos escenarios: Mágina - Resumen de costes para los distintos escenarios: Macondo - Comparación entre los distintos escenarios - Influencia de los costes de vertedero ANALISIS DE ECOEFICIENCIA - Objetivo del análisis de ecoeficiencia - Categorías de impacto analizadas - Calentamiento global - Acidificación - Eutrofización - Emisiones de materia particulada - Análisis ambiental de los procesos seguidos - Metodología seguida en el análisis de ecoeficiencia - Resultados obtenidos para FR1 - Calentamiento global - Acidificación - Eutrofización - Emisiones de materia particulada - Resultados obtenidos para FR2 - Calentamiento global - Acidificación - Eutrofización - Emisiones de materia particulada - Comparación entre escenarios EFICIENCIA ENERGETICA

65

89 90 90 91 91 92 94 98 98 99 102 104 105 106 106 107 108 109 110 111

ANEXO: VALORIZACION ENERGETICA MEDIANTE GASIFICACION CON PLASMA

114

67 68 70 75 75 75 76 79 82 85

-

ii -

OBJETIVOS DEL ESTUDIO El paradigma de la gestión sostenible del trinomio recursos – productos - residuos se basa en la aplicación jerarquizada y secuencial de los siguientes principios: -

disminución de la generación real de residuos mediante acciones de prevención y reutilización

-

obtención del máximo aprovechamiento material de los recursos contenidos en los residuos, potenciando los sistemas de recogida selectiva, incluyendo dentro de este máximo aprovechamiento el de la materia orgánica, especialmente de aquélla que es recogida de forma selectiva.

-

valorización de la fracción no recogida selectivamente, tanto de forma de recuperación material como de valorización energética.

En diversos estudios realizados por el ISR se ha incidido específicamente en los dos primeros apartados, de prevención y reciclado material; también se han analizado los diferentes aspectos tecnológicos relacionados con la valorización de la fracción resto, por procedimientos mecánicos, biológicos y/o térmicos. El objetivo de este Estudio es el análisis y la comparación de diferentes sistemas de aprovechamiento de esta fracción de los residuos urbanos, obtenida mediante exclusión de las diferentes recogidas selectivas que deben ser aplicadas en la extensión necesaria para alcanzar el cumplimiento de los objetivos establecidos en las diferentes planificaciones ambientales; las comparaciones se establecerán en términos económicos y mediante el análisis de los impactos ambientales derivados de la gestión de los residuos. Como variable fundamental, además de los propios procedimientos de gestión definidos para los diferentes escenarios, se consideran dos opciones de recogida selectiva: -

la obtenida en un sistema de recogida de cuatro fracciones: papel – cartón + vidrio + envases ligeros + fracción resto.

-

la obtenida en un sistema de recogida en cinco fracciones, agregando la recogida selectiva de materia orgánica a las señaladas anteriormente.

De esta forma se pretende conocer las ventajas económicas y ambientales derivadas de la implantación extendida de los sistemas de recogida selectiva de materia orgánica. Al mismo tiempo se pretende un análisis de la influencia del factor de escala, especialmente para instalaciones de gran capacidad; para esto se analizan dos unidades de gestión de tamaño muy diferente.

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Unidades de gestión. Una primera simplificación se refiere a la tipología de las unidades de gestión en las que se realizan el estudio; se han simulado dos unidades de gestión ficticias, Mágina y Macondo, cuya diferencia fundamental es la población: 1.200.000 habitantes en el caso de Mágina y 600,000 habitantes en el caso de Macondo. Ambas tienen la misma tipología, urbana de alta densidad de población, por lo que las cantidades unitarias y las características de los residuos generados no serán muy diferentes, aunque existan diferencias en los sistemas de recogida y en los costes derivados de los mismos; éstos serán estimados de acuerdo con el trabajo realizado por el ISR, (Proyecto Casta Diva), que analiza detalladamente las actividades de recogida. La diferencia fundamental entre las dos unidades de gestión se referirá a los costes, ya que el factor de escala de las instalaciones es, generalmente, favorable en el caso de instalaciones de gran capacidad. Cuando el tamaño de las unidades de gestión se consigue por agregación de unidades reducidas pero territorialmente vecinas, la influencia económica y ambiental del transporte de residuos también debe ser tenida en cuenta aunque, por simplicidad y uniformidad del análisis, no se ha tenido en cuenta en el presente Estudio. La elección de estos tamaños de unidades de gestión se justifica por el tipo de instalaciones a considerar para la gestión de la fracción resto; aunque las instalaciones destinadas a la recuperación material (plantas de clasificación y recuperación de distintos materiales y plantas de tratamiento de materia orgánica mediante compostaje) puedan estar distribuidas en el territorio de la unidad de gestión, cerca de los puntos de generación, las instalaciones que exigen un mayor desarrollo tecnológico y una mayor complejidad en la operación elevada deben reducirse al mínimo indispensable, con capacidades de tratamiento elevadas y crecientes, tanto por mejor resultado económico como por mejores rendimientos energéticos y ambientales; como se ha indicado, el incremento de los impactos relativos al transporte de residuos debe ser tenido en cuenta y reducido mediante adecuados emplazamientos en relación con las vías de acceso y otras medidas. Por simplificación analítica se han supuesto que todas las instalaciones contempladas en cada escenario están concentradas en un emplazamiento único aunque, como se ha señalado, algunas instalaciones podrían estar dispersas en el territorio de la unidad de gestión sin que esto origine originar cambios resaltables en los resultados.

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Metodología seguida El Estudio realiza la simulación de numerosos escenarios de tratamiento de la fracción resto, atendiendo a las características de las fracciones de los residuos a tratar y a los distintos objetivos ambientales planteados. Además de la tipología de las unidades de gestión, la realización del Estudio requiere el establecimiento de numerosas hipótesis simplificadoras tanto de los datos caracterización de los residuos como de los parámetros de funcionamiento de las instalaciones que deben ser consideradas en cada escenario; en cada caso se indican estas hipótesis, las razones que las aconsejan y los rangos de validez de las mismas. Los escenarios analizados son numerosos y, aunque se identifican de forma detallada, se han introducido algunas simplificaciones en función de las informaciones disponibles y contrastadas; en todos los casos el Estudio se ha basado la información en datos reales de instalaciones reales; sin embargo, los resultados obtenidos deben ser considerados más como elementos de comparación entre alternativas que como análisis de detalle de los sistemas aislados. La metodología seguida en el Estudio ha sido la siguiente: -

especificación de las características de los residuos urbanos generados en cada una de las unidades de gestión, tanto en cantidad como en composición.

-

determinación de las fracciones recogidas selectivamente en cada caso, incluyendo las previsiones de generación y la reducción debida a las acciones de prevención y reutilización; se establecen dos sistemas de recogida (con o sin recogida selectiva de materia orgánica) lo que determina dos tipos diferentes de fracción resto.

-

análisis de las distintas opciones de tratamiento para cada una de las fracciones resto obtenidas; para cada una de los escenarios se realizan balances de masa y energía que determinan los resultados de los distintos tratamientos. Para la realización del análisis se han seleccionado aquellas formas de gestión para las que existe suficiente experiencia y que representan tecnologías fiables y con proyección futura; en todos los casos se supone que el funcionamiento de las mismas está dentro de lo que podría ser considerado como MTD en relación con la forma de tratamiento y que se cumplen todas las exigencias ambientales en vigor. Debe resaltarse que el número de escenarios posibles es mucho más extenso que el considerado en el Estudio; en ningún caso la selección efectuada debe ser considerada excluyente de otras formas de tratamiento posibles aunque se ha pretendido que sea representativa de las diferentes familias de soluciones.

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-

mediante los balances de masa y energía determinan los tamaños y características de las instalaciones necesarias para los tratamientos, que a su vez permiten la estimación de las inversiones y de los costes de operación de las mismas; de esta forma se alcanza la comparación económica de las distintas formas de tratamiento para cada uno de las fracciones vinculadas a las diferentes formas de recogida.

-

también a partir de los balances y asumiendo características standard para los distintos tipos residuos constitutivos de la fracción resto se han estimado todas las variables que permiten el análisis de ecoeficiencia y de impactos ambientales, utilizando un software específico, UMBERTO®, que permite la modelización de las distintas hipótesis consideradas. Las categorías de impacto ambiental analizadas han sido: -

Potencial de Calentamiento Global por la emisión de gases de efecto invernadero

-

Potencial de Acidificación, por la emisión de SO2 y otros gases ácidos

-

Potencial de Toxicidad Humana, por emisiones de materia particulada PM10

-

Potencial de Eutrofización, por las emisiones de nutrientes

-

Aprovechamiento energético, analizado mediante el consumo o exportación neta de energía en relación con la energía primaria contenida en los residuos generados De esta forma se ha obtenido el perfil ambiental de cada uno de los escenarios de gestión que permite la comparación de los diferentes escenarios de gestión.

Fuentes de información Para la realización del Estudio se han utilizado numerosas fuentes de información: -

Planes de gestión de residuos urbanos elaborados por el ISR (Castilla La Mancha, Asturias) y por otras entidades, (Cataluña, Guipúzcoa, Vizcaya, etc.)

-

Borrador del PNIR, especialmente para el establecimiento de objetivos ecológicos

-

Estudios multiparticipantes realizados por el ISR en relación con distintos aspectos de gestión: NERU I, NERU II, TEVER, CASTA DIVA.

-

Consultas directas a fabricantes de equipos y suministradores de tecnología.

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GENERACION DE RESIDUOS URBANOS Las diferentes hipótesis sobre generación y recogida selectiva se han establecido teniendo en cuenta los diferentes objetivos establecidos en los distintos Planes, como el PNIR, la Directiva Marco, la modificación de la Ley de Envases y las planificaciones de las CCAA. Por esto, se toma como referencia el año 2012, o un año suficientemente alejado como para garantizar que se han implantado todos los criterios de optimización de la gestión en relación con la prevención y reutilización así como los modelos de recogida selectiva. Por el origen, los residuos generados se han dividido en dos grandes fracciones: -

residuos domiciliarios, con una generación del 70% de los residuos urbanos totales.

-

residuos industriales, comerciales e institucionales asimilables los residuos urbanos (RICIA) con una generación total del 30% de los residuos urbanos.

En la tabla se indica la composición media de los residuos en función de su origen. Tabla 1: Composición de los residuos generados, en función del origen, en % Materia orgánica cocina Restos podas Materia orgánica total

RD 33,14 2,86 36,00

RICIA 29,33 10,00 39,33

TOTAL 32,00 5,00 37,00

Papel y cartón impresión Papel y cartón envases Papel y cartón total

15,03 5,68 20,71

4,33 17,34 21,67

11,82 9,18 21,00

Plásticos envases Plásticos no envases Plásticos totales

4,64 5,49 10,13

28,69 1,00 29,69

11,86 4,14 16,00

Vidrio envases Vidrio no envases Total vidrio

10,40 1,94 12,33

0,64 0,59 1,22

7,47 1,53 9,00

1,43 2,03 0,71 1,31 1,20 2,82 4,29 7,03 100.00

5,00 0,27 1,67 0,27 0,53 0,08 0,00 0,27 100.00

2,50 1,50 1,00 1,00 1,00 2,00 3,00 5,00 100.00

Metales Fe envases Metales Fe no envases Metales no Fe envases Metales no Fe no envases Madera Textil Celulosa Varios TOTAL

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No son muy abundantes, en estos momentos, las caracterizaciones de las distintas fracciones separadas en función del origen de las mismas; los valores obtenidos para algunas actividades industriales y comerciales permiten una extrapolación de las composiciones de las fracciones anteriores. La composición anterior se basa en las informaciones procedentes de los Planes elaborados por el ISR, de los diferentes Planes de Residuos de Cataluña, Guipúzcoa, Castilla La Mancha, etc.

Generación en las unidades de gestión La generación teórica de residuos urbanos, en el año de referencia, se estima en 580 kg/hab-año, que está en consonancia con la estimación de generación del PNIR y otros documentos de referencia en relación con la planificación. No obstante, por aplicación de las medidas de prevención y reutilización se ha supuesto una reducción en la generación equivalente al 10% de la generación teórica; en consecuencia, la generación real de residuos, que deben ser recogidos de forma selectiva o como fracción resto, es de 522 kg/hab-año. Aunque esta cantidad de residuos evitados, (58 kg/hab-año por medidas de prevención + reutilización), pueda parecer elevada es inferior a la estimada en numerosos países europeos, que representan la referencia próxima y que se acercan a 100 kg/hab-año La cifra de generación de residuos de 522 kg/hab-año (1.45 kg/hab-día) está siendo superada por una gran cantidad de unidades de gestión, aunque el deficiente control de algunos flujos hace difícil su comprobación real. La estimación de la generación de RSU en España en el año 2005, realizada por el MMA y recogida en el PNIR, es de 23.54 Mt/a, lo que supone una generación superior a 560 kg/hab-año, con un crecimiento anual mantenido durante los últimos años del orden del 2% anual. La planificación del MMA prevé un crecimiento menor que conduzca a la estabilización en la generación para el año 2010 y una reducción progresiva que podría llegar al 10% para el año 2015. Por tanto, las cifras de generación indicadas parecen adecuadas, de acuerdo con los instrumentos de planificación señalados.

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Teniendo en cuenta la generación específica y las composiciones previstas para cada una de las fracciones, la cuantificación de la generación será como se indica en la tabla, para una población de 1.200.000 habitantes: Tabla 2: Generación de residuos urbanos en Mágina

Materia orgánica cocina Restos podas Materia orgánica total

RD t/a % 145.325 33,14 12.528 2,86 157.853 36,00

RICIA t/a % 55.123 29,33 18.792 10,00 73.915 39,33

TOTAL t/a 200.448 31.320 231.768

% 32,00 5,00 37,00

Papel y cartón impresión Papel y cartón envases Papel y cartón total

65.925 24.890 90.815

15,03 5,68 20,71

8.143 32.586 40.729

4,33 17,34 21,67

74.068 57.476 131.544

11,82 9,18 21,00

Plásticos envases Plásticos no envases Plásticos totales

20.350 24.085 44.435

4,64 5,49 10,13

53.910 1.879 55.789

28,69 1,00 29,69

74.260 25.964 100.224

11,86 4,14 16,00

Vidrio envases Vidrio no envases Total vidrio

45.588 8.488 54.076

10,40 1,94 12,33

1.200 1.100 2.300

0,64 0,59 1,22

46.788 9.588 56.376

7,47 1,53 9,00

Metales Fe envases Metales Fe no envases Metales no Fe envases Metales no Fe no envases Madera Textil Celulosa Varios

6.264 8.896 3.132 5.764 5.264 12.369 18.792 30.820

1,43 2,03 0,71 1,31 1,20 2,82 4,29 7,03

9.396 500 3.132 500 1.000 159 0 500

5,00 0,27 1,67 0,27 0,53 0,08 0,00 0,27

15.660 9.396 6.264 6.264 6.264 12.528 18.792 31.320

2,50 1,50 1,00 1,00 1,00 2,00 3,00 5,00

438.480

100.0

187.920

100.0

626.400

100.0

TOTAL

La generación de Macondo, con una población de 600,000 habitantes, será la mitad de la generación señalada en la tabla anterior, ya que no existen elementos objetivos que permitan establecer diferencias en la generación específica entre las dos unidades de gestión seleccionadas. En cualquier caso, el interés del análisis diferencial no está tanto en relación con el número de habitantes sino con las cantidades realmente generadas; interesa más analizar el coste de gestión por unidad de peso, (€/t), que el coste por habitante y año; por esto, se asume que la generación de residuos en Macondo será, en cada epígrafe, la mitad que

-7-

en Mágina, tal y como se refleja en la tabla siguiente: Tabla 3: Generación de residuos urbanos en Macondo RD Materia orgánica cocina Restos podas Materia orgánica total

t/a 72.662 6.264 78.926

% 33,14 2,86 36,00

RICIA t/a % 27.562 29,33 9.396 10,00 36.958 39,33

Papel y cartón impresión Papel y cartón envases Papel y cartón total

32.962 12.445 45.407

15,03 5,68 20,71

4.072 16.293 20.365

4,33 17,34 21,67

37.034 28.738 65.772

11,82 9,18 21,00

Plásticos envases Plásticos no envases Plásticos totales

10.175 12.043 22.218

4,64 5,49 10,13

26.955 940 27.895

28,69 1,00 29,69

37.130 12.982 50.112

11,86 4,14 16,00

Vidrio envases Vidrio no envases Total vidrio

22.794 4.244 27.038

10,40 1,94 12,33

600 550 1.150

0,64 0,59 1,22

23.394 4.794 28.188

7,47 1,53 9,00

Metales Fe envases Metales Fe no envases Metales no Fe envases Metales no Fe no envases Madera Textil Celulosa Varios

3.132 4.448 1.566 2.882 2.632 6.185 9.396 15.410

1,43 2,03 0,71 1,31 1,20 2,82 4,29 7,03

4.698 250 1.566 250 500 80 0 250

5,00 0,27 1,67 0,27 0,53 0,08 0,00 0,27

7.830 4.698 3.132 3.132 3.132 6.264 9.396 15.660

2,50 1,50 1,00 1,00 1,00 2,00 3,00 5,00

219.240

100.0

93.960

100.0

323.200

100.0

TOTAL

TOTAL t/a % 100.224 32,00 15.660 5,00 115.884 37,00

Con estos datos de partida se elaborarán las distintas alternativas de los modelos de gestión, que deben iniciarse en la optimización de las recogidas selectivas de materiales reciclables. Por esto, en primer lugar se establecen los objetivos de recogida selectiva, de acuerdo con la planificación conocida y con las prácticas en otros países europeos de referencia.

-8-

RECOGIDA DE LOS RESIDUOS Como ya se ha señalado, se han considerado dos formas alternativas de recogida en cada una de las unidades de gestión: -

una recogida en cuatro fracciones (papel y cartón, envases ligeros, vidrio y fracción resto)

-

una recogida en cinco fracciones (papel y cartón, envases ligeros, vidrio, materia orgánica y fracción resto)

A continuación se establecen los objetivos de recogida selectiva que se han considerado en cada uno de los materiales

Recogida selectiva de materia orgánica Como se ha indicado, es una variable del Estudio ya que se pretende analizar la influencia de la recogida selectiva de una parte importante de la materia orgánica en los costes de gestión y en los impactos ambientales de la misma. Cuando se realiza esta forma de recogida separada, se supone que se alcanzan los siguientes objetivos: -

el 30 % de la materia orgánica contenida en los residuos de origen domiciliario

-

el 66% de la materia orgánica contenida en los RICIA

-

para los residuos de poda, tanto de origen domiciliario como en RICIA, se supone una recogida selectiva del 46% de la cantidad presente en cada fracción.

En todos los casos se ha supuesto que las impurezas en la fracción recogida (materiales distintos de la materia orgánica) son el 18% del total recogido; estas impurezas están constituidas por: -

2% de papel y cartón de impresión

-

2% de plásticos no derivados de envases, (film, bolsas de plástico, etc.)

-

1% de vidrio no procedente de envases

-

1% de materiales metálicos, férricos, procedentes de recogidas de materia orgánica en sistemas de contenedores no discriminados.

-

1% de textiles

-

2% de materiales celulósicos

-

9% distintos materiales inertes, que no son fácilmente biodegradables

-9-

Dada la tipología de las unidades de gestión consideradas, la recogida de la fracción orgánica de origen domiciliario se realizaría en un sistema de quinto contenedor indiscriminado, de carga trasera y con una frecuencia de cuatro recogidas semanales, con una pureza de la materia orgánica recogida del 82%, (Casta Diva, ISR 2007) La forma de recogida de fracción orgánica procedente de grandes productores (RICIA) es, en principio, indiferente para el Estudio ya que se supone que el coste será asumido por estos grandes generadores y no por los servicios públicos de recogida. En consecuencia, la cantidad y composición de la materia orgánica recogida de forma selectiva, cuando esta recogida tiene lugar, será como se indica en la tabla: Tabla 4: Recogida selectiva de materia orgánica en Mágina, en t/a de RD 43.597 0 43.597

de RICIA 36.381 14.407 50.789

Papel y cartón impresión Papel y cartón envases Papel y cartón total

767 0 767

1.535 0 1.535

2.302 0 2.302

2,00% 0,00% 2,00%

Plásticos envases Plásticos no envases Plásticos totales

0 767 767

0 1.535 1.535

0 2.302 2.302

0,00% 2,00% 2,00%

Vidrio envases Vidrio no envases Total vidrio

0 384 384

0 767 767

0 1.151 1.151

0,00% 1,00% 1,00%

0 0 0 0 0 576 2.302 3.453

0 1.151 0 0 0 576 0 6.906

0 1.151 0 0 0 1.151 2.302 10.359

0,00% 1,00% 0,00% 0,00% 0,00% 1,00% 2,00% 9,00%

51.847

63.258

115.105

100.00%

Materia orgánica cocina Restos podas Materia orgánica total

Metales Fe envases Metales Fe no envases Metales no Fe envases Metales no Fe no envases Madera Textil Celulosa Varios, (inertes) TOTAL

Fracción 79.979 14.407 94.386

orgánica 69,48% 12,52% 82,00%

Para una unidad de gestión de 600,000 habitantes la recogida selectiva de materia orgánica se considera proporcional al número de habitantes; en consecuencia, se obtendrá una recogida total de 57.552 t/a, de las cuales 25.923 t/a proceden de residuos domiciliarios y 31.628 t/a de RICIA. - 10 -

Recogida selectiva de envases Se suponen los siguientes objetivos de recogida de envases -

para los residuos de origen domiciliario se supone un objetivo de recogida selectiva del 60% del total de envases; este objetivo se fundamenta en los objetivos legales establecidos en el RD 252/2006 que modifica los objetivos de la Ley de Envases para el año 2008 y siguientes; por materiales, se supone una recogida selectiva del 70% para vidrio y papel-cartón, 50% de envases metálicos y 30% de envases de plástico.

-

para los RICIA se supone un objetivo de recogida selectiva del 75% de los envases generados, cualquiera que sea el material de envase; este objetivo corresponde a los resultados normales obtenidos en los países comunitarios, algunos de los cuales establecen objetivos de recuperación entre el 80% y el 90% de los envases generados con los RICIA.

En la tabla se muestran las cantidades de envases ligeros de diferentes materiales presentes en los residuos generados; representan el porcentaje de recogida selectiva de cada material; estos porcentajes deben entenderse como netos; cualquier rechazo de las plantas de clasificación de materiales estaría contenido dentro de la fracción resto. Tabla 5: Recogida selectiva de envases en Mágina, en t/a Envases en

RD

RICIA

Recogidos

%

Papel y cartón envases

24.890

32.586

41.863

68,50

Plásticos envases

20.350

53.910

46.538

62.67

Vidrio envases

45.588

1.200

32.812

60.38

Metales Fe envases

6.264

9.396

10.179

69.00

Metales no Fe envases

3.132

3.132

3.915

67.50

100.224

100.224

135.307

67.50

TOTAL

Siguiendo los mismos criterios, para la unidad de gestión de 600.000 habitantes las cantidades de envases recogidas selectivamente serían proporcionales a los habitantes de las unidades de gestión; en realidad el grado de recogida selectiva no es necesariamente proporcional a la población pero pueden adoptarse los mismos parámetros en ambos casos. La recuperación de materiales de envases es, en todos los casos y para todos los materiales, superior a los objetivos señalados en el RD 252/2006, que modifica los objetivos de la Ley de Envases. - 11 -

Recogida selectiva de papel y cartón distintos de envases Se suponen los siguientes objetivos de recogida selectiva de papel y cartón, distinto de envases: -

para los residuos de origen domiciliario el objetivo es la recuperación del 33.2 % de la cantidad de papel no clasificado como envases presente en la fracción.

-

para los RICIA se supone un objetivo de recogida selectiva del 75% de los materiales distintos de los envases; (este objetivo coincide con el de envases en esta misma fracción).

La cantidad de papel y cartón recuperado, para la unidad de gestión de 1.200.000 habitantes, ascendería a 27.994 t/a, que representa el 37.80% de la totalidad de papel y cartón, distinto del de envases, en las fracciones recogidas. Para la unidad de gestión de 600.000 habitantes la recogida de papel no procedente de envases ascendería a 13.998 t/a.

Recogida selectiva de otros materiales En principio sólo está prevista la recogida selectiva de las fracciones señaladas (en cuatro o cinco contenedores); no obstante, estos sistemas de recogida selectiva coexisten con la recogida selectiva de otras fracciones minoritarias, que se realizan en puntos limpios o en otros sistemas específicos. El resto de sistemas de recogida selectiva, especialmente los desarrollados por Sistemas Integrados de Gestión no están incluidos en el presente Estudio, ya que su existencia y grado de actividad no afectan a los sistemas de gestión de la fracción resto. En todo caso, la incidencia cuantitativa de estas formas de recogida y gestión son, en general, poco relevantes en relación con la gestión de la fracción resto, ya que no modifican de forma significativa ni las cantidades ni las características de la fracción resto a gestionar, ya que la mayor parte de los residuos depositados en puntos limpios son, por definición, aquellos que no son susceptibles de ser recogidos, eficientemente, por los sistemas ordinarios de recogida. Sólo en algunos casos podrían ser gestionados con la fracción resto; en general, incrementarán los porcentajes de recogida selectiva de materiales reciclables de la unidad de gestión y, por tanto, no tienen relevancia en el Estudio.

- 12 -

Determinación de las distintas fracciones resto para tratamiento Teniendo en cuenta los objetivos de recogida selectiva en cada una de las hipótesis se ha calculado la cantidad de fracción resto que sería recogida en cada unidad de gestión: -

FR1 representa la fracción resto en ausencia de recogida selectiva de materia orgánica

-

FR2 es la fracción resto cuando se incluye la recogida selectiva de materia orgánica

-

RS representa la suma de la recogida selectiva de materiales reciclables, incluyendo envases, pero sin incluir la materia orgánica recogida selectivamente

-

RSMO representa la materia orgánica recogida selectivamente

En la tabla se indican las cantidades de fracción resto, para 1.200.000 habitantes. Tabla 6: Distribución de fracciones recogidas en Mágina RS t/a Materia orgánica cocina Restos podas Materia orgánica total

FR1 t/a % 0 200.448 43,29 0 31.320 6,76 0 231.768 50,05

RSMO FR2 t/a t/a % 79.979 120.469 34,62 14.407 16.913 4,86 94.386 137.382 39,48

Papel y cartón impresión Papel y cartón envases Papel y cartón total

27.994 41.863 69.856

46.074 15.614 61.688

9,95 3,37 13,32

2.302 0 2.302

43.772 15.614 59.386

12,58 4,49 17,07

Plásticos envases Plásticos no envases Plásticos totales

46.538 0 46.538

27.723 25.964 53.687

5,99 5,61 11,59

0 2.302 2.302

27.723 23.662 51.384

7,97 6,80 14,77

Vidrio envases Vidrio no envases Total vidrio

32.812 0 32.812

13.976 9.588 23.564

3,02 2,07 5,09

0 1.151 1.151

13.976 8.437 22.413

4,02 2,42 6,44

Metales Fe envases Metales Fe no envases Metales no Fe envases Metales no Fe no envases Madera Textil Celulosa Varios

10.179 0 3.915 0 0 0 0 0

5.481 9.396 2.314 6.264 6.264 12.528 18.792 31.320

1,18 2,03 0,50 1,35 1,35 2,71 4,06 6,76

0 1.151 0 0 0 1.151 2.302 10.359

5.481 8.245 2.314 6.264 6.264 11.377 16.490 20.961

1,58 2,37 0,67 1,80 1,80 3,27 4,74 6,02

TOTAL PCI (MJ/kg)r

163.299 463.066 100.00 8.96

115.105 347.962 100.00 9.99

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-

para la hipótesis de ausencia de recogida selectiva de materia orgánica, la cantidad de fracción resto sería de 463.066 t/a, que representan el 73.92% de la generación real, con una recuperación material de 163.335 t/a, equivalentes al 26.08 %

-

para la hipótesis de inclusión de la recogida selectiva de materia orgánica, la cantidad de fracción resto sería de 347.962 t/a, que representan el 55.52 % de la generación real, con una recuperación del 44.45 %, incluyendo la materia orgánica

-

la recogida selectiva de materia orgánica supondría un flujo de 115.105 t/a, con una riqueza del 82%, que representa un 18.37% de la generación total.

Para una población de 600.000 habitantes las cantidades correspondientes a las fracciones FR1 y FR2 serían como se indica en la tabla: Tabla 7: Distribución de fracciones recogidas en Macondo RS t/a Materia orgánica cocina Restos podas Materia orgánica total

FR1 t/a % 0 100.224 43,29 0 15.660 6,76 0 115.884 50,05

Papel y cartón impresión Papel y cartón envases Papel y cartón total

14.016 19.687 33.702

23.018 9.051 32.070

9,94 3,91 13,85

Plásticos envases Plásticos no envases Plásticos totales

23.269 0 23.269

13.861 12.982 26.843

Vidrio envases Vidrio no envases Total vidrio

14.126 0 14.126 5.403 0 2.114 0 0 0 0 0

Metales Fe envases Metales Fe no envases Metales no Fe envases Metales no Fe no envases Madera Textil Celulosa Varios TOTAL PCI (MJ/kg)

RSMO t/a 39.989 7.204 47.193

1.151

21.867 9.051 30.919

12,57 5,20 17,77

5.91 5,61 11.44

1.151 1.151

13.861 11.831 25.692

7.83 6,80 14.51

9.268 4.794 14.062

4,00 2,07 6,07

576 576

9.268 4.218 13.486

5,33 2,42 7,75

2.427 4.698 1.018 3.132 3.132 6.264 9.396 15.660

1,05 2,03 0,44 1,35 1,35 2,71 4,06 6,76

2.427 4.122 1.018 3.132 3.132 5.688 8.245 10.480

1,40 2,37 0,59 1,80 1,80 3,27 4,74 6,02

78.614 231.533 100,00 8.96

1.151

FR2 t/a % 60.235 34,62 8.456 4,86 68.691 39,48

576 0

576 1.151 5.180

57.552 173.981 100,00 9.89

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GESTION DE LA MATERIA ORGANICA RECOGIDA SELECTIVAMENTE La materia orgánica recogida selectivamente será destinada a producción de compost de alta calidad, ya que este uso es el prioritario dentro de los recogidos en la planificación general. Las cantidades recogidas en cada una de las unidades de gestión y la participación de los distintos tipos de materiales están indicadas en las tablas anteriores y se resume en la siguiente: Tabla 8: Materia orgánica recogida selectivamente en las unidades de gestión Mágina Materia orgánica Papel y cartón Plásticos Vidrio Metales Fe Textil Celulosa Varios TOTAL

t/a 94.336 2.302 2.302 1.151 1.151 1.151 2.302 10.359 115.105

Macondo % 82.0 2.0 2.0 1.0 1.0 1.0 2.0 9.0 100.0

t/a 47.193 1.151 1.151 576 576 576 1.151 5.180 57.552

% 82.0 2.0 2.0 1.0 1.0 1.0 2.0 9.0 100.0

Para poder analizar detalladamente la transformaciones durante los procesos de tratamiento biológico y los resultados de las mismas es necesario distinguir entre los distintos tipos de carbono, en función de la posibilidad de ser degradado biológicamente en el tratamiento, ya sea siguiendo un proceso bacteriano aerobio o anaerobio. Esta diferenciación en función el comportamiento durante el tratamiento se aplica exclusivamente al carbono, dividiéndolo en los siguientes grupos: C tot: % de carbono total en base seca C fos: % de carbono de origen fósil; este carbono permanece inalterable durante el tratamiento biológico y debe ser considerado como biológicamente estable; no da lugar a emisiones de CO2 cuando se deposita en vertedero; el caso más representativo es el C de los plásticos. C ren: % de carbono renovable, procedente de fuentes biológicas pero que no es degradado en un periodo de tiempo reducido; en general, este carbono forma parte de estructuras moleculares estables; su depósito en vertedero, (o en el suelo en forma de compost) tiene un efecto de sumidero de CO2, al menos en un periodo de tiempo suficientemente dilatado; un caso representativo es gran parte - 15 -

del C contenido en la madera y, parcialmente, el contenido en el papel, celulosa o fibras textiles. C bio: % de carbono biodegradable en el tratamiento, a corto plazo, expresado en base seca; el porcentaje de este carbono que se degrada en el tratamiento es una característica del mismo; en los mecanismos de biodegradación deben incluirse tanto los tratamientos aeróbicos como anaeróbicos. Para la determinación de los parámetros anteriores es necesario definir otros dos parámetros previos: Hum: Humedad de cada uno de los materiales constitutivos de la materia orgánica M sec: Fracción seca en cada material, expresada en % Los valores típicos considerados en el Estudio, para cada uno de los componentes de la materia orgánica recogida selectivamente son: Tabla 9: Características de la fracción orgánica recogida selectivamente

Materia orgánica Papel y cartón Plásticos Vidrio Metales Fe Textil Celulosa Varios

Humedad % 75.0 20.0 15.0 1.0 1.0 15.0 20.0 40.0

M sec % 25.0 80.0 85.0 99.0 99.0 85.0 80.0 60.0

C tot % ms 42.3 38.1 73.1 0.0 0.0 48.6 48.0 27.0

C fos % ms 0.0 0.0 73.1 0.0 0.0 23.3 24.0 8.0

C ren % ms 42.3 38.1 0.0 0.0 0.0 23.3 24.0 19.0

C bio %ms 38.1 11.4 0.0 0.0 0.0 6.9 7.2 9.5

Las composiciones típicas indicadas en la tabla están suministradas por los bancos analíticos de IFEU y son representativas de la recogida selectiva en países europeos; la ausencia de estos datos se debe a la incipiente puesta en marcha de los sistemas de recogida selectiva de materia orgánica en España. Teniendo en cuenta la recogida selectiva en cada unidad de gestión y las características señaladas en las tablas anteriores puede calcularse la entrada a las instalaciones de tratamiento de materia orgánica en cada unidad de gestión, como se recoge en la tabla: Tabla 10: Materia orgánica recogida selectivamente en las unidades de gestión M total t/a Mágina (1.200.000 hab) 115.105 Macondo (600.000 hab) 57.552

M sec Humedad t/a t/a 38.710 76.395 19.355 38.197

C fos t/a 2.598 1.299

C ren t/a 12.534 6.267

C bio t/a 9.985 4.992

- 16 -

Tratamiento de la materia orgánica recogida selectivamente El tratamiento de la fracción orgánica se centra en la fracción de carbono biodegradable, que es la única que sufre alteración durante el proceso, y está orientado a producir compost que pueda ser utilizado para fines agrícolas. Para el análisis el tratamiento se ha dividido en tres etapas: -

pretratamiento mecánico y clasificación

-

tratamiento biológico, que puede realizarse por vía aerobia o anaerobia

-

afino del producto final, compost,

El diagrama de bloques representa las distintas etapas consideradas en el análisis

Diagrama de bloques del tratamiento de la materia orgánica MATERIA ORGANICA

PRETRATAMIENTO

EMISIONES (CO2, AGUA) BIOGAS

TRATAMIENTO BIOLOGICO

AFINADO DE COMPOST

RECUPERACION DE METALES

COMPOST

VERTIDO

Pretratamiento mecánico del residuo y afino del compost producido Antes del tratamiento biológico propiamente dicho se realiza una etapa de clasificación mecánica previa en al que se separan los tamaños superiores a 60 mm y en la que se recuperan, adicionalmente, hasta el 75% de los metales presentes en la fracción recogida, que se clasifican como chatarra férrica. Esta separación previa se completa con un afino del producto final, compost, para reducir la cantidad de vidrio, textil e inertes presentes en la fracción recogida selectivamente y que influyen negativamente en la calidad del compost. Inevitablemente, también se produce una separación de una parte del carbono biodegradable, lo que produce en una pérdida de la cantidad potencial de compost y a un incremento de la presencia de material biodegradable en el rechazo destinado a vertedero.

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En la tabla se indica la cantidad de materiales separados y enviados a vertedero, tanto en la etapa previa de clasificación como en el afino final del compost; el análisis de este vertido es importante para determinar las emisiones que podrían producirse en el vertedero como consecuencia del mismo. Tabla 11: Fracción enviada a vertedero, para Mágina % vertido 10 10 15 70 15 50 30 50

Materia orgánica Papel y cartón Plásticos Vidrio Metales Fe Textil Celulosa Varios TOTAL

Total 9.439 230 345 806 173 576 691 5.180 17.438

C ren 1.597 70 0 0 0 114 133 590 2.504

C bio 1.437 21 0 0 0 34 40 295 1.828

En el análisis de los efectos ambientales del vertido debe considerarse el depósito de 1.828 t/a de C biodegradable, que se transformará parcialmente en metano, aumentando las emisiones de CO2 equivalente; además, se depositarán 676 t/a de carbono renovable no biodegradable, que permanecerá secuestrado en el vertedero, lo que suponen un crédito, al menos temporal, de CO2. En consecuencia, las cantidades de materia orgánica seleccionada sometidas a tratamiento biológico son las siguientes: Tabla 12: Materia orgánica a tratamiento biológico en Mágina

Materia orgánica Papel y cartón Plásticos Vidrio Textil Celulosas Varios Total

Tal cual t/a 84.947 2.072 1.957 345 576 1.611 5.180 96.803

M sec Humedad t/a t/a 21.237 63.711 1.658 414 1.663 294 342 3 489 86 1.289 322 3.108 2.072 29.900 66.904

C fos t/a 0 0 1.216 0 114 309 249 1.888

C ren t/a 8.983 632 0 0 114 309 590 10.629

C bio t/a 8.085 189 0 0 34 93 295 8.697

Para la unidad de gestión de Macondo las cantidades depositadas en vertedero y alimentadas a las plantas de tratamiento son proporcionales a la población.

- 18 -

Tratamiento biológico de la materia orgánica Se han analizado las dos formas posibles de obtención de compost: -

por digestión aerobia de la mayor parte de la materia orgánica biodegradable, con producción de CO2, seguido de una etapa de maduración y afino del compost producido, que da lugar a un producto estable y seco

-

por digestión anaerobia de una parte de la materia orgánica biodegradable, con producción de metano, seguida de una etapa de maduración aerobia, similar a la maduración del proceso anterior; el proceso se completa con una etapa de afino, ya considerada anteriormente.

Para la cuantificación de los resultados de los distintos tratamientos señalados se han realizado las siguientes hipótesis: -

en las etapas de digestión se produce la transformación del 62% del carbono biodegradable, que se transformará en CO2 en el tratamiento aerobio y en una mezcla equimolecular de metano y CO2 en el tratamiento anaerobio

-

en las etapas de maduración se produce una transformación adicional de un 13% del carbono biodegradable; en ambos casos el resultado de la transformación de la etapa de maduración es CO2.

-

el compost producido tiene una humedad del 25%, tras la etapa de maduración y afino.

Tratamiento biológico aerobio Como se ha indicado, el tratamiento tendrá lugar en dos etapas, de

digestión y

maduración, con mecanismos de reacción muy diferentes y tiempos de tratamiento variables; a efectos de análisis de los balances de masa y de las transformaciones puede simplificarse en una única etapa, en la que el 75% del C biodegradable entrado se transforma en CO2, al tiempo que se ajusta la cantidad de agua en el compost. La transformación del C bio señalada es equivalente a una pérdida de materia seca de 6.522 t/a de C, por lo que la cantidad de materia seca al final del tratamiento será de 23.337 t/a; en forma de compost con el 25% de humedad suponen 31.095 t/a de producto. El agua evaporada se calcula por la diferencia entre el agua de entrada y la de salida con el compost y asciende a 59.189 t/a. Las emisiones a la atmósfera están compuestas por las señaladas 59.198 t/a de vapor de - 19 -

agua y 23.914 t/a de CO2 correspondientes a la transformación de las 6.522 t/a de C bio. El balance de masas, teniendo en cuenta las condiciones previas señaladas, es como se muestra en la tabla: Tabla 13: Balance de masa para tratamiento aeróbico para Mágina

Materia orgánica Papel y cartón Plásticos Vidrio Textil Celulosa Varios TOTAL

Entrada t/a 84.947 2.072 1.957 345 576 1.611 5.180 96.803

Emisiones t/a Agua: 59.189 CO2: 23.914

73.576

Compost t/a 19.451 2.072 1.957 345 576 1.611 5.180 31.092

La producción de compost equivale al 27 % de la cantidad recogida selectivamente; este porcentaje puede parecer elevado, comparado con los rendimientos de numerosas plantas de compostaje, pero debe tenerse en cuenta que en el Estudio se ha considerado una recogida selectiva con una riqueza del 82%, (18% de impropios), que supone una calidad de recogida muy elevada. Cuanto mayor es el porcentaje de impropios mayor debe ser la proporción de rechazos en los procesos de afino de las plantas, lo que conduce a menores rendimientos de las plantas de compostaje. Aunque las emisiones están constituidas, fundamentalmente por CO2 y el agua evaporada para alcanzar el ajuste de la humedad, existirá también una presencia de compuestos volátiles presentes en la materia orgánica que exigirá que la planta de tratamiento esté dotada de un sistema de eliminación de olores.

Biometanización de la fracción orgánica Se trataría de una digestión anaerobia con captación del biogás producido para su posterior valorización energética; de esta forma se aumenta la recuperación global de la fracción orgánica. Es importante señalar que los resultados finales del tratamiento son idénticos a los de la transformación aerobia, aunque las condiciones y el tiempo necesario para alcanzar la transformación serán completamente distintos, puesto que responden a mecanismos de reacción diferentes.

- 20 -

En la figura se muestra el diagrama de bloques del tratamiento, con las dos etapas de transformación de C biodegradable; en la primera se transforma en 62% del C biodegradable en biogás mientras que la etapa de maduración es similar a la de tratamiento aeróbico, obteniéndose un producto con un contenido de humedad del 25% en peso, idéntico al obtenido por digestión aeróbica y maduración. Diagrama de bloques de la biometanización de la materia orgánica Biogás

ALIMENTACION

PRETRATAMIENTO

ENERGIA

VALORIZACION DEL BIOGAS

DIGESTION ANAEROBICA

MADURACION AEROBICA

EMISIONES

AFINADO DE COMPOST

RECUPERACION DE METALES

COMPOST

VERTIDO

La transformación de 5.392 t/a de C biodegradable en la etapa de digestión anaeróbica conduce a la formación de 9.865 t/a de CO2 y 3.595 t/a de CH4; en la segunda etapa de maduración se transforman 1.131 t/a de C biodegradable en 4.145 t/a de CO2. El balance de masa es como se muestra en la tabla: Tabla 14: Balance de masa para tratamiento anaeróbico para Mágina

Materia orgánica Papel y cartón Plásticos Vidrio Textil Celulosa Varios TOTAL

Entrada t/a 84.947 2.072 1.957 345 576 1.611 5.180 96.803

Biogás

Emisiones t/a

CO2: 9.985 CH4: 3.595 AGUA: 1.000

Agua: 59.189 CO2: 23.914

83.103

Compost t/a 19.451 2.072 1.957 345 576 1.611 5.180 31.092

Las emisiones de CO2 indicadas son netas, tras la valorización energética del biogás producido, pero sin tener en cuenta los créditos por generación de energía; obviamente, para el mismo grado de transformación del C bio la emisiones de CO2 será las mismas

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con independencia del tipo de proceso de digestión seguido. La producción de compost también es la misma que en el caso del tratamiento aerobio, ya que únicamente cambia la forma en la que se produce la degradación del carbono, pero no la extensión del mismo, que es una variable de la operación, ligada al tiempo de tratamiento, a la temperatura y a la composición de la materia orgánica.

Comparación de las dos vías de tratamiento La única razón para seguir una vía de tratamiento mediante biometanización es la de obtener un aprovechamiento energético marginal, al tiempo que se produce una reducción de las emisiones de GEI, (no en el tratamiento sino como créditos debidos a la aportación energética neta procedente del C biodegradable recuperado como biogás). Obviamente, la cantidad de energía recuperada depende de la transformación del C bio en CH4 y CO2; la relación entre estos gases viene establecida por las características de la materia orgánica y de las condiciones de la reacción biológica y puede suponerse siempre en torno al 50 ÷ 55 % (v/v). En la tabla 9 se indican las propiedades de la materia orgánica considerada, que responden a valores medios de composición obtenidos; es probable que esta composición pueda modificarse de forma apreciable, aumentando la cantidad de C bio; esta alteración es mucho más probable en los residuos procedentes de grandes generadores que en los de origen domiciliario, (ya que los RICIA pueden considerarse específicos para cada actividad);

la

comparación

se

realiza

manteniendo

los

parámetros

señalados

anteriormente en la tabla 9. La energía primaria del biogás producido es de 39.94 GWh/a (valorada por la producción de CH4 y estableciendo un valor del PCI del CH4 de 40 MJ/kg); suponiendo que la transformación en energía eléctrica tiene un rendimiento del 35% (sin incluir ningún aprovechamiento térmico marginal) la transformación en energía eléctrica puede producir 13.98 GWh/a, con una potencia de generación es del orden de 1.6 MW. Para no duplicar los casos a estudiar, teniendo en cuenta que la valorización de la materia orgánica es un pretratamiento complementario de cada escenario al tratamiento de la fracción resto, se han comparado ambas formas de tratamiento de forma que sólo se considerará la que presente un mejor balance global. Siguiendo la misma metodología de análisis que se detalla más adelante para los distintos escenarios, se han calculado los costes principales de cada uno de los procesos, que se relacionan en la tabla siguiente, que sólo contempla los aspectos económicos:

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Tabla 15: Metanización vs. compostaje Capacidad Inversión(*) Costes de amortización Costes de mantenimiento Mayor coste de personal Mayor coste de energía Mayor coste de operación Mayor venta de energía Mayor coste total

t/a MO k€ k€/a k€/a k€/a k€/a k€/a 13.98 GWh/a k€/a

Metanización Compostaje 115.000 115.000 44.358 17.000 4.427 1.696 887 340 100 0 50 0 250 0 823 0 4.261 2.036

Para el escenario considerado el tratamiento por biometanización supone un mayor coste anual de algo más de 2.2 millones de euros, para un tratamiento de 115.000 t/a de materia orgánica recogida selectivamente, con un mayor coste de casi 19 €/t de materia orgánica tratada. Junto al inconveniente económico debe señalarse también la mayor dificultad de operación, la necesidad de disponer de servicios complementarios, con riesgos industriales no despreciables debido al manejo de gases combustibles y explosivos, que aumentan cuanto menor sea el tamaño de la instalación; también debe señalarse que esta forma de tratamiento es más sensible a la presencia de impropios en la materia orgánica recogida selectivamente. La ventaja ambiental fundamental es la reducción de 5.242 t/a de CO2, correspondientes a la generación neta de 19.96 GWh/a. Por lo anterior, a lo largo del Estudio se mantendrá el compostaje aerobio como forma complementaria de tratamiento de la materia orgánica recogida selectivamente, a pesar de la menor recuperación energética de la materia orgánica; de esta forma el análisis es más fácil y homogéneo en todos los escenarios. Sin embargo, en determinados casos las instalaciones de biometanización pueden estar económicamente justificadas por las características de la materia orgánica y, en especial, de la cantidad de C bio presente; esta característica es razonablemente estable en residuos de origen domiciliario pero puede ser muy variable en los RICIA, (por presencia de grasas vegetales o residuos de alta DBO) por lo que si la influencia de éstos es elevada debe realizarse un análisis detallado de la composición, para poder optimizar el aprovechamiento de la fracción orgánica. Por tanto, aún cuando la comparación pueda ser razonablemente generalizada, no debe entenderse como válida en todas las situaciones de biometanización, que requerirían un estudio particular caso a caso. - 23 -

ESCENARIOS DE GESTION DE LA FRACCION RESTO PARA MAGINA Definición de los escenarios de gestión Cada una de las fracciones FR1 y FR2 recogidas, con las composiciones ya indicadas anteriormente serán tratadas de acuerdo con diferentes escenarios. El tratamiento de la fracción resto en cada uno de los escenarios se orienta a la consecución de dos objetivos principales: -

la máxima recuperación energética compatible con la forma de gestión elegida; esta recuperación energética puede tener lugar dentro de las instalaciones descritas en el escenario o en otras instalaciones no dedicadas específicamente a la gestión de los residuos

-

la estabilización biológica de las fracciones destinadas a vertido.

Como objetivo complementario, en todos los escenarios se producirá una recuperación material adicional a la producida mediante la recogida selectiva, especialmente de residuos metálicos y plásticos; esta recuperación puede producirse antes o después de los tratamientos biológicos o térmicos. De entre un gran número de escenarios posibles se han seleccionado aquellos que ofrecen mayor garantía de funcionamiento, basándose en datos reales de instalaciones reales, aunque en algunos casos concretos las experiencias no sean muy numerosas. Cada escenario supone la definición de los procesos e instalaciones necesarias para el tratamiento completo de la fracción resto; a estos escenarios habría que añadir los efectos del tratamiento de la materia orgánica recogida de forma separada que se han comentado anteriormente, cuando ésta tenga lugar. Se han definido diferentes escenarios de gestión, que varían desde el tratamiento térmico por incineración de gran parte de la fracción resto hasta diferentes tratamientos mecánicos y biológicos orientados a la estabilización y vertido de los residuos tratados, incluyendo escenarios con valorización energética y material intermedia. Se han agrupado en tres tipos diferentes de escenarios: -

Escenarios A: que se caracterizan por la ausencia de vertederos de residuos: en consecuencia, la casi totalidad de la fracción resto es sometida a un proceso de incineración, tras distintos procesos de recuperación material o pretratamiento biológico. La recuperación material adicional a la obtenida en la recogida selectiva se produce especialmente en una etapa de clasificación previa a la incineración y a los tratamientos biológicos, si existen. - 24 -

En principio, la aplicación de estos modelos de gestión parece ventajosa en aquellas unidades de gestión que no disponen de vertederos de residuos o cuya generación es muy elevada y exigirían vertederos muy grandes. -

Escenarios B: que se caracterizan porque al menos una parte de la fracción resto se destina a vertedero; esto obliga a establecer tratamientos de estabilización

de

los

residuos

biodegradables,

acelerando

la

biodegradación de los mismos hasta extremos que sean aceptables para su depósito. En todos los casos constan de una etapa inicial de clasificación de los residuos que permitiría una recuperación adicional de materiales y la clasificación en dos fracciones: -

una seca que puede ser incinerada o usada como combustible alternativo en plantas de cemento o en otras instalaciones térmicas, como RDF.

-

una fracción húmeda que debe ser sometida a un tratamiento de estabilización por vía biológica aerobia; esta fracción estabilizada se deposita en vertederos, sin recuperación material ni energética posterior.

Los diferentes escenarios se diferencian en las distintas formas de gestión de la fracción seca. -

Escenarios C: el elemento determinante de estos escenarios es la existencia de un biorreactor que permite el aprovechamiento, vía biológica, de la energía procedente del C biodegradable; consisten en una primera etapa de tratamiento biológico orientado al secado de la fracción resto, lo que conduce a una estabilización temporal del mismo; el residuo

seco

es

clasificado

en

dos

fracciones

principales,

produciéndose un ligero incremento de la cantidad de materiales recuperados, especialmente metales: -

la fracción combustible, que se caracteriza por un elevado PCI, se valoriza mediante incineración aunque, tras un adecuado proceso de clasificación, el tratamiento puede orientarse a la producción de CSR de alto poder calorífico, adecuado para su uso en cementeras o en otras plantas térmicas. - 25 -

-

la fracción metanígena está constituida por la fracción más fina, que contiene la mayor parte de la materia orgánica seca; esta falta de humedad le confiere una estabilidad circunstancial, (en tanto mantenga la sequedad); por humectación controlada puede reactivarse dando lugar a la digestión anaerobia del C biodegradable, con producción de biogás que es valorizado posteriormente en motores de combustión interna; este procedimiento, que tiene lugar en los biorreactores, que es el elemento característico de estos escenarios.

A continuación se analizan detalladamente los distintos escenarios de tratamiento, incluyendo diagramas de bloques en los que se representan los datos más representativos de los balances de masas de cada uno de los escenarios para las distintas fracciones resto; debe recordarse que la fracción resto FR1 corresponde a la obtenida sin recogida selectiva de la materia orgánica mientras que la fracción FR2 corresponde obtenida con una recogida selectiva extendida a la materia orgánica. Los balances y análisis económicos, (instalaciones necesarias y estimación de las inversiones) se establecen para la unidad de gestión de 1.200.000 habitantes, (Mágina); en el siguiente Capítulo se analizan los mismos escenarios para la unidad de gestión de 600.000 habitantes, en el que se establecen algunas variaciones en relación con el factor de escala de algunas de las instalaciones consideradas.

- 26 -

Escenarios A: Gestión en ausencia de vertedero Como se ha indicado, los Escenarios A se caracterizan por la ausencia de vertederos, para los residuos; en todos los casos los escenarios incluyen distintas etapas de pretratamiento que conducen a una mayor recuperación de materiales reciclables; en todo caso, una parte importante de la fracción resto es sometida a procesos de incineración con recuperación energética. Se han considerado tres escenarios de este tipo A, en función de las etapas de pretratamiento existentes: -

Escenario A1: consiste en la incineración de la fracción resto recogida, tras una etapa de clasificación mecánica para recuperación de materiales reciclables, (metales y plásticos), se produce la incineración de los materiales no recuperados sin ninguna separación de fracciones húmedas o secas.

-

Escenario A2: incluye un pretratamiento de la fracción resto, que consiste en una separación de la misma en dos fracciones: una húmeda y otra seca, con una recuperación adicional de materiales en esta etapa de separación. La fracción húmeda se estabiliza por un tratamiento biológico aerobio que conduce a una eliminación de humedad y de una parte del C biodegradable. Tanto la fracción seca como la húmeda estabilizada se incineran posteriormente, recuperando la energía de los gases de combustión.

-

Escenario A3: incluye un pretratamiento de la fracción resto mediante biosecado, utilizando una gran cantidad de aire atmosférico, con una eliminación muy intensa de la humedad libre de los residuos; este proceso conlleva una y una pequeña pérdida, ineludible, de C biodegradable; la totalidad el residuo seco se incinera posteriormente.

En los tres casos la incineración se lleva a cabo en hornos de parrilla, para los que se supone un rendimiento global del 24.5%, (electricidad producida respecto a la energía primaria de los residuos); se supone también un tiempo de funcionamiento de 7.900 horas/año. La producción de cenizas, en ambos casos, se fija en un 3.5% de la alimentación a los hornos, con independencia del tipo de fracción resto, (FR1 o FR2). La producción de escorias se estima en un 20% de la cantidad de residuos que - 27 -

constituyen la fracción resto cuando no hay recogida selectiva de la materia orgánica, (FR1); este porcentaje se reduce ligeramente hasta el 17% cuando la fracción resto proviene de un sistema que incluye la recogida selectiva de materia orgánica, (FR2), por la presencia de una menor cantidad de inertes. Se ha supuesto un autoconsumo de energía eléctrica en la planta de incineración de un 14.5% de la energía eléctrica generada, que está en línea con las instalaciones de incineración europeas; este consumo está muy relacionado con el procedimiento de reducción de emisiones de NOx: para procesos no catalíticos, pero que garantizan los limites de emisión del RD 653/2002, el autoconsumo es aproximadamente como el indicado; para procesos catalíticos de reducción de NOX y dioxinas el autoconsumo podría ascender hasta casi un 20% de la energía eléctrica generada. En todos los escenarios casos será necesario un vertedero de cenizas, consideradas inicialmente como residuos peligrosos, para unas 20,000 t/a; en el Estudio se sustituye este vertedero por el coste de tratamiento y vertido, suponiendo la existencia del vertedero fuera del propio escenario de gestión; en numerosas instalaciones españolas y europeas las cenizas producidas y tratadas no tienen carácter de residuos peligrosos por lo que podrían ser asimiladas a las escorias y reutilizadas en diferentes aplicaciones, lo que reduciría, considerablemente, el costes de gestión de las mismas. Para las escorias se supone un aprovechamiento y reciclado total, como áridos o como material alternativo de construcción; sin embargo, su empleo no dará lugar a bonificación económica alguna, pero tampoco a ningún coste; debe tenerse en cuenta que este aprovechamiento eleva sustancialmente la tasa de recuperación material, orientándose claramente hacia una situación de vertido cero. Por la existencia de los líneas de incineración no se ha considerado necesario disponer de un almacenamiento temporal de residuos, a pesar de que el tiempo de funcionamiento de la instalación es inferior al de recepción de residuos; durante el periodo de inactividad temporal de una de las líneas la otra podrá funcionar con un cierto nivel de sobrecarga, (las líneas tendrían una sobrecapacidad de al menos el 15% respecto a la capacidad de diseño). Debe recordarse que la característica fundamental de este escenario es que no hay que disponer de vertedero de residuos sin estabilizar, por lo que tendría poco sentido incluir un vertedero sólo como instalación sustitutoria durante los periodos de mantenimiento de las instalaciones principales.

- 28 -

Escenario A1: Incineración de la fracción resto El esquema de la figura reproduce un diagrama de bloques del escenario de incineración con pretratamiento, referido a la fracción FR1 Escenario A1 2.075 t Alu; 10.668 t Fe; 5.369 t Plast

MATERIALES RECUPERADOS

219 GWh/a FRACCION RESTO 463.066 t/a

TRATAMIENTO MECANICO

444.934 t/a 8.65 MJ/kg

ENERGIA

15.573 t

INCINERACION

DEPOSITO SEGURIDAD

88.987 t

RECICLADO ESCORIAS

En la tabla se indican los balances de masa para las dos fracciones resto, FR1 y FR2; para la segunda se incluye también el balance de masa del tratamiento, por compostaje, de la materia orgánica recogida selectivamente, que no se indica en el diagrama. La recuperación material en la planta de clasificación se estima en un 25% del aluminio, un 10% de plásticos y un 75% de férricos; referida a las cantidades entradas. Tabla 16: Balance de materia para escenario A1, para Mágina FR1 0

FR2 115.105 863 31.092 17.438

t/a t/a t/a t/a

463.066 2.145 11.158 5.369

347.962 2.075 10.294 5.138

t/a t/h MJ/kg MWt MWt MWt GWh/a t/a t/a

444.934 56,32 8.71 136,10 150,00 2 x 75 263,42 15.554 88.879

330.924 41,89 9.69 112,59 120,00 2 x 60 217,92 11.566 56.177

Compostaje de la materia orgánica Recuperación férricos Compost producido Residuos a vertedero

t/a t/a t/a t/a

Clasificación mecánica de la fracción resto Recuperación aluminio Recuperación chatarra férrica Recuperación de plásticos Incineración Carga mecánica PCI Energía primaria a incineración Capacidad térmica de diseño Configuración térmica Producción de energía Producción de ceniza Producción de escorias

- 29 -

El balance energético del conjunto, (incineración + planta de compostaje), es como se indica en la tabla siguiente: Tabla 17: Balance de energía del Escenario A1 para Mágina Energía primaria Producción de energía eléctrica Autoconsumo Compostaje Clasificación mecánica Incineración Energía neta exportada

FR1 1.075,19 263,42 42,83 0,00 4,63 38,20 220,59

GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a

FR2 889,47 217,92 38,42 3,34 3,48 31,60 179,51

En el cálculo del consumo energético de las unidades se ha considerado los siguientes valores, en cada instalación: -

29 kWh/t para la planta de compostaje, referido a materia orgánica recogida

-

10 kWh/t para la instalación de clasificación

-

14.5 % de la energía generada, para la planta de incineración

Instalaciones necesarias y características básicas de las mismas Además de la instalación de compostaje de la materia orgánica, para una capacidad de 115,000 t/a, el escenario de incineración exigiría el funcionamiento de sendas plantas de incineración, con clasificación previa, con la capacidad indicada en las tablas anteriores: -

Para FR1: 2 líneas de 30 t/h de capacidad, con una carga térmica de 75 MWt por línea, el sistema eléctrico debe tener una capacidad de 40 MWe

-

Para FR2: 2 líneas de 25 t/h de capacidad, con una carga térmica de 60 MWt por línea, el sistema eléctrico debe tener una capacidad de 30 MWe

Inversiones necesarias El escenario completo supondría las siguientes necesidades de inversión: Tabla 18: Inversiones en el Escenario A1 para Mágina, en miles de euros Compostaje Clasificación mecánica Incineración Total

FR1 0 12.000 248.257 260.257

FR2 17.000 10.000 210.000 237.000 - 30 -

Escenario A2: Incineración tras estabilización biológica El esquema de la figura reproduce un diagrama de bloques del escenario A2 para la fracción resto FR1, que incluye la estabilización de la fracción húmeda obtenida en el tratamiento mecánico de la fracción resto inicial. Escenario A2 FRACCION RESTO 463.066 t/a

2.145t A lu; 11.158 t Fe; 5.369 t Plast

TRATAMIENTO MECA NICO

255.421 t

150.951 t/a 4.25 MJ/kg

TRATAMIENTO BIOLOGICO

188.974 t/a 13.5 MJ/kg

152 GWh/a

MA TERIA LES REC UPERA DOS

ENERGIA

11.897 t/a

INCINERACION 339.925 t/a 8.85 MJ/kg

67.985 t/a 104.469 t/a

DEPOSITO SEGURIDAD REC IC LADO ESCORIAS PERDIDAS de TRATAMIENTO

En la tabla se indican los balances de masa para las dos fracciones resto, FR1 y FR2; para la segunda se incluye también el balance de masa del compostaje de la materia orgánica recogida selectivamente, que no se muestra en el diagrama de bloques. Tabla 19: Balance de materia para escenario A2 para Mágina Compostaje de la materia orgánica Recuperación férricos Compost producido Residuos a vertedero Tratamiento mecánico y biológico Entrada a planta clasificación Recuperación de aluminio Recuperación de chatarra férrica Recuperación de plásticos Fracción seca PCI de fracción seca Fracción húmeda a tratamiento biológico Pérdidas, (emisiones de CO2 + agua) Estabilizado a incineración PCI estabilizado Alimentación a incineración PCI entrada a incineración

t/a t/a t/a t/a

t/a t/a t/a t/a t/a MJ/kg t/a t/a MJ/kg t/a MJ/kg

FR1 0 0 0 0

FR2 115.105 863 31.092 17.438

463.066 2.145 11.158 5.369 188.974 13,53 255.420 104.469 150.951 4.25 339.925 8,85

347.962 2.075 10.294 5.138 162.500 14,39 167.955 58.955 109.000 4.26 271.500 10,32 - 31 -

El tratamiento de estabilización se conduce de forma que se transforma el 70% del C biodegradable presente en la fracción húmeda, obteniéndose un producto estabilizado con el 30% de humedad, con un PCI del orden de 4.25 MJ/kg La incineración combinada de la fracción estabilizada y de la fracción seca separada en la etapa de clasificación conduce al siguiente balance de masa: Tabla 20: Balance de materia en incineración del Escenario A2 para Mágina Alimentación a la planta de incineración Carga mecánica Configuración mecánica PCI de alimentación Producción de cenizas Producción de escorias

t/a t/h MJ/kg t/a t/a

FR1 339.925 43,03 2 x 25 8,85 11.897 67.985

FR2 271.500 34,37 2 x 20 10,32 9.503 46.155

El balance energético del conjunto, (planta de compostaje + tratamiento mecánico biológico + incineración), es como se indica en la tabla siguiente; se ha supuesto los mismos autoconsumos que en el escenario anterior, pero incluyendo: -

Clasificación mecánica:

17 kWh/t de residuo alimentado

-

Tratamiento biológico:

33 kWh/t de residuo alimentado

Con los datos anteriores, el balance energético de la instalación sería como se indica en la tabla adjunta: Tabla 21: Balance de energía del Escenario A2 para Mágina Energía primaria a incineración Producción de energía eléctrica Autoconsumo de energía en el Escenario Compostaje Clasificación Tratamiento biológico Incineración Energía neta exportada

GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a

FR1 835,94 204,81 46,00 0,00 7,87 8,43 29,70 158,81

FR2 778,23 190,67 42,44 3,34 5,92 5,54 27,65 148,22

Nótese que la energía primaria de los residuos alimentados a la planta de incineración se ha reducido un 23% para FR1 y un 15% para FR2 respecto a la energía primaria del Escenario A1 de incineración directa; esta reducción se debe fundamentalmente a la pérdida de C en el proceso de estabilización biológica (que transforme en CO2 el 70% de C biodegradable presente en la fracción húmeda).

- 32 -

Instalaciones necesarias para el escenario A2 Además de la instalación de compostaje de la materia orgánica, para una capacidad de 115,000 t/a, esta forma de gestión exigiría el funcionamiento de plantas de clasificación y recuperación de la fracción resto recibida, de plantas de tratamiento biológico de la fracción húmeda separada y de plantas de incineración para la fracción combinada. Las instalaciones de tratamiento mecánico y de estabilización biológica se describen con detalle en los escenarios tipo B, ya que serían comunes e idénticas a las requeridas en los escenarios señalados. Las capacidades de las diferentes instalaciones serían las siguientes: -

Para FR1: 2 líneas de 25 t/h de capacidad, con una carga térmica de 55 MWt por línea, el sistema eléctrico debe tener una capacidad de 30 MWe

-

Para FR2: 2 líneas de 20 t/h de capacidad, con una carga térmica de 50 MWt por línea, el sistema eléctrico debe tener una capacidad de 25 MWe

Inversiones necesarias El escenario completo supondría las siguientes necesidades de inversión: Tabla 22: Inversiones en el Escenario A2 para Mágina, en miles de euros Compostaje Clasificación Tratamiento biológico Incineración Total

FR1 0 28.093 46.937 196.733 271.763

FR2 17.000 23.000 35.000 183.161 258.161

- 33 -

Escenario A3: Incineración tras pretratamiento de biosecado A diferencia del escenario anterior, en éste se somete la fracción resto a un tratamiento de secado biológico, en que se evapora una gran cantidad de agua, hasta alcanzar una humedad residual del 20%, al tiempo que se produce una ligera pérdida del carbono biodegradable, (20% del Cbio equivalente al 6 % del C total) El esquema de la figura reproduce un diagrama de bloques del escenario A3 Escenario A3 FRACCION RESTO 463.066 t/a

116.840 t/a

TRATAMIENTO BIOLOGICO

109.702 t/a de agua 25.879 t/a de CO2 Aire 2.145 t/a alu; 11.158 t/a Fe

346.225 t/a

TRATAMIENTO MECANICO

PERDIDAS de TRATAMIENTO

189.62 GWh/a

332.923 t/a 11.39 MJ/kg

INCINERACION

11.652 t

66.585 t

MATERIALES RECUPERADOS ENERGIA DEPOSITO SEGURIDAD ENERGIA RECICLADO ESCORIAS

En la tabla se indican los balances de masa de este Escenario Tabla 23: Balances de masa para el Escenario A3 para Mágina Compostaje de la materia orgánica Recuperación férricos Compost Vertedero Tratamiento biológico Entrada a planta de biosecado Pérdidas de tratamiento, (Cbio + agua) Residuo biosecado a clasificación Clasificación residuo biosecado Recuperación de aluminio Recuperación férricos Fracción seca a incineración PCI de fracción seca Configuración mecánica Carga térmica Cenizas Escorias

t/a t/a t/a t/a

FR1 0 0 0 0

FR2 115.105 8.630 31.092 17.438

t/a t/a t/a

463.066 116.840 346.226

347.9620 64.227 283.735

2.145 11.158 332.923 11,39 2 x 25 127,87 11.652 66.585

2.075 10.294 271.366 12,16 2 x 20 110,59 9.498 46.132

t/a t/a MJ/kg MWt t/a t/a

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El balance energético del escenario conjunto, (planta de compostaje + tratamiento biosecado + clasificación + incineración), es como se indica en la tabla siguiente: Tabla 24: Balance de energía del Escenario A3 para Mágina Energía primaria a incineración Producción de energía eléctrica Autoconsumo de energía en el Escenario Compostaje Clasificación Tratamiento biológico Incineración Energía neta exportada

GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a

FR1 1.053,33 258,07 68,45 0,00 7,87 23.15 37,42 189,62

FR2 916,61 224,57 59,21 3,34 5,92 17.40 32,56 165,36

Instalaciones e inversiones necesarias para el escenario A3 Como en los escenarios anteriores, se han estimado las capacidades de las distintas instalaciones necesarias, así como las inversiones necesarias en las mismas. Además de la instalación de compostaje de la materia orgánica, para una capacidad de 115,000 t/a, esta forma de gestión exigiría el funcionamiento de plantas de biosecado, provistas de sistemas adecuados de depuración del aire de los sistemas biológicos, (que será diferente según los procesos de biosecado seguidos) de instalaciones de separación de metales y de plantas de incineración de la capacidad definida en las tablas anteriores. El escenario completo supondría las siguientes necesidades de inversión, expresadas en miles de euros: Tabla 25: Inversiones en el Escenario A3 para Mágina en miles de euros Compostaje Tratamiento biológico Tratamiento mecánico Incineración Total

FR1 0 48.858 11.539 222.993 283.390

FR2 17.000 40.000 10.000 210.000 277.000

Se ha supuesto una inversión de 50 M€ para la instalación de biosecado de 347.000 t/a de fracción resto, de acuerdo con las estimaciones de ECODECO. En las instalaciones de biosecado se ha considerado, exclusivamente, la depuración del aire de secado mediante biofiltro, que representa una solución homogénea para las plantas de compostaje y para las plantas de digestión aerobia.

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Comparación de los resultados energéticos de los escenarios de incineración La energía neta exportada en cada uno de los escenarios es como se indica en la tabla: Tabla 26: Exportación de energía en Escenarios A1, A2 y A3, para Mágina.

Escenario A1: Incineración tras clasificación Escenario A2: Incineración tras estabilización Escenario A3: Incineración tras biosecado

FR1 GWh/a 220,59 158.81 189,62

FR2 % GWh/a % 19.14 179,51 15.58 13.78 148,22 12.86 16.45 165,36 14.35

En la tabla también se indican los rendimientos energéticos netos del escenario, en relación con la energía primaria de la fracción resto FR1, que representaría el máximo potencial energético disponible de la fracción resto. Como era previsible, la exportación neta de energía, que es uno de los parámetros económicos más importantes, es máxima en el escenario A1 y disminuye cuanto más intenso es el tratamiento de estabilización y o secado; esta evolución se indica también claramente en el rendimiento energético del escenario; sin embargo, debe tenerse en cuenta que este valor del rendimiento se refiere a la totalidad del escenario, lo que da una idea más clara de la eficiencia energética global. Esto se debe, fundamentalmente, a dos factores: -

a la pérdida de C biodegradable, que es mayor en el tratamiento de estabilización que en el de biosecado; esta pérdida de C representa una pérdida importante de la energía primaria que no se compensa con la menor humedad de los residuos a incinerar

-

al mayor consumo interno de energía en las instalaciones de clasificación y tratamiento biológico

En consecuencia, desde el punto de vista energético la incineración tras la clasificación para recuperación de materiales es preferible a la incineración de fracciones tratadas biológicamente, ya sea por estabilización o por biosecado. La estabilización previa carece de sentido energético; si a ello se suma un incremento de inversión y de costes de operación, este escenario sería difícilmente justificable. La incineración con biosecado previo, que tiene rendimientos energéticos intermedios, sólo tiene sentido si la instalación de incineración sirve a diferentes instalaciones de biosecado dentro de un área geográfica razonablemente extensa que no justifique una única instalación; el biosecado previo en instalaciones distribuidas podría optimizar el coste total, a pesar de la menor eficiencia energética. - 36 -

Escenarios B: Tratamientos mecánico biológicos + vertido parcial o total El diagrama de bloques básico de estos escenarios es como se muestra en la figura:

Escenarios B

FRACCION RESTO

MATERIALES RECUPERADOS - Plásticos - Chatarra férrica - Aluminio

TRATAMIENTO MECANICO

FRACCION SECA A: - Incineración (B1) - Combustible RDF (B2) - Vertedero (B3)

FRACCION HUMEDA

PERDIDAS de TRATAMIENTO - Emisiones de CO2 - Emisiones de vapor de agua

TRATAMIENTO BIOLOGICO

AFINO

FINOS A VERTEDERO ENMIENDA ORGANICA PARA USOS NO EXIGENTES

El elemento característico de estos escenarios es que, en todos los casos, se produce el vertido de una fracción estabilizada, para lo que debe realizarse una separación de la fracción resto en tres partes: -

una, constituida por materiales destinados a la recuperación, (75 % de la chatarra férrica, 25% del aluminio y 10 % de los plásticos, como en los escenarios A1 y A2 ya

estudiados);

esta

recuperación

material

debe

ser

considerada

como

complementaria de la recogida selectiva. -

una fracción seca, para tamaños de partícula superiores a 60 mm; esta fracción contiene la mayor parte del papel y cartón (80%), plásticos (80%), vidrio (70%), madera, textiles y celulosa (90%); también tiene cantidades no despreciables de materia orgánica (20%); esta fracción seca tiene un PCI más elevado que la fracción resto de la que proviene y se destinará a valorización energética, bien en una planta de incineración o en otras instalaciones alternativas, que se contemplan como escenarios complementarios; también se contempla la opción de vertido, con ausencia de cualquier tipo de recuperación energética.

-

una fracción húmeda, que contiene la mayor parte de la materia orgánica de la fracción resto (80%), pero también cantidades apreciables de papel, cartón, plásticos y vidrio; en todos los casos, esta fracción se somete a un proceso de estabilización biológica para reducir la cantidad del C biodegradable por vía aerobia, produciendo CO2 y agua y dando lugar a un producto estabilizado que puede tener - 37 -

diferentes destinos, para lo que se somete a un afino mecánico posterior, que conducirá a dos fracciones: -

la fracción mas estructurada, gruesos, puede utilizarse como enmienda

orgánica para usos poco exigentes; es un uso completamente distinto del compost, que sólo debe ser considerado como tal si procede de recogida selectiva de la materia orgánica; los usos potenciales de esta fracción, que supone el 75% del material estabilizado, pueden ser como relleno de canteras, para usos en carreteras, para recubrimiento de vertederos, etc; la potencialidad de estos usos es bastante coyuntural y muy dependientes del emplazamiento; en cualquier caso, el vertido debe ser considerada una alternativa adecuada. -

la fracción de finos, (del orden del 25% del material estabilizado), se destina a vertedero de residuos estabilizados.

El tratamiento de estabilización se conduce para obtener la conversión en CO2 del 70% del C biodegradable presente en la fracción húmeda separada; se ha estimado que el material estabilizado tiene, al final del proceso, una humedad del 30% en peso. Las pérdidas de tratamiento están constituidas por el CO2 procedente de la degradación de la materia orgánica biodegradable y por la humedad evaporada durante el proceso de digestión. Dependiendo de la forma de gestión de la fracción seca y del estabilizado de la fracción húmeda se pueden definir varios escenarios; se han considerado los siguientes: -

Escenario B1: la fracción seca se incinera en una planta de incineración de lecho fluido, ya que el PCI de la fracción seca es suficientemente elevado, (en torno a 13 MJ/kg), con un mejor rendimiento energético que los hornos de parrilla; la fracción estabilizada se destina a vertedero.

-

Escenario B2: la fracción seca se clasifica como RDF y se destina a valorización energética; en plantas cementeras; para esto es necesaria una clasificación adicional y preparación del combustible para alcanzar un PCI del orden de 5,000 kcal/kg.

-

Escenario B3: cuando no se realiza ningún tipo de recuperación energética; las dos fracciones no recuperadas se destinan a vertido o a su utilización como enmienda orgánica para usos no exigentes.

En los escenarios B2 y B3 se ha limitado la cantidad de material clasificado como potencial enmienda orgánica para usos no exigentes a la fracción producida mediante - 38 -

clasificación y afino del residuo que tiene estructura orgánica, tras ser sometido a estabilización; se ha descartado la posible clasificación como enmienda orgánica del rechazo de combustible, porque tiene porcentajes elevados de plásticos y vidrio, etc. A continuación se analizan los distintos escenarios considerados, incluyendo también, en el caso de la FR2, el tratamiento de la materia orgánica recogida selectivamente.

- 39 -

Escenario B1: Incineración de RDF El esquema de la figura reproduce un diagrama de bloques del escenario B1 para la fracción resto FR1, que consiste en la incineración de la fracción seca separada mecánicamente; la fracción estabilizada se destina a vertedero. Escenario B1

2.145 t Alu; 11.158 t Fe; 5.369 t Plast 130.75 GWh/a

FRACCION RESTO 463.066 t/a

TRATAMIENTO MECANICO

188.974 t/a 13.53 MJ/kg

INCINERACION

255.420 t/a

6.614 t/a

37.995 t/a 104.469 t/a

TRATAMIENTO BIOLOGICO

AFINO

MATERIALES RECUPERADOS ENERGIA

DEPOSITO SEGURIDAD ESCORIAS PERDIDAS

37.738 t/a

VERTEDERO

113.213 t/a

ENMIENDA ORGANICA

En la tabla se indican los balances de masa para las dos fracciones resto, FR1 y FR2; nótese que el balance coincide con el del Escenario A2 en la parte correspondiente al tratamiento mecánico – biológico. Tabla 27: Balance de masa para escenario B1, para Mágina Compostaje de la materia orgánica Recuperación férricos Compost producido Residuos a vertedero Tratamiento mecánico y biológico Entrada a planta clasificación Recuperación de aluminio Recuperación de chatarra férrica Recuperación de plásticos Fracción seca a incineración PCI de fracción seca Fracción húmeda a tratamiento biológico Pérdidas, (emisiones de CO2 + agua) Estabilizado para enmienda orgánica Estabilizado a vertedero

t/a t/a t/a t/a t/a t/a t/a t/a t/a MJ/kg t/a t/a t/a t/a

FR1 0 0 0 0

FR2 115.105 863 31.092 17.438

463.066 2.145 11.158 5.369 188.974 13,53 255.420 104.469 113.213 37.738

347.962 2.075 10.294 5.138 162.500 14,39 167.955 58.955 81.750 27.250

- 40 -

Como puede observarse, la cantidad de residuos destinados a incineración se ha reducido considerablemente respecto a los escenarios tipo A, lo que se traducirá en un diseño mecánico más reducido; por otra parte el mayor PCI de la fracción destinada a incineración aconsejaría la utilización de otros tipos de hornos, de lecho fluido, con un mejor rendimiento energético. El balance en la etapa de incineración muestra claramente las diferencias, por las menores cantidades de residuos alimentados a esta etapa, como se muestra en la tabla siguiente Tabla 28: Balance de masa en incineración del Escenario B1, para Mágina Alimentación a la planta de incineración Carga mecánica Configuración mecánica PCI de alimentación Producción de cenizas Producción de escorias

t/a t/h MJ/kg t/a t/a

FR1 188.974 23,92 2 x 15 13,53 6.614 37.795

FR2 162.500 20,57 2 x 12 14,39 5.687 27.625

El balance energético del conjunto (planta de compostaje + tratamiento mecánico biológico + incineración) es como se indica en la tabla siguiente; se ha supuesto se ha supuesto un mejor rendimiento en el horno, 26.5% de la enérgica primaria de los residuos a incinerar, aunque también se ha incrementado el autoconsumo hasta el 17% de la energía generada. Tabla 29: Balance de energía del Escenario B1, para Mágina Producción de energía eléctrica Autoconsumo de energía en el Escenario Compostaje Clasificación Tratamiento biológico + afino Afino de estabilizado Incineración Energía neta exportada

GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a

FR1 188,21 49,81 0,00 7,87 8,43 1,51 32,00 138,40

FR2 172,13 45,15 3,34 5,92 5,54 1,09 29,26 126,98

La energía primaria de los residuos alimentados a la planta de incineración se ha reducido al 61% de la energía primaria para FR1 y al 56 % para FR2, referida a la energía primaria de FR1. El rendimiento energético global del escenario, definido como la energía exportada frente a la energía primaria de la fracción resto se ha reducido al 12% en el escenario de FR1 y al 11% en FR2. - 41 -

Instalaciones e inversiones necesarias para el escenario B1 Las instalaciones serían, básicamente, las mismas que en el Escenario A2, incluyendo la planta de compostaje de la materia orgánica recogida selectivamente, la planta de clasificación y estabilización de la fracción resto y dos líneas de incineración. Precisamente en éstas es donde estarían las diferencias fundamentales ya que el mayor PCI de los residuos aconseja una tecnología de lecho fluido, con mayor rendimiento en la generación eléctrica. Las capacidades de las diferentes instalaciones de incineración serían: -

para FR1: 2 líneas de 15 t/h de capacidad, con una carga térmica de 50 MWt por línea, el sistema eléctrico debe tener una capacidad de 30 MWe

-

para FR2: 2 líneas de 12 t/h de capacidad, con una carga térmica de 45 MWt por línea, el sistema eléctrico debe tener una capacidad de 25 MWe

El escenario completo supondría las siguientes necesidades de inversión aproximadas como se indica en la tabla: Tabla 30: Inversiones en el Escenario B1, para Mágina, en miles de euros Compostaje Clasificación Tratamiento + afino de estabilizado Incineración Total

FR1 0 28.093 52.751 152.320 233.165

FR2 17.000 23.000 45.000 139.442 224.442

Dentro del coste de la planta de estabilización se incluyen las previsiones para una planta de afino del material estabilizado, destinado a la producción de materia orgánica para usos poco exigentes. Debe resaltarse la disminución de la inversión en la instalación de incineración, debida a la reducción de tamaño y al cambio de tecnología.

- 42 -

Escenario B2: Estabilización y preparación de RDF para plantas cementeras El esquema de la figura reproduce un diagrama de bloques del escenario B2 para la fracción resto FR1, en el que, en relación con el escenario B1, se sustituye la incineración por la producción de RDF para su valorización en plantas cementeras. Por las especiales exigencias de estas instalaciones, referidas fundamentalmente al PCI, del orden de 20 MJ/kg, (5,000 kcal/kg) y al bajo contenido en humedad y en otros contaminantes, la preparación de combustible alternativo exige una clasificación exhaustiva, para reducir la cantidad de materia orgánica y reducir el contenido de humedad. El esquema de la figura reproduce un diagrama de bloques del escenario B2 adaptado a la producción de RDF para cementeras, en la que se observa la clasificación adicional necesaria.

Escenario B2

FRACCION RESTO 463.066 t/a

2.145 t Alu; 11.158 t Fe; 5.369 t Plast

TRATAMIENTO MECANICO 255.420 t/a

188.974 t/a 13.53 MJ/kg

PREPARACION RDF PARA CEM.

81.969 t/a 20.8 MJ/kg

AHORRO DE COMBUSTIBLE FOSIL

107.005 t/a 104.469 t/a 37.738 t/a

TRATAMIENTO BIOLOGICO

MATERIALES RECUPERADOS

PERDIDAS

144.743 t/a VERTEDERO

AFINO 113.213 t/a

ENMIENDA ORGANICA

Debe resaltarse que para cumplir los requisitos de alto PCI debe realizarse una selección adicional de la fracción seca obtenida de la primera clasificación mecánica; de esta forma, la composición de esta fracción combustible estaría constituida fundamentalmente por plásticos, (> 52%), papel y cartón (30%) y textiles (7,4%); el contenido de materia orgánica debe ser muy reducido, inferior al 5%, tanto para evitar cantidades importantes de humedad como para garantizar la manejabilidad y reducir olores en las plantas de cemento. En todo caso, la preparación de combustibles para cementeras es una operación

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específica, ya que cada planta cementera suele imponer sus especificaciones particulares, tanto en relación con el PCI como en relación con la presencia de otros contaminantes, que dependen del proceso, las materias primas y los combustibles disponibles en cada planta de clínker. El balance de materia del escenario sería como se indica en la tabla: Tabla 31: Balance de masa para escenario B2 para Mágina Compostaje de la materia orgánica Recuperación férricos Compost producido Residuos a vertedero Tratamiento mecánico y biológico Entrada a planta clasificación Recuperación de aluminio Recuperación de chatarra férrica Recuperación de plásticos Fracción seca a producción de RDF Rechazo para enmienda orgánica Producción de combustible Fracción húmeda a tratamiento biológico Pérdidas, (emisiones de CO2 + agua) Enmienda orgánica total Estabilizado a vertedero

t/a t/a t/a t/a

FR1 0 0 0 0

FR2 115.105 863 31.092 17.438

t/a t/a t/a t/a t/a t/a t/a t/a t/a t/a t/a

463.066 2.145 11.158 5.369 188.974 107.005 81.969 255.420 104.469 113.213 144.743

347.962 2.075 10.294 5.138 162.500 86.102 76.398 167.955 58.955 81.750 113.352

El balance energético del conjunto es deficitario, ya que no existe ninguna generación de energía dentro de las instalaciones consideradas en el Escenario; con los datos anteriores, y los ya señalados en escenarios anteriores, el balance energético del Escenario sería como se muestra en la tabla siguiente: Tabla 32: Balance de energía del Escenario B2 para Mágina Consumo de energía en el Escenario Compostaje Clasificación Tratamiento biológico + afino Afino de estabilizado Preparación de RDF

GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a

FR1 19,86 0,00 7,87 8,43 1,51 1.89

FR2 17,80 3,34 5,92 5,54 1,09 1.62

El consumo energético en la preparación del combustible ha aumentado en 25 kWh/t de combustible producido; la energía cedida con el RDF a las instalaciones cementeras sería de 474.96 GWh/a para FR1 y de 450.23 GWh/a para FR2, con un ahorro de coque de 65.764 t/a y 62.353 t/a, respectivamente. - 44 -

Instalaciones e inversiones necesarias para el escenario B2 Además de las descritas en el escenario anterior es necesario disponer de una instalación de clasificación y densificación del RDF. En la tabla siguiente se indican las estimaciones de inversión previstas: Tabla 33: Inversiones en el Escenario B2 para Mágina, en miles de euros Compostaje Clasificación Tratamiento biológico + afino Preparación de RDF Total

FR1 0 28.093 52.751 5.000 85.844

FR2 17.000 23.000 45.000 5.000 90.000

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Escenario B3: Vertido de residuos estabilizados Corresponde a la opción ambientalmente menos exigente: sólo se produce una estabilización de la fracción resto, que es depositada en vertedero, sin ningún tipo de aprovechamiento distinto de la recuperación marginal de materiales. Como en el resto de los escenarios de estabilización, se produce un afino del producto estabilizado para la obtención de dos fracciones: una enmienda orgánica para usos poco exigentes y un estabilizado fino para depósito en vertedero El esquema de la figura reproduce un diagrama de bloques de este escenario. Escenario B3 2.145 t Alu; 11.158 t Fe; 5369 t Plast FRACCION RESTO 463.066 t/a

TRATAMIENTO MECANICO

188.974 t/a

104.469 t/a

255.420 t/a

TRATAMIENTO BIOLOGICO

MATERIALES RECUPERADOS

150.951 t/a

PERDIDAS

226.712 t /a

AFINO

VERTEDERO

113.213 t/a

ENMIENDA ORGANICA

En la tabla se indican los balances de masa para las dos fracciones resto, FR1 y FR2. Tabla 34: Balance de masa para escenario B3, para Mágina Compostaje de la materia orgánica Recuperación férricos Compost producido Residuos a vertedero Tratamiento mecánico y biológico Entrada a planta clasificación Recuperación de aluminio Recuperación de chatarra férrica Recuperación de plásticos Fracción húmeda a tratamiento biológico Pérdidas, (emisiones de CO2 + agua) Estabilizado para enmienda orgánica Estabilizado a vertedero

t/a t/a t/a t/a

FR1 0 0 0 0

FR2 115.105 863 31.092 17.438

t/a t/a t/a t/a t/a t/a t/a t/a

463.066 2.145 11.158 5.369 255.420 104.469 113.213 226.712

347.962 2.075 10.294 5.138 167.955 58.955 81.750 189.750

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El balance energético del conjunto es completamente deficitario, ya que no existe ninguna generación de energía ni dentro ni fuera de las instalaciones consideradas. Tabla 35: Balance de energía del Escenario B3, para Mágina Consumo de energía en el Escenario Compostaje Clasificación Tratamiento biológico Afino de estabilizado

GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a

FR1

FR2

17,81

15,89

0,00 7,87 17,60 1,51

3,34 5,92 13,22 1,09

Instalaciones e inversiones necesarias para el escenario B3 Las instalaciones necesarias en este escenario serían las mismas que en el escenario anterior B2, sin la inclusión de la inversión para la preparación de RDF Tabla 36: Inversiones en el Escenario B3 para Mágina, en miles de euros Compostaje Clasificación Tratamiento biológico + afino Total

FR1 0 28.093 52.751 80.844

FR2 17.000 23.000 45.000 85.000

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Comparación de escenarios B A diferencia de los escenarios A, que tienen una marcada justificación por el aprovechamiento energético, los escenarios tipo B tienen en común el deposito de residuos estabilizados en vertedero; esto supone una pérdida muy importante de energía potencialmente recuperable; salvo el escenario B1, que tiene rendimiento global equiparable al A2, el resto de los escenarios considerados son muy deficitarios, desde el punto de vista de aprovechamiento energético. La potencialidad de estos escenarios se basa en la menor inversión necesaria al tiempo que presentan una ventaja importante, desde el punto de vista ambiental, en relación con la emisión de GEI, por la capacidad de fijación y secuestro de C renovable, como se indicará más adelante. La menor inversión debería conducir, necesariamente, a costes de operación más reducidos; sin embargo será necesario disponer de vertederos de gran capacidad. Para estos escenarios se ha supuesto que la casi totalidad de los residuos biodegradables han sido completamente estabilizados mediante el tratamiento previo al vertido; en este sentido, los tratamientos biológicos contemplados en los escenarios B van mucho más allá de las exigencias legales establecidas en el Real Decreto 1481/2001 en relación con la limitación de la materia orgánica biodegradable admitida en vertederos de residuos; este aspecto debe ser tenido siempre muy en cuenta al considerar las emisiones de CO2 y otros gases de efecto invernadero. Un vertedero convencional, diseñado y operado de acuerdo con la legislación actual podrá aceptar cantidades importantes, aunque decrecientes, de materia orgánica biodegradable; esto ocasionará efectos ambientales mucho más importantes que los señalados más adelante, especialmente en relación con las emisiones de GEI. Se ha contemplado, en todos los escenarios con estabilización de la materia orgánica, la posibilidad de utilizar una parte del residuo biológicamente estable como enmienda para usos poco exigentes; de esta forma se reduce en coste total del vertido; las posibilidades de aplicación de esta alternativa al vertido dependen mucho del entorno de las instalaciones.

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Escenarios C: Tratamientos biológico mecánicos con biorreactores Se basan en el tratamiento biológico de la fracción resto (tras una trituración hasta tamaños de unos 200 mm); el tratamiento consiste en un biosecado seguido de distintas opciones de clasificación y utilización del residuo seco. El tratamiento biológico se orienta a la estabilización temporal (fundamentalmente por anulación de la actividad bacteriana como consecuencia de la pérdida de humedad) con una ligera reducción del carbono biodegradable, (20%) y una reducción de la humedad residual hasta el 20%. Como la estabilidad biológica sólo se debe a la falta de humedad ni el material seco ni ninguna de sus fracciones pueden ser depositadas permanentemente en vertedero, ya que en él se reproducirían las condiciones de humedad suficientes para permitir una actividad biológica que daría lugar a emisiones no tolerables, similares a las de un vertedero de residuos no estabilizados. El elemento fundamental, e innovador, en estos escenarios es la inclusión de sistemas de biorreactores, que, mediante la adición controlada de agua, permiten la reactivación biológica de la materia orgánica biodegradable y la recuperación de la energía del C biodegradable en forma de biogás. En consecuencia, la justificación de los escenarios no se deriva de la etapa de biosecado (ya analizada también en el escenario A3) sino en la recuperación de la energía de la materia orgánica biodegradable; en este sentido, puede considerarse como una alternativa a los procesos de biometanización de la materia orgánica separada de la fracción resto. En estos escenarios la biometanización tiene lugar de una forma razonablemente parecida a la que tiene lugar en un vertedero, pero de forma controlada y acelerada; esta forma de reacción es completamente diferente de la que tiene lugar en los reactores cerrados convencionales, en los que la transformación tiene lugar se forma casi simultánea al resto de las etapas de tratamiento. Tras la reacción de biometanización, el material depositado en el biorreactor es biológicamente estable pero sigue teniendo un poder calorífico elevado, del orden de 6 -8 MJ/kg, ya que sigue conteniendo la totalidad del carbono fósil y del renovable no biodegradable; esto debe permitir su posterior valorización energética; de esta forma la energía recuperada se acercaría a la totalidad de la energía primaria disponible en la fracción resto de partida; es evidente que la potencialidad de estos escenarios debe incluir esta segunda recuperación energética, que, necesariamente, debería ser por vía térmica.

- 49 -

El diagrama de bloques básico de estos escenarios es como se muestra en la figura: Escenarios C FRACCION RESTO

PERDIDAS de TRATAMIENTO - Emisiones de CO2 - Emisiones de vapor de agua

TRATAMIENTO BIOLOGICO

MATERIALES RECUPERADOS - Chatarra férrica - Aluminio FRACCION COMBUSTIBLE - Incineración (C1) - Combustible CSR (C2)

TRATAMIENTO MECANICO

BIORREACTOR

Biogás

MOTORES

ENERGIA FRACCION COMBUSTIBLE - Incineración

En todos los casos, tras la etapa de biosecado se considera una etapa de clasificación mecánica orientada a la preparación de diferentes tipos de combustible alternativo, CSR, pero que, de forma complementaria, permite un ligero aumento de la cantidad de materiales recuperados, especialmente de chatarra metálica; no se produce una separación adicional de plásticos ya que esta fracción contribuye de forma importante a la calidad del combustible alternativo. La recuperación de metales se estima en un 75% de la chatarra férrica y un 25% del aluminio presente en la fracción resto. La fracción fina separada contiene la mayor parte de la materia orgánica seca y constituye la fracción metanígena, que se deposita en el biorreactor para su posterior valorización controlada. Los distintos escenarios considerados se diferencian en la forma de aprovechamiento de la fracción seca; la fracción metanígena se gestiona, en todos los casos, a través de biorreactores; se distinguen dos escenarios: -

Escenario C1: la fracción seca se incinera en un horno de lecho fluido burbujeante, con recuperación de energía.

-

Escenario C2: es un escenario paralelo el B2, de producción de combustible alternativo para su utilización en cementeras; en este caso se - 50 -

persigue la producción de CSR de alta calidad, mediante una clasificación mas cuidada que excluye la presencia significativa de materia orgánica, humedad y otros contaminantes, hasta alcanzar un valor del PCI de 5,000 kcal/kg, (20.9 MJ/kg), como ya se ha analizado en el escenario B2.1. Existen numerosos procesos de biosecado, la mayoría de los cuales están orientados exclusivamente a la obtención de combustibles alternativos que puedan ser clasificados como CSR dentro de la nueva tendencia de gestión de estos tipos de residuos no peligrosos. Aunque existen diferencias tecnológicas, estas son poco relevantes para el nivel descriptivo de este Estudio; debe considerarse que en los procesos de biosecado participan, simultáneamente, mecanismos físicos de eliminación de agua y biológicos de reducción del C biodegradable y que ambos están favorecidos por las mismas variables; por esto, los diferentes procesos se diferencian, fundamentalmente, en la intensificación de alguno de los mecanismos señalados, que conducen a resultados algo diferentes. En algunas ocasiones las diferencias más notables se deben a la forma de gestión de aspectos ambientales derivados del tratamiento, en especial, de las emisiones a la atmósfera; la forma de solucionar estas exigencias, que tienen una marcada justificación local, puede establecer diferencias en las aplicaciones pero no inciden, específicamente, en el proceso. Las referencias más notables son los procesos de ECODECO y HERHOF, que se toman como referencia en el análisis.

Biorreactor activable Es la parte más innovadora en relación con el aprovechamiento de la fracción resto; por esto las referencias son menos numerosas y recientes, por lo que deben ser consideradas con reservas, especialmente en la recuperación energética ofrecida y en los resultados del funcionamiento a largo plazo. Para el cálculo de la generación de biogás se considera una transformación el 80% del C biodegradable durante un periodo de 5 años de operación del biorreactor; esta transformación conduce a un biogás con un porcentaje CH4 del 50%; la recuperación efectiva del biogás es del 90% de la generación del mismo; en estas condiciones, la generación de biogás es del orden de 100 Nm3/t de residuo seco depositado en el biorreactor, aunque esta cantidad puede oscilar de forma importante.

- 51 -

Al final del ciclo de funcionamiento anaerobio el biorreactor se somete a una aireación y secado, que completa la oxidación de carbono biodegradable, obteniendo un residuo completamente estabilizado, que puede ser depositado en vertederos convencionales. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que el residuo final contiene todo el carbono fósil y renovable no biodegradable del residuo seco, lo que supone un PCI del orden de 5.8 – 7.5 MJ/kg, que podría ser valorizada mediante incineración; la cantidad de residuo final es del orden del 80 – 85% de la cantidad inicialmente depositada. En conclusión, y sujeto a la confirmación real en las instalaciones en funcionamiento pero que aún no han completado ciclos completos de funcionamiento, el biorreactor permitirá aprovechar, como biogás, más del 70% del C biodegradable y, en una segunda recuperación, la casi totalidad del carbono fósil y renovable no biodegradable. En relación con este sistema de gestión debe señalarse una diferencia fundamental entre los biorreactores activables y el aprovechamiento del biogás de los vertederos convencionales; en los primeros la generación de biogás puede ser activada y controlada a lo largo del tiempo de aprovechamiento energético, dentro de las posibilidades de una reacción biológica sobre un volumen de reacción muy grande; previsiblemente el tiempo de reacción será superior a los 4/5 años que ahora se consideran; para los vertederos convencionales la producción de biogás sigue un ciclo natural dependiente de las características de los residuos depositados y del tiempo trascurrido desde el vertido; el tiempo de reacción será considerablemente superior a los de los biorreactores.

- 52 -

Escenario C1: Biosecado con incineración de CSR y biorreactor La referencia más cercana a este escenario es la sería la instalación de Corteolona, de ECODECO, que consta de una planta de incineración de lecho fluido y un biorreactor, aunque hasta la fecha no se ha agotado el ciclo de funcionamiento de la primera celda del biorreactor. El esquema de la figura reproduce un diagrama de bloques del escenario C1 para la fracción resto FR1; Escenario C1 FRACCION RESTO 463.066 t /a

116.840 t/a

TRATAMIENTO BIOLOGICO

Aire 2.145 t/a alu; 11.158 t/a Fe

346.226 t/a

188.65 GWh/a

TRATAMIENTO MECANICO

PERDIDAS de TRATAMIENTO

173.545 t/a 14.77 MJ/kg

INCINERACION

159.378 t/a

BIORREACTOR

Biogás

MOTORES

MATERIALES RECUPERADOS ENERGIA

6.074 t

DEPOSITO SEGURIDAD

34.709 t

RECICLADO ESCORIAS

46.45 GWh/a ENERGIA

El elemento más novedoso es el funcionamiento del biorreactor, que permite controlar razonablemente la cantidad de biogás producido y el grado de aprovechamiento del mismo. No se ha tenido en cuenta el posible aprovechamiento energético de la fracción estabilizada obtenida al final del periodo activo del biorreactor, porque el funcionamiento del mismo no está suficientemente contrastado. El funcionamiento del biorreactor se producirá por celdas independientes, con una duración activa de 4 – 5 años por celda; aunque es evidente que el ritmo de generación de biogás es variable con el tiempo, dependiendo del contenido de materia orgánica y de la humedad, el funcionamiento conjunto de varias celdas permitirá regular la generación de una forma razonablemente continua, de forma que pueda considerarse un régimen estacionario para el establecimiento del balance de materia. Este balance se indica en la tabla adjunta, para las dos fracciones FR1 y FR2 - 53 -

Tabla 37: Balances de masa para el Escenario C1 para Mágina Compostaje de la materia orgánica Recuperación férricos Compost Vertedero

t/a t/a t/a t/a

FR1 0 0 0 0

Tratamiento biológico Entrada a planta de biosecado Pérdidas de tratamiento, (CO2, agua) Residuo biosecado a clasificación

t/a t/a t/a

463.066 116.840 346.226

347.962 64.227 283.735

Clasificación residuo biosecado Recuperación de aluminio Recuperación férricos Fracción metanígena a biorreactor Fracción seca a incineración

t/a t/a t/a t/a

2.145 11.158 159.378 173.545

2.145 10.294 118.492 152.874

MJ/kg t/h t/a t/a

14.77 21,97 2 x 12 6.074 34.709

15.40 19,35 2 x 12 5.351 25.989

t/a CH4 Nm3/h %

16.576 5.875 15.60

10.205 3.617 12.90

Etapa de incineración PCI de fracción seca Carga mecánica Configuración mecánica Cenizas Escorias Biorreactor Producción media de biogás Volumen de biogás Perdida de masa en el biorreactor

FR2 115.105 8.630 31.092 17.438

El balance energético del conjunto, (planta de compostaje + tratamiento biosecado + clasificación + incineración), se ha estimado considerando un régimen estacionario de producción del biorreactor, pero sin tener en cuenta la valorización marginal del residuo estabilizado, que se supone que sería enviado a un vertedero. Se ha estimado un rendimiento del 35% en la transformación del PCI del biogás a electricidad en los motores de biogás y un 26.5% de la energía primaria en la instalación de incineración de lecho fluido; no se ha considerado ningún aprovechamiento marginal de la energía residual de los motores aunque sería previsible algún grado de aprovechamiento, como precalentadores de agua de calderas de la planta de incineración, aprovechando las necesidades de refrigeración de los motores de biogás.

La tabla recoge un balance energético completo del escenario: - 54 -

Tabla 38: Balance de energía del Escenario C1 para Mágina Producción de energía eléctrica Instalación de incineración de CSR Generación de energía en el biorreactor Autoconsumo de energía en el Escenario Compostaje Clasificación Tratamiento biológico Incineración Biorreactor Energía neta exportada

GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a

FR1 235,11 188,65 46,45 71,01 0,00 5,89 23,15 39,97 2,00 164,10

FR2 205,04 173,28 31,76 62,42 3,34 4,82 17,40 34,86 2,00 142,62

El rendimiento energético global del escenario C1, sin tener en cuenta la potencial valorización del residuo estabilizado del biorreactor, es del orden del 14.24 % para FR1 y del 12.37% para FR2, ambas en relación con la energía primaria de la FR1 antes de cualquier tratamiento; comparando este rendimiento con el del escenario A3, de incineración de la totalidad de la fracción seca, se observa que aquel es ligeramente superior; en consecuencia, desde el punto de vista energético no tiene mucho sentido la separación en fracciones para su posterior valorización energética en una instalación de incineración + biorreactor; no debe olvidarse que este escenario supone la necesidad de disponer de un biorreactor con varias celdas de gran capacidad, un sistema de extracción y valorización de biogás y, finalmente, de un vertedero de residuos estabilizados que recibirá casi el 30% de la cantidad de fracción resto.

Instalaciones e inversiones necesarias para el escenario C1 Las diferencias con las instalaciones descritas en el escenario de incineración A3, ya descrito, son: -

menor tamaño de las plantas de incineración, que tendrán una capacidad térmica, por línea, de 45 MWt para FR1 y 40 MWt para FR2, con el consiguiente ahorro económico.

-

la inclusión de un biorreactor, constituido por al menos 5 celdas con capacidad para almacenar la fracción metanígena producida en un año de operación: (160.000 t/a para FR1 y 121.000 t/a para FR2). Los volúmenes de cada celda serían del orden de 200.000 m3, con una superficie por celda del orden de 20.000 m2, (2 Has) Cada una de las celdas debería estar equipada de sistemas de distribución de agua

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y de recogida y recirculación de lixiviado, además de contar con sistemas de captación y tratamiento del biogás producido y de los motores de biogás y el sistema eléctrico para evacuación de la energía producida. No se ha previsto ningún sistema de aprovechamiento de la energía residual de los motores de biogás, porque este aprovechamiento está muy ligado a las condiciones locales. El escenario completo supondría las siguientes necesidades de inversión, expresadas en miles de euros, que se indican en la tabla: Tabla 39: Inversiones en el Escenario C1 para Mágina, en miles de euros Compostaje Tratamiento biológico y clasificación Clasificación Incineración Biorreactor y recuperación biogás Total

FR1 0 48.858 18.322 164.845 20.176 252.201

FR2 17.000 40.000 15.000 152.320 15.000 239.320

Los datos de inversión relativos al biorreactor deben ser considerados con cierta reserva, por la falta de experiencias previas en biorreactores del tamaño de los necesarios para la gestión de la fracción resto en la unidad de gestión de 1.200.000 habitantes. Puede notarse que la inversión estimada es muy cercana a una instalación de incineración de residuos secos, que tiene un rendimiento energético bastante superior; esto parece indicar que el escenario basado en biorreactores sólo podría tener sentido cuando se aproveche completamente la energía del residuo estabilizado, aunque esto aumentaría la inversión de las plantas de incineración necesarias.

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Escenario C2: Producción de CSR para cementeras y biorreactor Una de las aplicaciones principales del biosecado es la preparación de combustibles de alta calidad, que puedan ser utilizados en plantas cementeras, u otras plantas térmicas, en sustitución de combustibles fósiles tradicionales; de esta forma se evita la necesidad de incineración. Este combustible alternativo está compuesto, fundamentalmente, por fracciones ricas en C fósil; mediante esta forma se tratamiento se alcanza un elevado aprovechamiento energético de la fracción de C no biodegradable mientras que, mediante el biorreactor, se pretende un elevado aprovechamiento del C biodegradable. Aunque la configuración del escenario es básicamente la misma, los grados de separación de cada fracción están muy relacionados con el destino final del combustible alternativo, (CSR); en este punto se analiza la producción de CSR con un elevado poder calorífico, (20.9 MJ/kg), como condición impuesta para el uso en plantas cementeras; (como ya se ha indicado al analizar la producción de RDF, las especificaciones no son uniformes, ya que cada cementera intenta obtener combustibles compatibles con sus procesos, con sus materias primas, con sus combustibles tradicionales y con los combustibles alternativos distintos de los CSR. En la figura se muestra un esquema básico del escenario contemplado para la producción de CSR. Escenario C2 FRACCION RESTO 463.066 t/a

116.840 t/a

TRATAMIENTO BIOLOGICO

Aire 2.145 t/a alu; 11.158 t/a Fe

346.223 t/a

TRATAMIENTO MECANICO

PERDIDAS de TRATAMIENTO

81.833 t/a 20.88 MJ/kg

MATERIALES RECUPERADOS

PRODUCCION DE CSR

CEMENTERAS

251.090 t/a

BIORREACTOR

Biogás

MOTORES

71.98 GWh/a

ENERGIA

La etapa de biosecado es completamente similar a la descrita en el escenario anterior; la

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diferencia fundamental se establece en la etapa de clasificación, que ahora es más exigente, para obtener un producto con un poder calorífico más elevado y ausencia de contaminantes como metales e inertes que puedan afectar su calidad como combustible alternativo y sin C biodegradable. La limitación establecida en la clasificación ha sido el PCI, de 20.9 MJ/kg, equivalente a 5.000 kcal/kg; como ya se comentó anteriormente, esto equivale a la separación casi exclusiva de plásticos y otros componentes de alto poder energético. En consecuencia, aumentará la cantidad de residuos temporalmente estabilizados que se destinan al biorreactor, que recibirá la práctica totalidad del C biodegradable, por lo que la producción de biogás será considerablemente más elevada que en el escenario C1 analizado anteriormente. En la tabla se indican los balances de masa para las dos fracciones resto, FR1 y FR2 correspondientes a este escenario C2: Tabla 40: Balances de masa para el Escenario C2 para Mágina Compostaje de la materia orgánica Recuperación férricos Compost Vertedero

t/a t/a t/a t/a

FR1 0 0 0 0

Tratamiento biológico Entrada a planta de biosecado Pérdidas de tratamiento, (CO2, agua) Residuo biosecado a clasificación

t/a t/a t/a

463.066 116.840 346.226

347.962 64.227 283.735

Clasificación residuo biosecado Recuperación de aluminio Recuperación férricos Fracción metanígena a biorreactor Fracción seca a producción de CSR

t/a t/a t/a t/a

2.145 11.158 251.090 81.833

2.145 10.294 193.449 77.847

MJ/kg

81.833 20,88

77.847 20,94

t/a CH4 Nm3/h %

23.113 8.192 13,81%

14.949 5.298 11,59%

Producción de CSR Producción de CSR PCI de fracción seca Biorreactor Producción media de biogás Volumen de biogás Perdida de masa en el biorreactor

FR2 115.105 8.630 31.092 17.438

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Como puede observarse, la producción de CSR y la de RDF del escenario B2.1 son prácticamente iguales, porque en ambos casos se recupera la práctica totalidad de los plásticos; la diferencia fundamental entre ambos escenarios es el destino del residuos estabilizado, ya sea a vertedero o a biorreactor; esto conduce a diferencias energéticas relativamente importantes. El balance energético del conjunto, (planta de compostaje + tratamiento biosecado + clasificación + incineración), se muestra en la tabla: Tabla 41: Balance de energía del Escenario C2 para Mágina Producción de energía eléctrica en biorreactor Autoconsumo de energía en el Escenario Compostaje Clasificación Tratamiento biológico Preparación de CSR Biorreactor Energía neta exportada

GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a

FR1 71,91 38,07 0,00 7,87 23,15 2,05 5,00 33,84

FR2 46,51 33,60 3,34 5,92 17,40 1,95 5,00 12,91

Como puede observarse, la exportación energética es muy reducida, comparada con el resto de los escenarios que incluyen generación de energía eléctrica, aunque el escenario sigue siendo exportador neto por la energía generada en el biorreactor; como se ha indicado, esta es una diferencia fundamental con el escenario B2.1, que presentaba una demanda neta de energía muy elevada. Sin embargo, en este escenario debe tenerse en cuenta que, al menos durante un prolongado plazo de tiempo, los procesos de producción de CSR y de generación y valorización del biogás no son simultáneos, con lo que este escenario será temporalmente deficitario. En definitiva, el biorreactor es un procedimiento de rentabilizar económicamente la transformación en CSR de alta calidad, frente al procedimiento de tratamiento de RDF, que es un demandante neto de energía; el incremento de la inversión y los costes de operación pueden amortiguar esta ventaja energética.

Instalaciones e inversiones necesarias para el escenario C2 El escenario completo supondría las siguientes necesidades de inversión, expresadas en miles de euros, que se indican en la tabla:

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Tabla 42: Inversiones en el Escenario C2 para Mágina, en miles de euros Compostaje Tratamiento biológico Clasificación Preparación CSR Biorreactor Total

FR1 0 48.858 21.986 5.000 31.804 107.649

FR2 17.000 40.000 18.000 5.000 24.503 104.503

Uno de los objetivos fundamentales de este escenario es la reducción de los costes derivados de una menor inversión frente a los registrados en el escenario precedente, ya que no se dispone de una instalación de incineración. En todo caso, debe manifestarse la misma reserva respecto a la inversión de los biorreactores, por el escaso tiempo de funcionamiento, que hace que la referencia deba ser tomada con precaución.

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ESCENARIOS DE GESTION PARA MACONDO Siguiendo el mismo procedimiento descrito anteriormente para la unidad de gestión de 1.200.000 habitantes, se han calculado los balances de materia y energía de cada uno de los escenarios para una población de 600.000 habitantes; se ha supuesto la misma generación unitaria y caracterización que en la unidad de gestión de 1.200.00 habitantes.

Escenarios sin vertederos de residuos La tabla muestra los balances principales de los escenarios A para 600.000 habitantes; las cantidades de residuos generadas y las capacidades de las plantas son proporcionales a la población. Tabla 43: Balance de materias para escenarios A en Macondo, en t/a

Compostaje Recuperación férricos Compost producido Residuos a vertedero

Escenario A1 FR1 FR2 0 57.552 0 432 0 15.546 0 8.719

Escenario A2 FR1 FR2 0 57.552 0 432 0 15.546 0 8.719

Escenario A3 FR1 FR2 0 57.552 0 432 0 15.546 0 8.719

TMB Recuperación Al Recuperación Fe Recup. plástico Fracción seca Fracción húmeda Pérdidas tratamiento Estabilizado a inciner

231.533 1.073 5.579 2.685 0 0 0 0

173.981 1.038 5.147 2.569 0 0 0 0

231.533 1.073 5.579 2.685 94.987 127.210 52.235 74.976

173.981 1.038 5.147 2.569 81.384 83.844 29.322 54.522

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0

TBM Pérdidas de tratam. Recuperación Al Recuperación Fe Fracción seca a incin.

0 0 0 0 0

0 0 0 0 0

0 0 0 0 0

0 0 0 0 0

231.533 58.420 1.073 5.579 166.462

173.981 32.114 1.038 5.147 135.683

Incineración Carga mecánica Configuración PCI Capacidad térmica Configuración Producción de ceniza Producción escorias

222.197 28,13 2 x 30 8,71 68,05 2 x 35 7.777 44.439

165.228 20,91 2 x 25 9,69 56,30 2 x 30 5.783 28.089

169.963 21,51 2 x 12 8,88 53,05 2 x 30 5.949 33.993

135.906 17,20 2 x 10 10,32 49,33 2 x25 4.757 23.104

166.462 21,07 2 x 12 11,39 66,67 2 x 35 5.826 33.292

135.683 17,18 2 x 10 12,16 58,01 2 x 30 4.749 23.066

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El balance de energía de los escenarios A, que no disponen de vertedero, es como se indica en la tabla, expresada en GWh/a: Tabla 44: Balance de energía para escenarios A en Macondo, en GWh/a Escenario A1 FR1 FR2 131,71 108,96 21,41 19,21 0,00 1,67 2,32 1,74 0,00 0,00 19,10 15,80 110,30 89,75

Producción EE Autoconsumo Compostaje Clasificación Tratamiento biológico Incineración Exportación energía

Escenario FR1 102,68 23,02 0,00 3,94 4,20 14,89 79,66

A2 FR2 95,47 21,24 1,67 2,96 2,77 13,84 74,23

Escenario A3 FR1 FR2 129,03 112,29 34,22 29,61 0,00 1,67 3,94 2,96 11,58 8,70 18,71 16,28 94,81 82,68

Las instalaciones necesarias en estos escenarios serían: -

plantas de compostaje de la materia orgánica cuando ésta es recogida selectivamente; la capacidad de estas instalaciones es de 57.552 t/a

-

plantas de TMB para el escenario A2, con capacidades de 231.000 t/a para FR1 y 173.981 t/a para FR2.

-

plantas TBM para el escenario A3, con capacidades de 231.000 t/a para FR1 y 173.981 t/a para FR2.

-

plantas de incineración en cada uno de los escenarios; se utilizarían hornos de parrillas porque el PCI de los residuos a incinerar es moderado.

Las inversiones estimadas en cada uno de los escenarios se indican en la tabla: Tabla 45: Inversiones estimadas para los escenarios A en Macondo, en miles de euros

Planta compostaje Planta clasificación Tratamiento biológico Planta incineración Inversión total

Escenario A1 FR1 FR2 0 10.465 7.000 6.000 0 0 140.171 124.867 147.171 141.331

Escenario A2 FR1 FR2 0 10.465 17.294 14.158 26.316 21.545 124.867 108.908 168.477 155.076

Escenario A3 FR1 FR2 0 10.465 7.519 6.156 30.076 24.623 140.171 124.867 177.765 166.110

Puede observarse que estas inversiones son del orden del 60% de las de los escenarios equivalentes para una unidad de gestión de 1.200.000 habitantes, por lo que el factor de escala juega negativamente para capacidades menores.

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Escenarios con vertederos de residuos, (B) Para los escenarios con vertedero de residuos estabilizados, el balance de materias para una población de 600.000 habitantes es como se indica en la tabla; se ha indicado el escenario 2.1 de producción de RDF de alto poder calorífico para plantas cementeras: Tabla 46: Balance de materias para escenarios B en Macondo, en t/a

Compostaje Recuperación férricos Compost producido Residuos a vertedero TMB Recuperación Al Recuperación Fe Recup. plástico Fracción seca Fracción húmeda Pérdidas de tratam. Estabilizado vertedero Enmienda orgánica RDF a hornos PCI RDF Incineración Carga mecánica Configuración PCI Capacidad térmica Configuración Producción de ceniza Producción escorias

Escenario B1 FR1 FR2 0 57.552 0 432 0 15.546 0 8.719

Escenario B2 FR1 FR2 0 57.552 0 432 0 15.546 0 8.719

Escenario B3 FR1 FR2 0 57.552 0 432 0 15.546 0 8.719

231.533 1.073 5.579 2.685 94.987 127.210 52.235 18.744 56.232

173.981 1.038 5.147 2.569 81.384 83.844 29.322 13.630 40.891

231.533 1.073 5.579 2.685 94.987 127.210 52.235 72.746 56.232

173.981 1.038 5.147 2.569 81.384 83.844 29.322 56.815 40.891

231.533 1.073 5.579 2.685 94.987 127.210 52.235 113.731 56.232

173.981 1.038 5.147 2.569 81.384 83.844 29.322 95.014 40.891

0

0

40.985 20,86

38.199 21,22

0

0

94.987 12,02 1 x 15 13,53 45,19 1x50 3.325 18.997

81.384 10,30 1 x 15 14,39 41,18 1x50 2.848 13.835

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0

Las instalaciones necesarias en estos escenarios serían: -

plantas de compostaje de la materia orgánica cuando ésta es recogida selectivamente; la capacidad de estas instalaciones es de 57.552 t/a

-

plantas de TMB, con capacidades de 231.000 t/a para FR1 y 173.981 t/a para FR2.

-

plantas para preparación de RDF, para el escenario B2, con capacidades de 94.600 t/a para FR1 y 81.300 t/a para FR2. - 63 -

-

plantas de incineración para el escenario B1, con capacidades de 94.621 t/a para FR1 y 81.300 t/a para FR2; por las características del residuo a incinerar se ha selecciona una única línea de incineración, de lecho fluido burbujeante; se considera un aumento de la inversión del 20% respecto a las líneas dobles para obtener una mayor capacidad de almacenamiento de RDF previo a la incineración.

El balance de energía de los escenarios B, que disponen de vertedero, es como se indica en la tabla, expresada en GWh/a: Tabla 47: Balance de energía para escenarios B en Macondo, en GWh/a

Producción EE Autoconsumo Compostaje Clasificación Tratamiento biológico Afino de estabilizado Preparación de RDF Incineración Exportación energía

Escenario FR1 94,60 28,41 0,00 3,94 7,64 0,75 0.00 16,08 66,19

B1 FR2 86,21 25,57 1,67 2,96 5,74 0,55 0.00 14,66 60,64

Escenario B2 FR1 FR2 0,00 0,00 13,35 11,87 0,00 1,67 3,94 2,96 7,64 5,74 0,75 0,55 0,95 0,81 1,02 0,95 -13,35 -11,87

Escenario B3 FR1 FR2 0,00 0,00 12,33 10,91 0,00 1,67 3,94 2,96 7,64 5,74 0,75 0,55 0.00 0.00 0,00 0,00 -12,33 -10,91

Las inversiones estimadas en cada uno de los escenarios se indican en la tabla: Tabla 48: Inversiones estimadas para los escenarios B en Macondo, en miles de euros

Planta compostaje Planta clasificación Planta TMB Preparación de RDF Planta incineración Inversión total

Escenario B1 FR1 FR2 0 10.465 17.294 14.158 26.316 21.545 0 0 87.127 80.507 130.736 126.675

Escenario B2 FR1 FR2 0 10.465 17.294 14.158 26.316 21.545 3.000 3.000 0 0 46.610 49.168

Escenario B3 FR1 FR2 0 10.465 17.294 14.158 26.316 21.545 0 0 0 0 43.610 46.168

Cabe hacer los mismos comentarios que para los escenarios tipo A en relación tonel factor de escala.

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Escenarios con biorreactores, (C) De la misma forma, se ha calculado el balance de materia para los escenarios que disponen de biorreactor para el aprovechamiento energético del C biodegradable de la materia orgánica; los resultados se muestran en la tabla; se ha considerado el escenario C2 como el adecuado para producir CSR de alto PCI: Tabla 49: Balance de materias para escenarios C en Macondo, en t/a

Compostaje Recuperación férricos Compost producido Residuos a vertedero TBM Pérdidas de tratamiento Recuperación Al Recuperación Fe Fracción seca a inc. PCI fracción seca

Escenario FR1 0 0 0 0

C1 FR2 57.552 432 15.546 8.719

Escenario FR1 0 0 0 0

C2 FR2 57.552 432 15.546 8.719

231.533 58.420 1.073 5.579 86.773 14,77

173.981 32.114 1.038 5.147 76.437 15,40

231.533 58.420 1.073 5.579

173.981 32.114 1.038 5.147

0

0

40.916 20,88

38.924 20,94

Incineración Carga mecánica Configuración PCI Capacidad térmica Configuración Producción de ceniza Producción escorias

86.773 10,98 1x12 14,77 3.037 17.355 10,98 1x12

76.437 9,68 1x12 15,40 2.675 15.287 9,68 1x12

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0

Biorreactor Entrada fracción metanígena Producción media de biogás Perdida masa en biorreactor

79.689 8.280 15.6%

59.246 5.102 12.90%

125.546 11.556 13.81

96.760 7.474 11.59

CSR a cementeras PCI RDF

Las instalaciones necesarias en estos escenarios C serían las siguientes: -

plantas de compostaje de la materia orgánica cuando ésta es recogida selectivamente; la capacidad de estas instalaciones es similar a las del resto de los escenarios, de 57.552 t/a referido al residuo alimentado.

-

plantas de TBM, con capacidades de 231.000 t/a para FR1 y 173.981 t/a para FR2

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referidas a alimentación de la Fracción Resto. -

plantas para preparación de CSR, para el escenario C2, con capacidades cercanas a 60,000 t/a

-

plantas de incineración para el escenario C1, con capacidades de 85.742 t/a para FR1 y 75.407 t/a para FR2; por las características del residuo a incinerar se ha selecciona una única línea de incineración, de lecho fluido burbujeante; se considera un aumento de la inversión del 20% respecto a las líneas dobles para obtener una mayor capacidad de almacenamiento de CSR previo a la incineración.

El balance de energía de los escenarios C, que disponen de biorreactor, es como se indica en la tabla, expresada en GWh/a: Tabla 50: Balance de energía para escenarios C en Macondo, en GWh/a

Producción EE Planta incineración Biorreactor Autoconsumo Compostaje Clasificación Tratamiento biológico Consumo biorreactor Preparación de CSR Incineración Exportación energía

Escenario C1 FR1 FR2 110,43 95,98 87,21 80,10 23,23 15,88 31,84 28,44 0,00 1,67 3,94 2,96 11,58 8,70 1,50 1,50 0.00 0.00 14,83 13,62 78,60 67,54

Escenario C2 FR1 FR2 35,95 19,83 35,95 18,92 0,00 3,94 11,58 3,00 0,41 0.00 17,02

19,83 16,21 1,67 2,96 8,70 2,50 0,39 0.00 3,61

Las inversiones estimadas en cada uno de los escenarios se indican en la tabla: Tabla 51: Inversión necesaria para escenarios C en Macondo, en miles de euros

Planta compostaje Planta clasificación Planta TBM Preparación de CSRF Planta incineración Biorreactor Inversión total

Escenario C1 FR1 FR2 0 10.465 7.519 6.156 30.076 24.623 0 0 87.127 73.700 11.579 9.000 124.721 114.943

Escenario C2 FR1 FR2 0 10.465 7.519 6.156 30.076 24.623 3.000 3.000 0 0 17.040 13.656 40.595 44.243

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ANALISIS DE COSTES DE LOS DISTINTOS ESCENARIOS Bases generales para el análisis de costes Se han analizado los diferentes costes de los distintos escenarios ficticios considerados, estableciendo precios actuales (especialmente de personal, energía y servicios) a los escenarios futuros; de esta forma se evitan proyecciones económicas a medio y largo plazo que pudieran estar escasamente fundadas y, en todo caso, sujetas a una gran incertidumbre; la actualización técnica de escenarios futuros sí ofrece mayores garantías y permite una mejor comparación entre formas de gestión. Debe señalarse que el objetivo del análisis es la comparación de escenarios ficticios (pero que se han seleccionado como los potencialmente adecuados a medio plazo); en ningún caso se pretende la comparación con los costes de funcionamiento de las instalaciones actuales ni mucho menos con los precios practicados por gestores. Los costes se han dividido en: -

costes de recogida, teniendo en cuenta que las cantidades recogidas como materia orgánica y como fracción resto son diferentes en FR1 y FR2 y los previos unitarios escenarios son igualmente diferentes.

-

costes de operación de las instalaciones, incluyendo los costes de personal, energía, mantenimiento, vertidos de residuos estabilizados, escorias y cenizas y el pago a cementeras por retirada de los residuos combustibles.

-

gastos de amortización del inmovilizado; dentro de estos costes no se han incluido los costes de los terrenos, que pueden ser muy variables en función de los emplazamientos; para todos los escenarios las superficies necesarias son razonablemente parecidas, en torno a 6 – 8 Has, aunque los escenarios con biorreactor pueden requerir superficies mayores; en todo caso, debe tenerse en cuenta que, desde un punto de vista de análisis de costes, los terrenos no son amortizables (no son imputables a los costes de explotación); si formarían parte del coste la preparación de los emplazamientos, que puede contemplarse dentro los gastos globales de inversión.

-

gastos de gestión, correspondiente a la remuneración del gestor de las instalaciones

Junto a los gastos, se han calculado los ingresos procedentes de la gestión de las instalaciones, concretados en la venta de la energía eléctrica excedentaria, las ventas de compost y las ventas de los materiales recuperados.

- 67 -

Costes de recogida El Estudio trata de analizar y comparar los costes de la gestión de la fracción resto; en consecuencia, los costes de la recogida selectiva de los materiales reciclables, (papel, envases ligeros y vidrio) no tienen significación en el mismo. Tampoco son relevantes los costes de las recogidas en puntos limpios, aunque una parte importante de los residuos recogidos en los mismos sea gestionada como fracción resto. No obstante, al considerar dos opciones de recogida de la materia orgánica, debe considerarse la diferencia de gastos originados cuando ésta se recoge separadamente o junto con la fracción resto. En este sentido se han realizado las siguientes consideraciones, no económicas, que tienen una gran importancia en los resultados finales: -

el coste de la recogida selectiva de la materia orgánica procedente de grandes consumidores, (RICIA), no será soportado por las unidades de gestión sino por los propios generadores.

-

el coste de la recogida selectiva de la materia orgánica de origen domiciliario será soportada, completamente, por las unidades de gestión

-

los costes de recogida de la fracción resto son soportados, íntegramente, por las unidades de gestión.

Las tres consideraciones anteriores tienen una cierta justificación ambiental, de aplicación de algunos de los principios estratégicos básicos en relación con la gestión de los residuos y de la prevención en la generación pero su aplicación, total o parcial, no condiciona los resultados ambientales de los escenarios, por lo que deben ser considerados como propuestas para el análisis. Los precios de recogida considerados se han extraído del estudio realizado por el ISR sobre Análisis Integral de la Recogida Municipal de Materiales Reciclables, (Casta Diva, 2007); teniendo en cuenta la tipología urbana de las unidades de gestión consideradas, los costes de recogida de las distintas fracciones serían: -

para la materia orgánica, recogida separadamente mediante un quinto contenedor indiscriminado, con cuatro recogidas semanales se supone un coste de recogida de 159.22 €/t

-

para la fracción resto se considera una recogida mediante contenedores de carga lateral, con seis recogidas semanales, con un coste de recogida de 82.12 €/t.

Tomando como referencia el coste de la recogida de FR2, (la fracción resto menor de las dos opciones), los mayores costes que debe ser imputados a FR1 y FR2 serían: - 68 -

-

para FR1, el mayor coste de recogida correspondiente a 115.000 t/a recogidas como fracción resto

-

para FR2, el mayor coste de la recogida de la materia orgánica de origen domiciliario (43,597 t/a recogidas de forma separada); como se ha indicado, la recogida de la materia orgánica procedente de RICIA no sería imputada a los costes de la unidad de gestión.

Si no se considerasen diferencias en la imputación del coste de la recogida selectiva de la materia orgánica, imputando ambas a los costes de la unidad de gestión, los costes obtenidos para FR2 (que se detallan más adelante) se incrementarían en 11.36 millones de euros, equivalentes a 24.59 €/t de FR generada; este incremento se produce en todos los escenarios analizados y para cualquiera de las unidades de gestión. Como se indicado, si tiene una gran trascendencia la decisión de que la recogida selectiva de la materia orgánica de los grandes productores sea sufragada por los propios productores; aunque se trata de una clara decisión política no cabe duda que la posición establecida para el análisis es congruente con numerosos principios de gestión de residuos.

- 69 -

Coste de operación Gastos de personal Se han analizado, para cada escenario, las necesidades normales de personal propio para el adecuado funcionamiento de las instalaciones, sin incluir personal de mantenimiento. En la tabla se indica el personal necesario y los costes unitarios de cada categoría; en cada escenario se ha señalado, separadamente, el personal necesario y su asignación orgánica aproximada; a partir de esta tabla se calculan los costes de personal directo dentro de cada escenario. Tabla 52: Necesidades de personal en cada escenario, para Mágina A1

Gerencia Gerente Adjunto Secretaria Operaciones Jefe Explotación Jefe Planta Inciner. Jefe Planta MB/BM Jefes Turno Panelistas Operadores inciner. Operador compost Operadores MB/BM Recepción Polivalentes Jefe Mantenimiento Administración Administrador Administrativos Guardas Laboratorio Jefe Laboratorio Analistas Total

A2

A3

B1

B2

B3

C1

C2

100 85 30

1 1 2

1 1 2

1 1 2

1 1 2

1 1 2

1 1 2

1 1 2

1 1 2

1 1 2

1 1 2

1 1 2

1 1 2

1 1 2

1 1 2

1 1 2

1 1 2

80 65 60 42 34 32 32 32 34 25 65

1 1 1 5 10 10 0 0 8 5 1

1 1 1 5 10 10 3 0 8 5 1

1 1 1 5 10 10 0 8 8 5 1

1 1 1 5 10 10 3 8 8 5 1

1 1 1 5 10 10 0 8 8 5 1

1 1 1 5 10 10 3 8 8 5 1

1 1 1 5 10 10 0 8 8 5 1

1 1 1 5 10 10 3 8 8 5 1

1 0 1 5 5 0 0 8 8 5 1

1 0 1 5 5 0 3 8 8 5 1

1 0 1 5 5 0 0 8 8 5 1

1 0 1 5 5 0 3 8 8 5 1

1 1 1 5 10 10 0 8 8 5 1

1 1 1 5 10 10 3 8 8 5 1

1 0 1 5 5 0 0 8 8 5 1

1 0 1 5 5 0 3 8 8 5 1

70 30 25

1 3 5

1 3 5

1 3 5

1 3 5

1 3 5

1 3 5

1 3 5

1 3 5

1 3 5

1 3 5

1 3 5

1 3 5

1 3 5

1 3 5

1 3 5

1 3 5

55 30

1 4 60

1 4 63

1 4 68

1 4 71

1 4 68

1 4 71

1 4 68

1 4 71

1 4 52

1 4 55

1 4 52

1 4 55

1 4 68

1 4 71

1 4 52

1 4 55

Se ha previsto una plantilla para el trabajo continuo de todas las instalaciones, pero con funcionamiento integrado dentro de la misma localización física; si alguna de las instalaciones estuviese situada en emplazamientos diferente sería necesaria la duplicación de algunos puestos de trabajo, perdiendo parte de las sinergias de la explotación conjunta.

- 70 -

Para la unidad de gestión de 600.000 habitantes, (Macondo), las necesidades de personal serían como se indica en la tabla: Tabla 53: Necesidades de personal en cada escenario, para Macondo A1

Gerencia Gerente Adjunto Secretaria Operaciones Jefe Explotación Jefe Planta Inciner. Jefe Planta MB/BM Jefes Turno Panelistas Operadores inciner. Operador compost Operadores MB/BM Recepción Polivalentes Jefe Mantenimiento Administración Administrador Administrativos Guardas Laboratorio Jefe Laboratorio Analistas Total

A2

A3

B1

B2

B3

C1

C2

100 85 30

1 1 1

1 1 1

1 1 1

1 1 1

1 1 1

1 1 1

1 1 1

1 1 1

1 1 1

1 1 1

1 1 1

1 1 1

1 1 1

1 1 1

1 1 1

1 1 1

80 65 60 42 34 32 32 32 34 25 65

1 1 1 5 5 10 0 0 8 5 1

1 1 1 5 5 10 3 0 8 5 1

1 1 1 5 5 10 0 8 8 5 1

1 1 1 5 5 10 3 8 8 5 1

1 1 1 5 5 10 0 8 8 5 1

1 1 1 5 5 10 3 8 8 5 1

1 1 1 5 5 10 0 8 8 5 1

1 1 1 5 5 10 3 8 8 5 1

1 0 1 5 5 0 0 8 8 5 1

1 0 1 5 5 0 3 8 8 5 1

1 0 1 5 5 0 0 8 8 5 1

1 0 1 5 5 0 3 8 8 5 1

1 1 1 5 5 10 0 8 8 5 1

1 1 1 5 5 10 3 8 8 5 1

1 0 1 5 5 0 0 8 8 5 1

1 0 1 5 5 0 3 8 8 5 1

70 30 25

1 3 5

1 3 5

1 3 5

1 3 5

1 3 5

1 3 5

1 3 5

1 3 5

1 3 5

1 3 5

1 3 5

1 3 5

1 3 5

1 3 5

1 3 5

1 3 5

55 30

1 3 53

1 3 56

1 3 61

1 3 64

1 3 61

1 3 64

1 3 61

1 3 64

1 3 50

1 3 53

1 3 50

1 3 53

1 3 61

1 3 64

1 3 50

1 3 53

Como puede observarse, existe una ligera disminución del número de personas asignadas directamente al funcionamiento de la planta de incineración, que se traducen una ligera disminución el coste de personal.

Gastos de combustibles Se incluyen en este apartado los gastos de combustible usado por la maquinaria asociada a la operación de la instalación que no pueda ser operada con electricidad. También se incluye el coste de combustible para la puesta en marcha de las instalaciones de incineración tras la parada anual para mantenimiento. Se ha estimado un coste de 150.000 €/a para los escenarios que tienen plantas de incineración, con independencia de su tamaño y del tipo de hornos y 50,000 €/a para los escenarios que no disponen de plantas de incineración.

- 71 -

Gastos de energía eléctrica Cubriría los suministros de energía distintos del consumo directamente imputable a los propios procesos, especialmente en los periodos de puesta en marcha de las instalaciones. Se establece un importe anual proporcional a la potencia térmica de las plantas de incineración y a la capacidad de las plantas de tratamiento biológico; como referencia se establece un coste de 60,000 €/año para las plantas de incineración y 30,000 €/a para el TMB o TBM de mayor tamaño.

Gastos de mantenimiento Se suponen proporcionales a la inversión en inmovilizado, según el siguiente baremo: -

300.000 €/a como material fungible, para todas las instalaciones

-

2% anual de la inversión en equipos

-

1% anual de la inversión en obra civil

Estos gastos de mantenimiento incluyen el personal necesario, salvo el de supervisión; los gastos de personal no incluyen asignación para personal de mantenimiento.

Gastos de reactivos Cubren los costes de carbón activo y otros reactivos para la depuración de los gases de las plantas de incineración y los tratamientos de aire de las plantas de tratamiento biológico. En cada escenario son proporcionales a la capacidad térmica de la planta de incineración y a las emisiones de gases de las plantas de tratamiento biológico, que determinan los caudales de gases a tratar; el coste de referencia para las plantas de incineración es de 800,000 €/a mientras que para los TMB es de 300,000 €/a.

Vertido de ceniza Se ha supuesto un coste de 100 €/t de ceniza producida, con independencia de que, a corto plazo, es posible el reciclado total de la misma a coste nulo o considerablemente menor que el indicado ahora. El coste incluye la gestión externa de la ceniza o, alternativamente, el coste interno de tratamiento y el traslado de ceniza tratada a vertederos de residuos inertes. - 72 -

Gestión y vertido de escorias de incineración Se ha supuesto un coste de 10 €/t de escorias, teniendo en cuenta que serán recicladas en su casi totalidad; el coste indicado cubre el secado, acondicionado y transporte hasta los puntos de reciclado; alternativamente, sería el precio, en las instalaciones, para su vertido como residuos inertes.

Vertido de residuos estabilizados Se supone un coste neto, en las instalaciones, de 40 €/t de residuo depositado, tanto procedente de rechazos de compostaje como de cualquier otra corriente de las instalaciones; este precio se entiende para residuos estabilizados y secos, (entre 20 y 30% de humedad, según la instalación), situados en las plantas de tratamiento. Se entiende que este precio cubre la totalidad de los costes originados en el vertedero y el transporte de los mismos desde la planta de tratamiento. Para considerar diferentes situaciones de precios, que podrían ser muy distintos en función de los emplazamientos, para cada escenario se ha analizado los costes finales para distintos precios de vertido, entre 20 y 60 €/t. Cuando se analiza la diferencia entre el precio de vertido asumido en el Estudio y los reales de los vertederos actuales debe tenerse en cuenta que las características exigibles a los vertederos podrían no ser las mismas; la diferencia principal es que los vertederos contemplados en el Estudio recibirán residuos completamente estabilizados. En todo caso, las comparaciones se realizan para el precio señalado de 40 €/t, que puede ser un coste medio para España, aunque en un horizonte temporal medio parece realmente bajo.

Gestión de las enmiendas orgánicas para usos poco exigentes En los escenarios con estabilización, tipo B, el residuo estabilizado se someta a un proceso de afino, de forma que una parte pueda ser aprovechada como enmienda orgánica para usos poco exigentes, (relleno de canteras, recubrimientos de laderas o taludes de grandes obras públicas, recubrimiento de vertederos, etc.) Estas enmiendas no son aplicadas a suelos agrícolas, con independencia de que se cumplan los requisitos mínimos de calidad de productos fertilizantes, por lo que el uso debe ser considerado también como una desviación del vertedero. A diferencia de los residuos destinados a vertedero, la garantía de esta desviación estará

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muy condicionada localmente por las necesidades de estos usos alternativos, cuando estén establecidos; en cualquier caso, el residuo puede ser depositado también en vertederos. A efectos del cálculo de costes se ha supuesto que el residuo clasificado y destinado a enmienda orgánica para usos poco exigentes será retirado de las instalaciones de gestión abonándose un canon equivalente al 25% del precio del vertedero, en concepto de gastos de transporte.

Pago a cementeras por retirada de RDF o CSR Las cementeras suelen establecer un canon por retirada de los combustibles alternativos; estos precios pueden estar referidos al coste evitado por menor vertido y a la calidad del combustible, expresada fundamentalmente en función del PCI y de la humedad. En la actualidad no existe ninguna referencia, en España, por la escasa implantación de esta forma de gestión para residuos urbanos o sus derivados; por las referencias de otros países se ha estimado un coste de 30 €/t, incluyendo el transporte hasta las instalaciones cementeras. Se ha considerado el mismo coste para los CSR y para los RDF, ya que el precio de retirada estará relacionado a la calidad del combustible.

Seguros Se ha estimado una prima de seguro que cubra las inversiones de las instalaciones y los riesgos industriales más importante; el coste anual de la misma se estima en el 0.2% de la inversión total del escenario. Este seguro no cubre los riesgos ambientales ni las obligaciones financieras establecidas en la Ley de Responsabilidad Ambiental, que aún no están suficientemente definidos; todas las instalaciones de tratamiento estarán incluidas dentro del ámbito de aplicación de la Ley.

Gastos generales Se estiman en un 10% de los gastos de operación señalados más arriba, (personal, combustibles, energía, mantenimiento, etc.); cubren todos los gastos de operación no imputados directamente en los epígrafes anteriores.

- 74 -

Amortización del inmovilizado El total de la inversión necesaria, sin incluir los costes de los terrenos, se amortiza en periodos razonables, en relación con la vida de las instalaciones. Se calcula una tasa anual constante de amortización, con un interés del 5,5 % pero con dos periodos distintos de amortización: -

12 años para las inversiones en equipos e ingeniería

-

20 años para las inversiones en obra civil.

Con los datos anteriores, las amortizaciones anuales de cada escenario serían: -

11.603 % de la inversión en equipos e ingeniería

-

8.368 % de la inversión en obra civil.

Incluye los costes financieros para afrontar las inversiones, asumiendo una financiación externa completa.

Gastos de gestión Se ha incluido el coste de la remuneración el gestor de las instalaciones, con independencias de que sea la propia unidad de gestión o una entidad distinta; este coste es independiente de la amortización de las inversiones que el gestor deba realizar para el funcionamiento de las instalaciones; se ha supuesto un coste del 6% del coste total de operación, excluyendo la recogida y las venta de materiales reciclables y energía.

Ingresos Se refieren, fundamentalmente, a la venta de energía excedentaria, del compost producido y a la de materiales recuperados para reciclado. Para la venta de energía se ha calculado un precio neto de 0.057 €/kWh, que es el precio vigente en la actualidad. La energía deficitaria, distinta de la señalada en los costes de operación, se adquiere a 0.084 €/kWh. El precio neto de venta de compostaje ha estimado en 7 €/t y se supone la venta de la totalidad del compost producido En relación con los materiales recuperados, se establecen los siguientes precios netos de venta: 102 €/t de chatarra de aluminio, 59 €/t de chatarra férrica y 150 €/t de plástico.

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Resumen de costes para distintos escenarios para Mágina. Costes para los Escenarios A: En la tabla se resumen los costes de gestión de los escenarios que no cuentan con vertedero, (Escenarios A) Tabla 54: Resumen de costes en los Escenarios A, para Mágina, en miles de euros

Costes de recogida Coste de operación Personal Combustibles Energía eléctrica Mantenimiento Reactivos Vertido ceniza Gestión de escorias Vertido estabilizado Seguros Gastos generales Amortización Costes de gestión Ingresos de explotación Venta de materiales Venta de compost Venta energía Costes totales Coste unitario FR (€/t)

A1 FR1 9.452 11.806 2.242 150 75 4.334 967 1.555 889 0 521 1.073 28.093 708 14.256 1.682 0 12.574 35.803 77,32

FR2 6.942 11.233 2.338 150 60 3.974 800 1.157 562 698 474 1.021 25.582 674 12.090 1.641 218 10.232 32.340 69,84

A2 FR1 9.452 12.053 2.498 150 101 4.512 1.283 1.190 680 0 544 1.096 29.335 723 10.734 1.682 0 9.052 40.829 88,17

FR2 6.942 11.826 2.594 150 80 4.301 1.000 950 462 698 516 1.075 27.867 710 10.307 1.641 218 8.449 37.037 79,98

A3 FR1 9.452 12.571 2.498 150 148 4.693 1.542 1.165 666 0 567 1.143 30.590 754 11.686 877 0 10.808 41.682 90,01

FR2 6.942 12.401 2.594 150 122 4.594 1.151 950 461 698 554 1.127 29.900 744 10.513 870 218 9.425 39.474 85,24

Los costes de incineración sin pretratamiento biológico previo son menores que los de incineración de RDF y éstos a su vez son inferiores a los de incineración de CSR; aproximadamente la mitad de la diferencia se justifica por la diferencia de los costes de amortización de las diferentes instalaciones pero también por la disminución de venta de energía eléctrica, ya que, como se ha indicado, los tratamientos de estabilización, (temporal o definitiva), suponen una reducción importante de la energía primaria de los residuos destinados a incineración. Esta tendencia puede apreciarse mucho más claramente por la disminución de los ingresos por venta de energía eléctrica de los escenarios A2 y A3 en relación con el escenario A1.

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Costes para los Escenarios B: En la tabla se resumen los costes de gestión de los escenarios en los que se dispone de vertedero, con depósito parcial o total de la fracción resto estabilizada, incluyendo también la gestión de la totalidad de enmienda orgánica fuera de los vertederos. Se ha considerado el escenario B2, de estabilización y preparación de RDF para cementeras, con condiciones especiales de calidad. Tabla 55: Resumen de costes en los Escenarios B, para Mágina, en miles de euros

Costes de recogida Coste de operación Personal Combustibles Energía eléctrica Mantenimiento Reactivos Vertido ceniza Gestión de escorias Vertido estabilizado Gestión enmienda org. Canon a cementeras Seguros Gastos generales Amortización Costes de gestión Ingresos de explotación Venta de materiales Venta de compost Venta energía Costes totales Coste unitario FR (€/t)

B1 FR1 9.452 13.167 2.498 150 91 3.914 1.170 661 378 1.510 1.132 0 466 1.197 25.168 790 9.571 1.682 0 7.889 39.007 84,24

FR2 6.942 12.514 2.594 150 70 3.779 884 569 276 1.788 818 0 449 1.138 24.227 751 9.096 1.641 218 7.238 35.336 76,31

B2 FR1 9.452 15.404 1.943 50 46 1.631 532 0 1.070 5.790 1.132 2.459 172 1.400 9.266 924 14 1.682 0 -1.668 35.989 77,72

FR2 6.942 14.005 2.039 50 30 1.695 300 0 861 5.232 818 2.292 180 1.273 9.715 840 363 1.641 218 -1.495 32.029 69,17

B3 FR1 9.452 15.934 1.943 50 46 1.553 532 0 0 9.068 1.132 0 162 1.449 8.727 956 186 1.682 0 -1.496 34.883 75,33

FR2 6.942 14.643 2.039 50 30 1.618 300 0 0 8.288 818 0 170 1.331 9.175 879 524 1.641 218 -1.334 31.114 67,19

Puede observarse que los costes de los escenarios B2.1 y B3 son prácticamente iguales, lo que significa que el canon de retirada de RDF por parte de las cementeras equivale al coste evitado del escenario B3, al reducir el vertido. Por otra parte la diferencia entre los costes de FR1 y FR2 dentro del mismo escenario se ha reducido a la mitad de la diferencia en los escenarios A; esto se justifica porque ahora el grado de aprovechamiento energético de ambas fracciones es muy similar. Debe tenerse en cuenta que el coste medio de vertido, (estabilizado + enmiendas) se ha reducido considerablemente, por la utilización de la enmienda a un coste muy inferior al de vertido. - 77 -

Costes para los Escenarios C: Depósito parcial o total en biorreactores En la tabla se resumen los costes de gestión de los escenarios en los que se dispone de biorreactores, para la recuperación energética del biogás procedente del C biodegradable. Tabla 56: Resumen de costes en los Escenarios C para Mágina, en miles de euros

Costes de recogida Coste de operación Personal Combustibles Energía eléctrica Mantenimiento Reactivos Vertido ceniza Gestión de escorias Vertido estabilizado Canon a cementeras Seguros Gastos generales Amortización Costes de gestión Ingresos de explotación Venta de materiales Venta de compost Venta energía Costes totales Coste unitario FR (€/t)

C1 FR1 9.452 17.665 2.498 150 133 4.209 1.235 607 347 6.375 0 504 1.606 27.224 1.060 10.231 877 0 9.354 45.171 97,55

FR2 6.942 15.932 2.594 150 107 4.009 915 535 260 5.434 0 479 1.448 25.833 956 9.224 877 218 8.130 40.438 87,33

C2 FR1 9.452 12.664 1.943 50 83 1.969 595 0 0 5.022 2.455 215 1.151 11.620 760 2.806 877 0 1.929 32.644 70,50

FR2 6.942 11.803 2.039 50 62 1.920 327 0 0 4.567 2.335 209 1.073 11.280 708 1.831 877 218 736 29.810 64,38

El resultado económico de estos escenarios debe ser valorado con precaución, por las razones ya indicadas anteriormente, de escasa representatividad de casos reales. Los costes del Escenario C1 son los más elevados de todos los analizados, por el incremento de la inversión necesaria, ya que se trata del Escenario más complejo, con participación de diferentes tecnologías; esto tiene su reflejo en los costes de operación y en la amortización. El escenario C2, correspondiente a la producción de CSR y su utilización en cementeras, ofrece las ventajas económicas derivadas de la no inversión, (menores costes de operación y amortización), pero adolece de la escasa seguridad estratégica derivada de la utilización de instalaciones cuya finalidad y planificación estratégica son completamente distintas e independientes de la gestión de residuos.

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Resumen de costes para distintos escenarios para Macondo Costes para los Escenario A: En la tabla se resumen los costes de gestión de los escenarios que no cuentan con vertedero Tabla 57: Resumen de costes en los Escenarios A para Macondo, en miles de euros

Costes de recogida Coste de operación Personal Combustibles Energía eléctrica Mantenimiento Reactivos Vertido ceniza Gestión de escorias Vertido estabilizado Seguros Gastos generales Amortización Gastos de gestión Ingresos de explotación Venta de materiales Venta de compost Venta energía Costes totales Coste unitario FR (€/t)

A1 FR1 4.726 7.494 2.012 150 70 2.581 484 778 444 0 294 681 15.886 749 7.128 841 0 6.287 21.728 93,84

FR2 3.471 7.369 2.108 150 60 2.491 400 578 281 349 283 670 15.256 737 6.045 820 109 5.116 20.787 89,78

A2 FR1 4.726 8.086 2.268 150 106 2.911 644 595 340 0 337 735 18.186 809 5.382 841 0 4.541 26.425 114,13

FR2 3.471 7.880 2.364 150 80 2.704 500 476 231 349 310 716 16.739 788 5.160 820 109 4.231 23.718 102,44

A3 FR1 4.726 8.437 2.268 150 153 3.055 773 583 333 0 356 767 19.188 844 5.843 439 0 5.404 27.352 118,14

FR2 3.471 8.221 2.364 150 122 2.875 576 475 231 349 332 747 17.930 822 5.256 435 109 4.713 25.188 108,79

Además de los comentarios ya establecidos para este escenario en la unidad de gestión de 1.200.000 habitantes, la comparación entre escenarios similares de diferentes unidades de gestión con tamaños muy diferentes indica que: -

los costes unitarios siguen la misma pauta de crecimiento: la incineración directa es la opción menos cara y el coste aumenta para la incineración de RDF y de CSR.

-

los costes unitarios son mayores cuanto menor es el tamaño de la instalación; el factor de escala es muy importante, tanto en los costes de amortización de las inversiones como en los costes de operación, que tienen una importante componente de costes; este efecto es mucho más importante en las plantas de incineración, en las que una parte muy importante de las mismas es casi constante y no depende de la capacidad mecánica o térmica de la planta.

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Costes para los Escenario B: Depósito parcial o total en vertedero, tras estabilización En la tabla se resumen los costes de gestión de los escenarios en los que se dispone de vertedero, con depósito parcial o total de la fracción resto estabilizada. Tabla 58: Resumen de costes en los Escenarios B, para Macondo, en miles de euros

Costes de recogida Coste de operación Personal Combustibles Energía eléctrica Mantenimiento Reactivos Vertido ceniza Gestión de escorias Vertido estabilizado Gestión enmienda org. Canon a cementeras Seguros Gastos generales Amortización Gastos de gestión Ingresos de explotación Venta de materiales Venta de compost Venta energía Costes totales Coste unitario FR (€/t)

B1 FR1 4.726 8.958 2.268 150 96 2.875 588 332 190 750 562 0 332 814 14.112 896 4.614 841 0 3.773 23.328 100,76

FR2 3.471 8.632 2.364 150 75 2.770 443 285 138 894 409 0 319 785 13.674 863 4.386 820 109 3.456 21.561 93,12

B2 FR1 4.726 8.419 1.883 50 46 1.022 267 0 0 2.910 562 1.230 93 765 5.031 842 -280 841 0 -1.121 19.794 85,49

FR2 3.471 7.880 1.979 50 30 1.062 150 0 0 2.621 409 1.146 98 716 5.307 788 -68 820 109 -997 17.976 77,64

B3 FR1 4.726 9.262 1.883 50 46 976 267 0 0 4.549 562 0 87 842 4.707 926 -194 841 0 -1.035 19.817 85,59

FR2 3.471 8.663 1.979 50 30 1.016 150 0 0 4.149 409 0 92 788 4.983 866 12 820 109 -917 17.971 77,62

Como en el caso anterior, los costes de los escenarios que incluyen la incineración son mucho más elevados, por el factor de escala de esta instalaciones. Sin embargo, este factor es considerablemente menor, (y también las inversiones) en los escenarios con vertederos, que ven que los costes se amortiguan considerablemente, con menos diferencias; este hecho está también potenciado por el factor de reducción del precio del vertido, al considerar el uso de enmiendas orgánicas para usos no exigentes a un precio muy inferior que al de vertido.

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Costes para los Escenario C: Depósito parcial o total en biorreactores En la tabla se resumen los costes de gestión de los escenarios en los que se dispone de biorreactores, para la recuperación energética del biogás procedente del C biodegradable. Tabla 59: Resumen de costes en los Escenarios C, para Macondo, en miles de euros

Costes de recogida Coste de operación Personal Combustibles Energía eléctrica Mantenimiento Reactivos Vertido ceniza Gestión de escorias Vertido estabilizado Canon a cementeras Seguros Gastos generales Amortización Gastos de gestión Ingresos de explotación Venta de materiales Venta de compost Venta energía Costes totales Coste unitario FR (€/t)

C1 FR1 4.726 11.033 2.268 150 133 2.885 619 304 174 3.188 0 310 1.003 14.713 1.103 4.919 439 0 4.480 26.011 112,34

C2 FR2 3.471 10.028 2.364 150 102 2.621 458 268 153 2.719 0 281 912 13.379 1.003 4.393 435 109 3.850 22.940 99,08

FR1 4.726 10.372 1.883 50 83 1.193 299 0 0 5.022 1.227 81 943 6.221 1.037 1.409 439 0 970 21.443 92,61

FR2 3.471 9.393 1.979 50 62 1.197 164 0 0 4.219 1.168 88 854 6.250 939 750 435 109 206 19.774 85,40

De nuevo se repite el mismo hecho comentado en el punto anterior; el factor de escala encarece considerablemente la solución de incineración, C1, mientras que el bajo precio del vertedero favorece el escenario C2, independizando, relativamente, los costes de gestión de la capacidad de la instalación.

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Comparación de costes en los distintos escenarios En la tabla se resumen los costes de gestión de cada uno de los escenarios analizados: Tabla 60: Resumen de costes de gestión, por escenarios, en €/t de FR Escenario MAGINA MACONDO

A1

A2

A3

B1

B2

FR1

77,32

88,17

90,01

84,24

FR2

69,84

79,98

85,24

76,31

FR1

93,84

114,13

118,14

100,76

FR2

89,78

102,44

108,79

93,12

B3

C1

C2

77,72

75,33

97,55

70,50

69,17

67,19

87,33

64,38

85,49

85,59

112,34

92,61

77,64

77,62

99,08

85,40

En la gráfica se muestran los costes de gestión de los diferentes escenarios analizados, para las dos unidades de gestión 140,00 MAG-FR1

MAG-FR2

MAC-FR1

MAC-FR2

120,00

100,00

€/t

80,00

60,00

40,00

20,00

0,00 A1

A2

A3

B1

B2

B3

C1

C2

Escenarios

Los comentarios principales son: -

la recogida selectiva de materia orgánica, en las condiciones de costes establecidas, no supone un incremento del coste de gestión; sin embargo, el cambio de las mismas (obligación de asumir el coste de la recogida selectiva de la materia orgánica de RICIA por parte de la unidad de gestión) alteraría de forma muy importante el coste total, haciendo que los costes de FR2 se incrementen en casi 25

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€/t, que los haría 20 €/t superiores a los de los escenarios sin recogida selectiva de materia orgánica. -

los escenarios más realistas dependen de la posibilidad de incinerar parte de la fracción resto, con un tratamiento mecánico previo, que incremente la recuperación material ya obtenida con la recogida selectiva: -

si esta posibilidad existe, el coste del escenario A1 es el menor, por lo que no tiene sentido económico ningún tratamiento de estabilización o secado de la fracción resto; esta conclusión es independiente de la recogida selectiva de materia orgánica.

-

los escenarios A2 y A3 tienen una escasa justificación económica y ambiental, ya que en ambos casos se produce una reducción de la energía primaria de los residuos, con una menor recuperación energética, al tiempo que se aumentan los costes como consecuencia de las inversiones.

-

existe una marcada diferencia entre los costes de los escenarios A2, A3 y B1 en relación con su capacidad; una gran parte de la misma está relacionada con la amortización de las instalaciones de incineración, (con un mayor coste específico cuanto menor es el tamaño de la instalación) pero también es importante señalar que los escenarios A2, A3 y B1 son progresivamente menos eficientes, desde el punto de vista energético.

-

si la incineración no es viable, por diferentes causas, el vertido completo, tras la estabilización biológica, (B3) parece la solución más adecuada, desde el punto de vista económico; los costes son ligeramente inferiores a los de incineración tras recuperación material, A1, pero una parte de la diferencia debe ser imputada a la bonificación indirecta del coste de vertido, por la utilización potencial de la enmienda orgánica; este uso debe ser determinado en cada caso y puede conducir a costes iguales o superiores a los de la incineración.

-

la dependencia de los costes de escenarios B y C con los precios de vertedero son muy importantes, especialmente en los primeros; un incremento del precio de vertido puede suponer un coste mayor de estos escenarios frente al de A1.

-

el vertedero de balas ofrece algunas ventajas fundamentalmente estratégicas, ya que permite el aprovechamiento de infraestructuras existente o fácilmente adaptables a costes parecidos a los del vertido completo; el incremento de coste, a corto plazo, es relativamente pequeño y se compensa con la mayor capacidad de los vertederos, aunque la ventaja fundamental es de tipo estratégico y social, mas que económico.

- 83 -

-

los escenarios de tipo C dan lugar a los costes superiores, pero en el análisis no se ha tenido en cuenta la potencialidad de recuperación energética de los residuos estabilizados; sin embargo, como esta recuperación sólo es posible mediante instalaciones de incineración, este aprovechamiento vincularía, indirectamente, estos escenarios con los de tipo A, incrementando los costes para alcanzar, en el mejor caso, los rendimientos del escenario A1; por esto, el análisis debe orientarse hacia el depósito en vertedero del residuo estabilizado del biorreactor.

-

los escenarios basados en la utilización de RDF o CSR en cementeras, (B2 y C2) presentan unos costes ligeramente superiores a los de vertido, especialmente tras la clasificación para obtener combustibles de alto PCI; para estos escenarios se ha supuesto que las cementeras realizan la retirada completa y simultánea de toda la producción de CSR/RDF; esto implica que en el entorno de las plantas de gestión de residuos deberían existir plantas cementeras autorizadas para la utilización de estos combustibles y la utilización en la mismas de otros combustibles alternativos. La fabricación de clínker permite una sustitución máxima del 40% de la energía primaria del coque por CSR o RDF, realizando la sustitución del combustible en los precalcinadores del horno de clínker y no en el quemador principal. El consumo medio estimado de coque es 140 kg/t de clínker; por tanto la sustitución máxima será en torno a 50 kg/t en ausencia de cualquier otro combustible alternativo que sea alimentado en los precalentadores del horno. La producción de clínker necesaria para absorber la totalidad de CSR o RDF producido en cada escenario, en ausencia de otros residuos potencialmente valorizables, sería como se indica en la tabla: Tabla 61: Balance de RDF/CSR en escenarios B2 y C2 de Mágina

Producción de RDF/CSR (t/a) Coque equivalente (t/a) Clínker necesario (Mt/a)

B2 FR1 81.969 65.764 1.31

FR2 76.398 62.353 1.24

C2 FR1 81.833 65.718 1.31

FR2 77.847 62.697 1.25

Como se observa, sería necesario disponer de instalaciones de clínker con capacidad superior a 1.2 Mt/a, en ausencia de otros combustibles alternativos.

- 84 -

Influencia de los costes de vertedero La legislación vigente obliga a que los precios de deposito en vertederos incluyan la totalidad de los gastos en los que incurren los gestores como consecuencia del uso de esta forma de eliminación de los residuos, incluyendo los costes posteriores al final de la vida útil de los mismos, durante un periodo que debe prolongarse, al menos, durante 30 años pero que puede prolongarse durante un tiempo superior. Este estos costes deberán incluirse algunos cuya definición no está aún suficientemente afinada, como los derivados de la responsabilidad medioambiental y de las exigencias crecientes en relación con el vertido y sus efectos derivados. La única forma de poder acotar estos costes es restringiendo progresivamente el depósito en vertedero de los residuos biodegradables no estabilizados, presumiblemente mucho más allá de lo establecido en la Directiva de vertido y en el Real Decreto 1481/2001. En la actualidad existe una gran dispersión en los precios de vertido, que en numerosos casos se debe a la no imputación de algunos costes que legalmente deberían ser incluidos. Sin embargo, es probable que en el futuro pueda seguir manteniéndose un abanico amplio de precios, no ya por la imputación parcial de gastos sino porque las condiciones de los residuos previas al vertido permitan reducir los gastos de los vertederos. En todo caso, por diferentes razones, interesa desglosar los costes de gestión de la fracción resto, calculados anteriormente, de forma que sea fácil recalcular el coste cuando los precios de depósito en vertedero se aparten de los 40 €/t, que se han señalado como precio base. El uso de vertedero en cada escenario es distinto, por lo que la repercusión del precio de vertido será también diferente: -

en los escenarios A, que tienen en común la ausencia de vertederos, la participación del vertido es muy escasa, limitada a los rechazos del afino de compost cuando existe recogida selectiva de materia orgánica, escenarios FR2; en estos escenarios no se ha considerado el vertido de escorias de las plantas de incineración, aunque el coste de gestión de las mismas esté referenciado al precio de vertedero.

-

en los escenarios B, basados en la utilización del vertedero para recibir al menos parte de los residuos estabilizados, la influencia del coste de vertido es considerablemente más importante; esta influencia debe extenderse a los costes de gestión de las enmiendas orgánicas para usos no exigentes, ya que además de estar referenciadas a los costes de vertido, no es garantizable que la totalidad de la generación de enmiendas pueda ser utilizada fuera de los vertederos. - 85 -

-

en los escenarios C, basados en la utilización de biorreactores, el coste de vertido es también importante, ya que se asume que el residuo estabilizado obtenido tras el tratamiento en el biorreactor debe ser depositado en vertedero.

Se ha recalculado el coste de gestión en cada uno de los escenarios suponiendo precios de vertederos de 60 €/t y 20 €/t; el coste para cualquier valor del coste de vertido puede ser calculado fácilmente mediante extrapolación o interpolación lineales a partir de los costes señalados. En las tablas se reflejan, para cada escenario y fracción, los costes para diferentes precios de vertido. Tabla 62: Variación de costes de gestión con precio de vertido, para Mágina (€/t)

Coste para Cver = 60 €/t Coste para Cver = 40 €/t Coste para Cver = 20 €/t

A1 FR1 77,32 77,32 77,32

FR2 70,59 69,84 69,09

A2 FR1 FR2 88,17 80,73 88,17 79,98 88,17 79,23

A3 FR1 FR2 90,01 86,00 90,01 85,24 90,01 84,49

Coste para Cver = 60 €/t Coste para Cver = 40 €/t Coste para Cver = 20 €/t

B1 87,09 84,24 81,38

79,12 76,31 73,50

B2 85,19 75,70 77,72 69,17 70,24 62,64

B3 86,34 77,02 75,33 67,19 64,32 57,36

Coste para Cver = 60 €/t Coste para Cver = 40 €/t Coste para Cver = 20 €/t

C1 FR1 104,43 97,55 90,66

FR2 93,19 87,33 81,46

C2 FR1 FR2 92,19 81,84 81,34 72,73 70,50 63,62

Como puede observarse, los costes finales de los escenarios A son prácticamente independientes del precio de vertido; únicamente tienen alguna ligera variación por la influencia del vertido de los rechazos de compostaje en el caso de FR2. En el caso de los escenarios B las diferencias son mucho más importantes, por el mayor uso de los vertederos; estas diferencias pueden llegar hasta más de 20 €/t cuando el precio de vertedero varía desde 20 a 60 €/t; (la repercusión en el coste llega hasta el 50% del incremento del coste de vertedero). Los escenarios de tipo C tiene el mismo comportamiento que los de tipo B, ya que el residuo estabilizado del biorreactor es un porcentaje muy elevado de la fracción resto. De la misma forma se han determinado los coeficientes para la unidad de gestión de Macondo:

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Tabla 63: Variación de costes de gestión con precio de vertido, para Macondo (€/t) FR2 90,53 89,78 89,03

A2 FR1 FR2 114,13 103,19 114,13 102,44 114,13 101,68

A3 FR1 FR2 118,14 109,54 118,14 108,79 118,14 108,04

Coste para Cver = 60 €/t Coste para Cver = 40 €/t Coste para Cver = 20 €/t

B1 123,33 114,17 120,49 111,36 117,66 108,55

B2 77,13 72,31 67,86 64,11 58,59 55,92

B3 81,14 75,93 70,10 66,09 59,06 56,24

Coste para Cver = 60 €/t Coste para Cver = 40 €/t Coste para Cver = 20 €/t

C1 136,23 119,34 129,35 113,46 122,47 107,59

C2 103,46 94,52 92,61 85,40 81,77 76,29

Coste para Cver = 60 €/t Coste para Cver = 40 €/t Coste para Cver = 20 €/t

A1 FR1 93,84 93,84 93,84

Los comentarios serían los mismos que los realizados para la otra unidad de gestión, teniendo en cuenta la proporcionalidad de los costes en relación con el vertido.

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ANALISIS DE ECOEFICIENCIA

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Objetivo del análisis de ecoeficiencia El objetivo fundamental de este análisis es evaluar los impactos ambientales derivados de cada uno de los escenarios de gestión de la fracción resto, en los que intervienen diferentes procesos. Debe recordarse que más que un análisis de los valores absolutos, siempre discutibles en estos análisis de ciclos de vida, se pretende una comparación entre los diferentes escenarios, utilizando herramientas analíticas contrastadas, como el software Umberto® de IFEU. Precisamente por tratarse de comparación entre escenarios no se han tenido en cuenta algunas actividades de gestión que, aunque no formen parte de los escenarios analizados, si tienen una incidencia real en los impactos ambientales originados por la gestión; entre estas actividades la más importante es la de recogida de los residuos y el transporte hasta las plantas de tratamiento y el traslado de los residuos secundarios de los mismos. Por esto se ha supuesto que los vertederos, cuando existan, están situados en las cercanías de las instalaciones de tratamiento, de forma que el impacto diferencial entre los diferentes escenarios sea mínimo. En el análisis se han considerado cuatro categorías de impacto: -

emisiones de gases con efecto invernadero, (GEI), que contribuyen al calentamiento global

-

acidificación, por emisiones de gases ácidos a la atmósfera

-

eutrofización, motivada por la emisión de nutrientes que aumentan la presencia de los mismos en el suelo o en el medio hídrico

-

emisiones de materia particulada, referida a la emisión de partículas submicrónicas, (PM10) responsables de toxicidad para las personas.

Además, se realiza un análisis del grado de recuperación energética, comparada con la energía primaria disponible en la fracción resto, valorada por el PCI de la misma. El análisis sólo se realiza para la unidad de gestión de Mágina, de mayor población y generación de residuos; los impactos ambientales son prácticamente proporcionales a la cantidad de residuos generados. A continuación se describe, brevemente, cada una de las categorías de impacto y la metodología seguida para su cálculo en cada proceso dentro de cada escenario.

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Categorías de impacto analizadas Calentamiento global Este impacto se calcula mediante un balance de emisiones de gases con efecto invernadero, (GEI). Se expresa en unidades de masa de CO2-eq y se calcula analizando, por balance de materia, las emisiones de CO2 y otros gases que contribuyen al efecto de calentamiento global; para cada una de los gases afectados se aplican los coeficientes de equivalencia, (GWP: Global Warming Potential), tomando como referencia el CO2. Para los procesos considerados en los escenarios de gestión de la fracción resto, los GEI que tiene mayor importancia, y son los considerados en el Estudio, son los señalados en la tabla, con indicación de su GWP respectivo: Tabla 64: Gases de efecto invernadero considerados Gas emitido. GWP

CO2 fósil

CH4

N2O

1.0

25.0

298.0

Estos valores están basados en la revisión del IPCC de 2007, aplicables a modelos que contemplan los efectos en la troposfera para un periodo de tiempo de 100 años, que es el que mejor refleja el impacto a largo plazo de la presencia de estos gases. Para las emisiones de C biogénico, (denominado C ren en el Estudio), existen dos formas de realizar el balance: -

considerar las emisiones de CO2 afectadas de un signo positivo cuando se producen emisiones físicas reales y con un valor negativo cuando se produce una toma de CO2 de la atmósfera; de esta forma se analiza globalmente el intercambio, que se corresponden con un flujo material; este balance no presta atención al origen biogénico del C precursor

-

no tener en cuenta las tomas de CO2 desde la atmósfera, (por aquellos procesos capaces de fijar CO2) y no contabilizar las emisiones procedentes de C biogénico, lo que equivale a atribuir un GWP nulo al mismo.

Ambos sistemas son equivalentes y en el Estudio se ha seguido el segundo método, ante la inexistencia de procesos de toma de CO2 atmosférico, que sólo tendrían lugar si se analizaran los procesos de crecimiento vegetal de los residuos de origen biogénico. En el caso de los escenarios que incluyen vertederos se ha considerado el efecto de fijación y secuestro del C ren no biodegradable que, en el plazo considerado en el

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Estudio, permanece inalterado en el vertedero; a los efectos del Estudio constituye un crédito de CO2. También se tienen en cuenta en el procedimiento de cálculo, las emisiones evitadas por la mayor recuperación de materiales reciclables; este aspecto tiene un indudable interés, como se detalla más adelante.

Acidificación Esta categoría de impacto mide las emisiones de gases con potencial acidificante, capaces de formar ácidos en la atmósfera, especialmente en presencia de agua. Como en el caso de los GEI, cada uno de los gases incluidos en esta categoría tiene un coeficiente de acidificación (AP) en relación con el SO2, expresado en equivalentes de SO2; los contaminantes contemplados en el Estudio y sus respectivos potenciales de acidificación se indican en la tabla: Tabla 65: Potencial de acidificación Contaminante

SO2

NOx

HCl

HF

NH3

H2S

NO

Potencial Acidificación

1.0

0.7

0.88

1.6

1.88

1.07

1.07

Esta categoría de impacto es especialmente importante para las etapas de los procesos de tratamiento en las que se producen combustiones, ya sea en plantas de incineración o en otras instalaciones y está directamente relacionada con la presencia de determinados contaminantes en los residuos o en los combustibles sustituidos. Asimismo, es importante la existencia y especificaciones de sistemas de depuración de gases ácidos, que son reglamentarios en plantas de incineración con unos límites muy estrictos de emisión de contaminantes; otras instalaciones involucradas en el Estudio no disponen de estos sistemas y/o sus límites de emisión son superiores a los de las plantas de incineración. El análisis se basa en la contabilización del impacto por cada uno de los inputs y output de los procesos, incluyendo el uso de energías y materias primas auxiliares y los créditos aplicables por la recuperación de materiales reciclables.

Eutrofización Esta categoría de impacto analiza las aportaciones de nutrientes como consecuencia de las actividades que pueden ser desarrolladas en cada escenario de gestión.

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Puede ser aplicado a las aguas superficiales o al suelo, dependiendo del medio receptor de las emisiones; se asume, como simplificación, que las emisiones de nutrientes a la atmósfera contribuyen a la eutrofización del suelo mientras que las emisiones de nutrientes a través de efluentes líquidos contribuyen a la eutrofización de las aguas superficiales. En los escenarios analizados no existe emisión de efluentes líquidos, por lo que la afección se centrará, exclusivamente, en el suelo. Para la cuantificación de la magnitud del impacto se utiliza como indicador el Potencial de Eutrofización, (EP), que indica la aportación específica de nutrientes, expresada en kg de PO4/kg de contaminante emitido. Los contaminantes contemplados en el Estudio, y sus respectivos potenciales de eutrofización son: Tabla 66: Emisiones con potencial de eutrofización Gas emitido.

Óxidos de Nitrógeno, (NOx como SO2)

Amoniaco

0.13

0.35

EP (kg PO4/kg)

La aportación global de cada escenario se calcula sumando las contribuciones de cada una de las emisiones directas de los compuestos señalados y de las emisiones y créditos indirectos debidos a reciclados materiales

Emisiones de materia particulada Suficientes evidencias científicas correlacionan la exposición a partículas submicrónicas, (menores de 10 µ) con el padecimiento de determinadas enfermedades, especialmente pulmonares y de inmunodepresión; esta incidencia se debe a la casi imposibilidad de retención de estas partículas que les permiten la acumulación en los tejidos del sistema respiratorio. Estas partículas finas pueden emitirse por dos mecanismos diferentes: -

la materia particulada carbonosa puede proceder de diferentes fuentes de combustión, (partículas primarias),

-

las partículas pueden formarse por reacciones químicas en los diferentes procesos a partir de óxidos de nitrógeno y de azufre, (partículas secundarias).

Por esto, la emisión total de partículas primarias y secundarias menores de 10 micras se ha establecido como indicador de la toxicidad para humanos, (PM10).

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Los factores de caracterización de estas emisiones han sido establecidos por la Agencia Europea de Medio Ambiente y se utilizan para cuantificar las emisiones de NOx, SO2 y NH3 como partículas secundarias; estos valores se indican en la tabla adjunta, que expresa en cada caso las aportaciones de los diferentes contaminantes, directos o indirectos. Tabla 67: Potenciales de toxicidad (PM10) (kg PM10 eq/kg de contaminante) Contaminante Potencial Acidificación

PM10

SO2

NOx

NMVC

NH3

Part. diesel

1.0

0.54

0.88

0.012

0.64

1.0

Como en los casos anteriores, las contribuciones globales de cada escenario se obtienen por suma de la contribución de cada contaminante en cada proceso.

- 93 -

Análisis ambiental de los procesos Las características fundamentales de los diferentes procesos se han descrito en los capítulos precedentes, al realizar los diferentes balances de materiales y de energía en los mismos. A continuación se resumen algunos aspectos fundamentales en el estudio de ecoeficiencia, en relación con la generación o absorción de las categorías de impactos ambientales considerados en el Estudio.

Incineración: Se han supuesto dos tecnologías de incineración, dependiendo del PCI: para valores elevados de PCI se ha supuesto una tecnología de lecho fluido mientras que para valores inferiores a 12 MJ/kg se ha supuesto una tecnología de hornos de parrilla. La diferencia fundamental es el diferente rendimiento energético de la incineración: en el caso de hornos de lecho fluido se ha estimado un rendimiento eléctrico final del 26.5% respecto a la energía primaria de los residuos mientras que para los hornos de parrillas se ha supuesto un 23,5%. Los consumos energéticos asociados a cada tecnología también son diferentes, dependiendo de las características de los procesos; los valores están indicados en los balances de energía de cada escenario. En todos los casos se asume que se alcanzan los valores de emisión de contaminantes establecido en el RD 653/2003; estos límites sirven de base para el cálculo de los impactos ambientales, aunque en la práctica real las instalaciones de incineración trabajan con valores de emisión considerablemente inferiores a los límites señalados. No existen efluentes líquidos en los procesos de incineración, ya que el sistema de depuración de gases considerado sería del tipo semiseco; los consumos de reactivos son los asociados a esta forma de depuración y están considerados en los balances de materias. La recuperación de materiales reciclables tiene lugar siempre antes del proceso de incineración, asociada a los tratamientos mecánicos y/o biológicos que acompañan, en todos los casos, a los procesos de incineración; el grado de recuperación se indica en los diferentes balances y diagramas de flujo de cada escenario. Las escorias producidas en la incineración se destinan principalmente a reciclado: un 78% de las mismas se reciclan en sustitución de áridos, reduciendo las actividades de extracción de las mismas; el 22% restante se destina a vertedero de residuos inertes. - 94 -

Procesos TMB Se basan en una primera clasificación mecánica que divide el flujo de residuos en 5 corrientes: -

tres de ellas corresponden a la separación de materiales reciclables, (aluminio, chatarra férrica y plásticos)

-

una fracción húmeda que contiene las partículas inferiores a 60 mm, que son las que están enriquecidas en materia orgánica biodegradable; esta fracción de destina a tratamiento biológico, como se indica más adelante

-

otra fracción, constituida por las partículas más gruesas, que está enriquecida en inertes y en materia orgánica no biodegradable, (plásticos, maderas, textiles, etc.).

La fracción húmeda se somete a tratamiento biológico para conseguir la biodegradación del 70 % del C biodegradable presente en la misma; para esto se utilizan hasta 5,500 Nm3/h de aire por tonelada de alimentación al tratamiento; este aire produce también la evaporación de una cantidad importante de agua, hasta una humedad residual del 30% en peso; en general, el proceso tiene lugar en dos etapas, de digestión y maduración, y ha sido analizado detalladamente al realizar los balances de materia. El material estabilizado es prácticamente inerte y puede enviarse a un vertedero sin generación apreciable de biogás; el vertedero se convierte, así, en un punto de secuestro de C biogénico, especialmente no biodegradable, reduciendo así las emisiones netas de CO2. En el Estudio se considera la producción y uso de enmiendas orgánicas para usos no exigentes, cuyo comportamiento ambiental es similar al vertido; la capacidad de sustitución de otros insumos por estas enmiendas no se ha considerado para el análisis de los impactos ambientales porque esta sustitución no está asegurada en la total extensión de las cantidades producidas. Por las características de los residuos estabilizados y su origen de residuos mezclados, no se considera su uso como compost, aunque podría tener diferentes usos en restauraciones paisajísticas y otras aplicaciones no agronómicas.

Procesos TBM La primera etapa de estos escenarios es un tratamiento biológico de secado, siguiendo alguno de los procesos desarrollados, (Herhof o Ecodeco). El proceso biológico se conduce de forma que se obtiene una reducción del 20% de C biodegradable y una humedad residual del 25%; este residuo es temporalmente estable, - 95 -

por la baja humedad del mismo. El resultado del tratamiento es separado en diferentes corrientes, típicamente cuatro, para recuperación de metales y separación de dos fracciones secas: -

una, de granulometría fina, que contiene la mayor parte de la materia orgánica estabilizada por sequedad y que se destinará a incineración o, preferentemente, aun biorreactor, para producción controlada de biogás

-

otra, que contiene la fracción de material combustible; dependiendo del proceso de separación puede obtenerse un combustible de alta calidad, (16÷18 MJ/kg), que se puede utilizar como combustible alternativo en plantas cementeras o en plantas térmicas; esta fracción también puede destinarse a incineración.

El objetivo fundamental de los procesos de biosecado es la producción de combustible alternativo de alta calidad, que es difícil de obtener por procesos de estabilización y separación posterior; además, en esta vía puede aprovecharse la energía de una forma más intensa, porque la pérdida de C es inferior a los procesos TMB.

Biorreactores Es

la

prolongación

natural

de

los

procesos

de

biosecado,

que

permiten

el

aprovechamiento mayoritario, no completo, de la energía de la fracción biodegradable procedente del tratamiento anterior; puede considerarse una alternativa a los procesos de recuperación material de esta fracción, vía compostaje, y a los de estabilización por vía anaerobia, (biometanización de la fracción resto), aunque, a diferencia de ésta, el aprovechamiento energético de la fracción biodegradables no es simultáneo a la generación del residuo ni a su biosecado. El grado de eficiencia energética del proceso biosecado + biorreactor es necesariamente inferior a otras alternativas, porque una parte del C ha sido transformado en CO2; por otra parte, una fracción del biogás generado en el biorreactor se emitirá a la atmósfera en forma de CH4 y CO2, ya que la eficacia de la captación del mismo no es completa, como en los procesos de biometanización en reactores cerrados. Una vez agotado el C biodegradable, (en un periodo de varios años), el residuo final sigue teniendo un potencial energético elevado, ya que contiene todo el C no transformado; este residuo final es biológicamente estable y puede depositarse en vertederos o ser incinerado si se desea completar la recuperación energética. En el Estudio no se ha contemplado este último aprovechamiento, ante la falta de experiencias detalladas del mismo.

- 96 -

Compostaje Sólo se somete a compostaje la fracción procedente de la recogida selectiva de materia orgánica; se han analizado las dos formas de realizar esta transformación, por vía aerobia o anaerobia, que conducen a diferentes resultados energéticos y ambientales. El Estudio considera la vía aerobia por su mayor simplicidad y menores riesgos y por su menor coste derivado de la menor inversión, a pesar de que el rendimiento energético es menor, ya que no hay obtención de biogás. Lo anterior no significa un descarte de la vía anaerobia, seguida en algunas instalaciones en España y en otros países europeos, especialmente si se desea una recuperación energética más intensa. Por la razón indicada, tanto la digestión como la maduración se lleva a cabo en sistemas cerrados, con sistemas de aireación intensos, que produce la degradación del 75% del C biodegradable; el resto permanece en el producto, compost, y se va transformando lentamente tras su aplicación en el suelo agrícola. En el proceso de compostaje se produce una recuperación material adicional, especialmente de chatarra metálica, inducida por la necesidad de mejorar la calidad del producto final obtenido.

- 97 -

Metodología seguida Como se ha indicado, estos análisis se realizan mediante un software específico que utiliza como inputs los balances de masa y energía básicos de los diferentes escenarios, que complementa con información de una biblioteca propia, específica de análisis de ciclo de vida y de ecobalances de numerosos materiales y procesos. Así, el sistema analiza y calcula los ecobalances de todas las materias primas y servicios relacionados con cada uno de los procesos, utilizando los balances específicos de materia y energía de los escenarios a analizar o sustituyéndolos, en ausencia de datos propios, por otros representativos de los mismos procesos en condiciones similares disponibles en su biblioteca; entre estos datos se encuentran también los referentes a composiciones de los residuos, especialmente las correspondientes a contaminantes minoritarios, como metales pesados, que no suelen estar disponibles en la informaciones de las unidades de gestión de residuos urbanos y que, en algunas categorías de impacto, pueden ser importantes. De esta forma, el sistema calcula para cada input, explícito o implícito, la aportación en cada categoría de impacto. Uno de los aspectos más importantes del análisis es la inclusión de los impactos evitados por sustitución de materiales recuperados o de energía; este cálculo es relativamente sencillo para procesos simples en los que se recupera exclusivamente energía pero presenta una mayor complejidad cuando se producen o recuperan otros materiales para los que deben utilizarse informaciones de otros procesos completamente ajenos a al gestión de los residuos; éste es el caso de la recuperación de materiales o la sustitución de combustibles, ya que los impactos vendrán condicionados por los procesos de producción o sustitución estos recursos. En algún caso, (vertedero de referencia que se expone más adelante), se ha realizado una estimación simplificada de los impactos más resaltables, aunque con un grado de aproximación menor y utilizando parte de los outputs del sistema.

Resultados de los análisis para FR1 Los resultados obtenidos con el software señalado para FR1 en cada escenario se muestran continuación, por categorías de impactos. Sólo se han realizado para la unidad de gestión de Mágina ya que, como se ha señalado anteriormente, la magnitud de estos impactos es proporcional a las cantidades de residuos y éstas son proporcionales a la población.

- 98 -

Potencial de calentamiento global (GWP) En la gráfica se muestra el resultado de para FR1, para Mágina 250.000

Incineración Biorreactor Recup. Al

200.000

Estabilización Generación electr Recup. plástico

Biosecado Ahorro coque Recupe. minerales

Vertedero Recup. Fe

150.000 100.000

t CO2/año

50.000 0

A1

A2

A3

B1

B2

B3

C1

C2

-50.000 -100.000 -150.000 -200.000 -250.000 -300.000 Escenarios

Los valores numéricos se muestran en la tabla siguiente: Tabla 68: Potenciales de calentamiento global para FR1, (en miles t CO2-eq/año) Créditos Recup. minerales Gen. electricidad Recup. Fe Recup. Al Recup. plásticos Ahorro coque Emisiones Estabilización Biosecado Incineración Vertedero Biorreactor Emisión neta

A1 0,36 122,26 27,07 20,07 12,67 0,00

A2 0,24 100,00 27,37 20,07 12,67 0,00

A3 0,27 118,80 27,73 20,34 0,00 0,00

B1 0,16 85,86 26,48 20,07 12,67 0,00

B2 0,00 0,00 26,48 20,07 12,67 97,90

B3 0,00 0,00 26,48 20,07 12,67 0,00

C1 0,13 110,90 27,00 19,81 0,00 0,00

C2 0,00 30,64 26,27 19,27 0,00 73,83

4,46 0,00 132,59 0,00 0,00 -45,39

16,93 0,00 137,79 0,00 0,00 -5,64

23,61 0,00 125,02 0,00 0,00 -18,51

16,93 0,00 107,73 -75,95 0,00 -96,53

16,93 0,00 0,00 -75,95 0,00 -216,15

16,93 0,00 0,00 -189,66 0,00 -231,96

0,00 23,61 108,66 0,00 22,90 -2,67

0,00 23,61 0,00 0,00 43,12 -83,28

A la vista de los resultados deben realizarse las siguientes observaciones: -

todos los escenarios presentan una reducción neta de las emisiones de CO2; los escenarios más favorables son el vertido, (B3), la preparación y utilización de CSR - 99 -

en cementaras, (B2.2) y la incineración de RDF, seguido de la incineración A1; debe notarse que todos los escenarios señalados son los que disponen de vertedero en el que vierten residuos estabilizados -

las aportaciones principales a las emisiones de CO2 proceden de las etapas de incineración, correspondientes a las emisiones directas de CO2 procedentes de C fósil, (ya que las emisiones de C ren se han considerado neutras)

-

las etapas de incineración son, asimismo, responsables de la mayor parte de la generación de energía eléctrica y, por tanto, de los créditos por generación; debe notarse que el balance entre ambos aspectos es prácticamente neutro, con una emisión neta media del orden de 22 kg CO2-eq/t de residuo tratado.

-

los créditos de CO2-eq que se obtienen por la recuperación de materiales reciclables en las distintas etapas de los procesos de tratamiento justifican, desde el punto de vista ambiental, los esfuerzos para la recuperación adicional en los mismos, especialmente en el caso de las chatarras metálicas; estos créditos se han calculado teniendo en cuenta la sustitución de actividades de producción de materias primas.

-

los vertederos actúan como secuestrantes de CO2; esta conclusión, que puede parece algo sorprendente está plenamente justificada en las escenarios virtuales analizados: los vertederos sólo reciben residuos estabilizados, con C fósil o C ren no biodegradable, que permanece inalterado en el mismo; por tanto, es un procedimiento de captura del C biogénico no biodegradable, que cambia así su ciclo biológico corto a otro de mucha mayor duración.

-

evidentemente, el comentario anterior no es válido para vertederos de residuos que reciban residuos no estabilizados o con estabilización parcial; este es el caso de los vertederos operados de acuerdo con la Directiva o con el RD 1481/2001, que admiten

porcentajes

muy

importantes,

aunque

decrecientes,

de

residuos

biodegradables. -

se ha realizado la simulación aproximada de un escenario de referencia, basado en un vertedero que reciba residuos parcialmente estabilizados, procedentes de un tratamiento parcial del 50% de la fracción húmeda; en relación al escenario B3; las características fundamentales del vertedero de referencia serían: -

se produciría la misma recuperación material, porque la planta de clasificación sería la misma

-

se ha supuesto que la recuperación de biogás es del 70% del producido, con una relación CH4/CO2 del 50%; en consecuencia, las emisiones de CH4 serán del 30% del metano producido - 100 -

-

las emisiones de CO2 debidas al C biodegradable se consideran neutras, ya sea en forma de biogás o tras la combustión del mismo.

-

teniendo en cuenta lo anterior, y referido a la fracción FR1, sin compostaje, el vertedero recibiría 51.005 t/a de C renovable y 29.754 t/a de C biodegradable; por tanto, secuestraría 21.251 t/a de C ren equivalente a 77.920 t/a, (aproximadamente el 41% del efecto calculado para el escenario B3).

-

el CH4 no recuperado en el vertedero ascendería a 4.463 t/a, que supondrán una emisión de CO2-eq de 111.325 t/a.

-

la valorización el biogás producirá una generación de energía eléctrica de 54.0 GWh/año, que supone un crédito de 23.220 t/a de CO2-eq.

-

en consecuencia, el escenario de referencia, que cumpliría con los requisitos legales exigibles respecto a la reducción de residuos biodegradables, tendría unas emisiones equivalentes de -50.000 t/a, con un aumento de 181.000 t/a respecto al escenario B3 considerado en el Estudio.

-

el coste calculado para este escenario básico, en las condiciones establecidas en el análisis de costes, es de 67.48 €/t, frente a 75.33 €/t calculados para FR1 en el escenario B3.

-

La utilización de CSR/RDF en las cementeras tiene un efecto de reducción de las emisiones de GEI del orden de 0,5 t CO2-eq/t de RDF/CSR utilizado, asumiendo que utilizan la totalidad de los combustibles alternativos preparados y sustituyen al coque de petróleo.

-

los escenarios de biosecado y biorreactor suponen una mejora adicional, porque además de realizar el secuestro de C ren permiten un aprovechamiento energético más intensivo del C bio, con lo que el abono por generación de electricidad es más elevado.

(A diferencia del resto de los cálculos de ecoeficiencia, la metodología seguida en el cálculo del GWP en el vertedero de referencia es aproximada; las reacciones en un vertedero, la generación de biogás y su aprovechamiento no son simultáneas al vertido; sin embargo, por tratarse de un efecto global a largo plazo, la influencia de la falta de simultaneidad entre el vertido y los impactos derivados del mismo es poco relevante, pudiendo asumirse valores anuales medios durante el tiempo de vertido)

- 101 -

Potencial de acidificación (AP) En la gráfica se muestran los resultados de los cálculos del potencial de acidificación para los distintos escenarios de gestión de la fracción FR1: 1.200

800

Incineración Biorreactor Recup. Fe

Estabilización Cementeras Recup Alumnio

Biosecado Gener.electric Recup. minerales

Vertedero Ahorro coque Recup. plásticos

t SO2-eq/año

400

0

A1

A2

A3

B1

B2

B3

C1

C2

-400

-800

-1.200

-1.600 Escenarios

En la tabla se indica la contribución de cada una de las etapas de cada escenario, así como los créditos debidos a la generación de energía eléctrica, de uso de CSR/CDR en cementeras y de las distintas recuperaciones de materiales. Tabla 69: Potenciales de acidificación para FR1, (en t SO2-eq/año) Créditos Recup. minerals Gen. electricidad Recup. Fe Recup. Al Recup. plásticos Ahorro coque Emisiones Estabilización Biosecado Incineración Vertedero Cementeras Biorreactor Emisión neta

A1

C1

C2

0 -1.056 -142 -177 -59 0

A2

0 -873 -144 -177 -59 0

A3

0 -1.023 -146 -179 0 0

B1

0 -707 -139 -177 -59 0

B2

0 0 -139 -177 -59 -456

B3

0 0 -139 -177 -59 0

0 -936 -142 -175 0 0

0 -328 -138 -170 0 -381

41 0 307 0 0 0 -1.086

118 0 246 0 0 0 -889

0 180 326 0 0 0 -842

118 0 159 4 0 0 -801

118 0 0 4 283 0 -426

118 0 0 10 0 0 -247

0 180 186 0 0 100 -787

0 180 0 0 233 134 -470 - 102 -

El aspecto más significativo en esta categoría de impacto es la reducción del mismo debido a la generación de electricidad en las plantas de incineración; esto se debe a varios aspectos: -

los residuos tienen un reducido contenido en precursores acidificantes, (cloro y especialmente de azufre), comparado con los combustibles tradicionales usados en generación de energía eléctrica (fuel, lignitos, carbones)

-

las instalaciones de incineración están dotadas, reglamentariamente, de sistemas de depuración de gases que reducen las emisiones de gases ácidos forma drástica, a niveles muy bajos; los valores indicados en las tablas para los procesos de incineración se basan en los valores límites reglamentados, aunque las emisiones reales suelen ser muy inferiores a los mismos.

Para las cementeras este efecto no ocurre en la misma escala, porque no disponen de sistemas específicos de depuración de gases, aunque el propio proceso ya suponga un importante potencial de neutralización; el crédito por el menor uso de coque sí es importante, por el alto contenido de azufre de este combustible.

- 103 -

Potencial de eutrofización (EP) Se muestra la gráfica del potencial de eutrofización calculada en cada uno de los escenarios de gestión de FR1: 120 100

Incineración

Estabilización

Biosecado

Vertedero

Biorreactor

Cementeras

Generac. electric

Ahorro coque

Recup. Fe

Recup. alum

Recup. plásticos

Recup. materiales

80 60

t PO4-eq/año

40 20 0 A1

A2

A3

B1

B2

B3

C1

C2

-20 -40 -60 -80 -100 Escenarios

Los resultados numéricos de cada etapa se muestran en la tabla adjunta: Tabla 70: Potencial de eutrofización, para FR1, (en t PO4-eq/año) Créditos Recup. minerales Gen. electricidad Recup. Fe Recup. Al Recup. plásticos Ahorro coque Emisiones Estabilización Biosecado Incineración Vertedero Cementeras Biorreactor Emisión neta

A1

A2

A3

B1

B2

B3

C1

C2

0 -52 -11 -9 -4 0

0 -43 -11 -9 -4 0

0 -51 -11 -9 0 0

0 -35 -11 -9 -4 0

0 0 -11 -9 -4 -62

0 0 -11 -9 -4 0

0 -46 -11 -9 0 0

0 -16 -11 -9 0 -52

2 0 47 0 0 0 -27

8 0 38 0 0 0 -21

0 11 53 0 0 0 -7

8 0 25 1 0 0 -25

8 0 0 1 62 0 -15

8 0 0 2 0 0 -14

0 11 31 0 0 13 -11

0 11 11 0 43 17 -6

- 104 -

Potencial de emisión de materia particulada PM10 Las emisiones de materia particulada calculadas para cada uno de los escenarios de gestión de FR1 se muestran en la gráfica: 400

300

Incineración

Estabilización

Biosecado

Vertedero

Biorreactor

Cementeras

Generac. electric

Ahorro coque

Recup. Fe

Recup. Aluminio

Recup. plásticos

Recup. minerales

200

t PM10-eq/año

100

0 A1

A2

A3

B1

B2

B3

C1

C2

-100

-200

-300

-400

-500

-600 Escenarios

Los resultados numéricos se indican en la tabla: Tabla 71: Emisión de partículas PM10, para FR1, (en t PM10-eq/año) Créditos Recup. minerales Gen. electricidad Recup. Fe Recup. Al Recup. plásticos Ahorro coque Emisiones Estabilización Biosecado Incineración Vertedero Cementeras Biorreactor Emisión neta

A1

A2

A3

B1

C1

C2

-26 -280 -125 -74 -16 0

-17 -232 -127 -74 -16 0

-19 -272 -128 -75 0 0

-11 -188 -123 -74 -16 0

0 0 -123 -74 -16 -140

0 0 -123 -74 -16 0

-9 -248 -125 -73 0 0

0 -87 -123 -71 0 -117

11 0 79 0 0 0 -430

33 0 71 0 0 0 -345

0 50 85 0 0

33 0 47 0 0 0 -321

33 0 0 16 104 0 -200

33 0 0 3 0 0 -177

0 50 57 0 0 26 -313

0 50 0 3 86 34 -225

-340

B2

B3

- 105 -

Resultados para FR2 Para los escenarios que incluyen recogida selectiva de materia orgánica y compostaje de la misma, los resultados Potencial de calentamiento global (GWP) En la gráfica se muestra el resultado de para FR2 300 250

Incineración

Estabilización

Biosecado

Vertedero

Biorreactor

Generación electr

Ahorro coque

Recup. Fe

Recup. Al

Recup. plástico

Recupe. minerales

Compostaje

200

t CO2/año (x1.000)

150 100 50 0

A1

A2

A3

B1

B2

B3

C1

C2

-50 -100 -150 -200 Escenarios

Los valores numéricos se muestran en la tabla siguiente: Tabla 72: Potenciales de calentamiento global, para FR2, (en miles t CO2-eq/año) Créditos Recup. minerales Gen. electricidad Recup. Fe Recup. Al Recup. plásticos Ahorro coque Emisiones Compostaje Estabilización Biosecado Incineración Vertedero Biorreactor Emisión neta

A1 0,23 94,58 31,94 19,98 12,02 0,00

A2 0,20 81,90 25,08 20,11 12,01 0,00

A3 0,23 95,19 24,48 19,31 0,00 0,00

B1 0,13 69,65 25,21 19,71 12,01 0,00

B2 0,00 0,00 25,21 19,71 12,01 88,66

B3 0,00 0,00 25,21 19,71 12,01 0,00

C1 0,11 75,78 22,95 18,10 0,00 0,00

C2 0,00 20,29 23,57 18,58 0,00 69,57

0.46 3,35 0,00 121,74 0,00 0,00 -34,12

0.46 12,72 0,00 122,33 0,00 0,00 -4,70

0.46 17,74 0,00 98,24 0,00 0,00 -23,68

0.46 12,72 0,00 100,67 - 50,87 0,00 -64,65

0.46 12,72 0,00 0,00 - 50,87 0,00 -184,20

0.46 12,72 0,00 0,00 -148,67 0,00 -193,34

0.46 0,00 17,74 87,91 0,00 -6,58 -5,18

0.46 0,00 17,74 0,00 0,00 -17,80 -96,92

- 106 -

Potencial de acidificación (AP) En la gráfica se muestran los resultados de los cálculos del potencial de acidificación para los distintos escenarios de gestión de la fracción FR2: 1.200

800

Incineración Biorreactor Recup. Fe

Estabilización Cementeras Recup Alumnio

Biosecado Gener.electric Compostaje

Vertedero Ahorro coque Recup. plásticos

t SO2-eq/año

400

0

A1

A2

A3

B1

B2

B3

C1

C2

-400

-800

-1.200

-1.600 Escenarios

En la tabla se muestran los valores obtenidos Tabla 73: Potenciales de acidificación para FR2, (en t SO2-eq/año) Créditos Recup. minerals Gen. electricidad Recup. Fe Recup. Al Recup. plásticos Ahorro coque Emisiones Compostaje Estabilización Biosecado Incineración Vertedero Cementeras Biorreactor Emisión neta

A1

A2

A3

B1

0 -873 -168 -177 -56 0 0 36 31 0 238 0 0 0 -970

0 -756 -132 -178 -56 0 0 36 89 0 203 0 0 0 -794

0 -878 -129 -171 0 0 0 36 135 0 207 0 0 0 -800

0 -643 -133 -174 -56 0 0 36 89 0 140 3 0 0 -738

B2

0 0 -133 -174 -56 -413 0 36 89 0 0 3 256 0 -392

B3

0 0 -133 -174 -56 0 0 36 89 0 0 8 0 0 -231

C1

C2

0 -699 -121 -160 0 0 0 36 0 135 59 0 0 59 -691

0 -187 -124 -164 0 -354 0 36 0 135 0 0 217 78 -363

- 107 -

Potencial de eutrofización (EP) Se muestra la gráfica del potencial de eutrofización calculada en cada uno de los escenarios de gestión de FR2: 100

80

Incineración

Estabilización

Biosecado

Vertedero

Biorreactor

Cementeras

Generac. electric

Ahorro coque

Recup. Fe

Recup. alum

Recup. plásticos

Compostaje

60

40

t PO4-eq/año

20

0 A1

A2

A3

B1

B2

B3

C1

C2

-20

-40

-60

-80

-100 Escenarios

Los resultados numéricos de cada etapa se muestran en la tabla adjunta: Tabla 74: Potencial de eutrofización, para FR2, (en t PO4-eq/año) Créditos Recup. minerales Gen. electricidad Recup. Fe Recup. Al Recup. plásticos Ahorro coque Emisiones Compostaje Estabilización Biosecado Incineración Vertedero Cementeras Biorreactor Emisión neta

A1

0 -44 -13 -9 -3 0 0 7 2 0 37 0 0 0 -23

A2

0 -38 -10 -9 -3 0 0 7 6 0 32 0 0 0 -16

A3

0 -44 -10 -9 0 0 0 7 8 0 0 33 0 0 -15

B1

0 -32 -10 -9 -3 0 0 7 6 0 22 0 0 0 -19

B2

0 0 -10 -9 -3 -57 0 7 6 0 0 0 47 0 -19

B3

0 0 -10 -9 -3 0 0 7 6 0 0 1 0 0 -9

C1

0 -35 -9 -8 0 0 0 7 0 8 19 0 0 8 -10

C2

0 -9 -9 -8 0 -49 0 7 0 8 0 0 40 10 -10 - 108 -

Potencial de emisión de materia particulada PM10 Se muestra la gráfica del potencial de emisiones de materia particulada para cada uno de los escenarios de gestión de FR2: 400

300

Incineración

Estabilización

Biosecado

Vertedero

Biorreactor

Cementeras

Generac. electric

Ahorro coque

Recup. Fe

Recup. Aluminio

Recup. plásticos

Compostaje

200

t PM10-eq/año

100

0 A1

A2

A3

B1

B2

B3

C1

C2

-100

-200

-300

-400

-500

-600 Escenarios

Los resultados numéricos se indican en la tabla: Tabla 75: Emisión de partículas PM10, para FR2, (en t PM10-eq/año) Créditos Recup. minerales Gen. electricidad Recup. Fe Recup. Al Recup. plásticos Ahorro coque Emisiones Compostaje Estabilización Biosecado Incineración Vertedero Cementeras Biorreactor Emisión neta

A1

A2

A3

B1

C1

C2

-23 -232 -149 -74 -16 0

-14 -201 -117 -74 -16 0

-16 -233 -114 -71 0 0

-9 -171 -117 -73 -16 0

B2

0 0 -117 -73 -16 -127

B3

0 0 -117 -73 -16 0

-8 -186 -107 -67 0 0

0 -50 -110 -69 0 -109

1 0 0 70 0 0 0 -425

1 25 0 60 0 0 0 -338

1 61 0 0 37 0 0 -337

1 25 0 42 1 0 0 -319

1 25 0 0 1 94 0 -214

1 1 0 0 25 0 0 -181

1 0 37 15 0 0 0 -316

1 0 37 80 0 0 20 -200 - 109 -

Comparación entre los distintos escenarios En la tabla siguiente se muestran los valores de las distintas categorías de impactos en cada uno de los escenarios, considerando la recogida selectiva de materia orgánica y su compostaje, o la gestión completa de la fracción resto. Tabla 76: Comparación de categorías de impacto, por escenarios Potencial de calentamiento global (en miles t CO2-eq/año) A1 FR1 FR2 + compost

-45,39 -34,12

A2

-5,64 -4,70

A3

B1

B2

B3

-18,51 -23,68

-96,53 -64,65

-216,15 -184,20

-231,96 -193,34

B2

B3

C1

-2,67 -5,18

C2

-83,28 -96,92

Potencial de acidificación, (en t SO2-eq/año) A1 FR1 FR2 + compost

-1.086 -970

A2

A3

B1

-889 -794

-842 -800

-801 -738

-426 -392

-247 -231

C1

C2

-787 -691

-470 -363

C1

C2

Potencial de eutrofización (en t PO4-eq/año) A1 FR1 FR2 + compost

-27 -23

A2

-21 -16

A3

-7 -15

B1

-25 -19

B2

-15 -19

B3

-14 -9

-11 -10

-6 -10

Potencial de eutrofización (en t PO4-eq/año) A1 FR1 FR2 + compost

-430 -425

A2

A3

B1

-345 -338

-340 -337

-321 -319

B2

-200 -214

B3

-177 -181

C1

C2

-313 -316

-225 -200

Puede observarse, de la tabla anterior, que no existen grandes diferencias ambientales entre las diferentes formas de gestión, (FR1 frente a FR2 + compostaje de la materia orgánica recogida selectivamente), para los mismos escenarios. En general, se observan mejores resultados en la gestión unificada, FR1, frente a la gestión separada de la materia orgánica; esto se explica porque el factor de escala permite mejores rendimientos energéticos, especialmente en las etapas de incineración, ya que la eficiencia energética tiene una gran importancia en las categorías de impactos analizadas. En cualquier caso, las variaciones son muy pequeñas, lo que indica que los procesos son ambientalmente muy similares. En relación con los distintos escenarios, es importante resaltar los efectos de reducción de emisiones de GEI derivados de la operación de vertederos, condicionada a la completa estabilización previa de los residuos.

- 110 -

EFICIENCIA ENERGETICA En este punto se analiza el grado de aprovechamiento de la capacidad energética de la fracción resto; esto es especialmente relevante en los momentos en que los aspectos energéticos tienen una gran importancia económica, estratégica y ambiental. Se ha contabilizado, separadamente, la generación de energía eléctrica y la producción de combustible para cementeras. Tabla 77: Comparación de la eficiencia energética en los distintos escenarios para Mágina A1

Escenarios analizados

A2

A3

FR1

FR2

FR1

FR2

FR1

FR2

Generación eléctrica

GWh/a

254,70

209,16

208,34

180,72

247,50

214,06

Consumo eléctrico

GWh/a

41,56

37,15

53,36

46,94

66,91

57,69

Export eléctrica

GWh/a

213,14

172,01

154,97

133,78

180,59

156,37

Combustible

GWh/a

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

Rend. eléctrico neto

%

20,50

16,55

14,91

12,87

17,37

15,04

Rend. combustibles

%

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

B1

Escenarios analizados

B2

FR1

FR2

FR1

B3 FR2

FR1

FR2

Generación eléctrica

GWh/a

178,87

161,99

0,00

0,00

0,00

0,00

Consumo eléctrico

GWh/a

53,56

48,27

25,05

22,36

23,15

20,74

Export eléctrica

GWh/a

125,30

113,72

Combustible

GWh/a

0,00

0,00

674,96

611,28

0,00

0,00

Rend. eléctrico neto

%

12,05

10,94

Rend. combustibles

%

0,00

0,00

64,92

58,80

0,00

0,00

C1

Escenarios analizados

C2

FR1

FR2

REFERENCIA

FR1

FR2

FR1

FR2

Generación eléctrica

GWh/a

231,04

171,94

63,83

39,66

54,00

39,78

Consumo eléctrico

GWh/a

75,30

60,88

40,66

35,13

32,35

27,35

Export eléctrica

GWh/a

155,74

111,06

23,18

4,53

21,65

12,43

Combustible

GWh/a

0,00

0,00

565,03

532,48

Rend. eléctrico neto

%

14,98

10,68

2,23

0,44

2,08

1,20

Rend. combustibles

%

0,00

0,00

54,35

51,22

0,00

0,00

- 111 -

A la vista de los resultados tabulados pueden sacarse algunas conclusiones en relación con la eficiencia energética: -

el rendimiento eléctrico máximo está en torno al 20% de la energía primaria de los residuos; este rendimiento viene condicionado por el tipo de transformación termodinámica, (de calor en energía mediante ciclos de vapor), y que sólo puede ser mejorado trabajando a presiones y temperaturas más elevadas; en general, los mayores costes de inversión no aconsejan estas alternativas

-

el rendimiento eléctrico, vía incineración, es tanto mayor cuanto menor es el pretratamiento, ya sea de estabilización o de secado; ambos carecen de sentido económico, ya que generan menor cantidad de energía a mayor coste de operación; los análisis de ecoeficiencia tampoco muestran resultados favorables a estos escenarios.

-

el escenario B3, de depósito en vertedero de la fracción estabilizada, no conduce a ninguna recuperación energética, ni en la instalación ni fuera de ella; sin embargo, desde el punto de vista de emisiones de GEI representa la mejor solución, por el efecto de secuestro de carbono renovable; evidentemente, desde el punto de vista energético representa un consumo neto.

-

los escenarios B2 y C2 están diseñados, fundamentalmente, para la obtención de combustibles alternativos, en tanto en cuanto puedan ser utilizados por instalaciones industriales como sustitutos de combustibles fósiles o de otros residuos;

considerando

exclusivamente

la

instalación

de

gestión,

podrían

representar un grado de aprovechamiento óptimo; sien embargo, a diferencia de otros escenarios, que son autónomos, estos escenarios son completamente dependientes de la actividad en otros sectores que no están directamente vinculados a la gestión de residuos, por lo que los riesgos estratégicos pueden ser importantes. -

además, desde el punto de vista ambiental, la utilización de combustibles alternativos podría sufrir algunas alteraciones en el futuro, en relación con los límites de emisión asociados a determinadas actividades, menos exigentes que para las plantas de gestión de residuos; un cambio en estos límites podría condicionar de forma muy importante la viabilidad ambiental y económica de estos escenarios.

-

finalmente, los escenarios de que incluyen biorreactores pueden tener potencialidad futura porque permiten la valorización de la fracción biodegradable produciendo, a su vez, un combustible alternativo, CSR, de alta calidad; manteniendo lo señalado en los dos puntos anteriores, estos escenarios suponen una mejora porque combinan el aprovechamiento eléctrico con el de materiales combustibles; en todo - 112 -

caso, tienen sentido sólo si se produce una valorización completa del material estabilizado; sin embargo, esta fase no se ha analizado, por falta de referencias suficientes. -

se ha incluido un escenario de referencia, constituido por un vertedero operado de acuerdo con los límites establecidos en el RD 1481/2001, donde se reciben residuos parcialmente estabilizados, (50 % de la materia orgánica inicial); estos vertederos deberían producir una autosuficiencia energética, aunque el rendimiento energético del escenario es muy bajo; sin embargo, debe recordarse la falta de simultaneidad entre la gestión del vertedero y de la generación de energía, así como la perdida importante de biogás en las etapas en las que el vertedero está activo, generando biogás pero que no puede ser aprovechado eficientemente; los valores indicados en la tabla, (rendimientos en torno al 2%) probablemente suponen límites demasiado elevados.

- 113 -

ANEXO

VALORIZACION ENERGETICA DE LA FRACCION RESTO MEDIANTE GASIFICACION CON PLASMA

- 114 -

VALORIZACION POR GASIFICACION POR PLASMA La tecnología de gasificación mediante plasma y la posterior valorización del gas de síntesis obtenido es una de las tecnologías emergentes que pueden ser aplicadas en la gestión de la fracción resto. Aunque los principios tecnológicos son bastante conocidos, las experiencias prácticas y las referencias técnicas contrastables son todavía escasas; esto hace que el grado de confianza práctica en estos escenarios deba ser diferente al otorgado a otras tecnologías maduras, con cientos de referencias. El proceso se basa en la gasificación de los residuos, (de la parte de C gasificable), para producir un gas de síntesis formado, fundamentalmente, por CO, CO2, H2 y N2; este gas bruto es sometido a un proceso de enfriamiento y depuración por vía húmeda, para eliminar las impurezas ácidas, las partículas y algunos componentes orgánicos o metálicos volátiles. (Proyecto TEVER, ISR, 2006) El gas de síntesis depurado se utiliza como combustible en motores de gas, acoplados directamente a generadores de energía eléctrica; sin embargo, como los gases de escape de los motores pueden tener temperaturas elevadas es posible una recuperación energética adicional de los mismos mediante un ciclo térmico combinado, si las características de los motores lo permiten. Desde el punto de vista ambiental, el proceso de gasificación puede conducir a la formación de unas escorias fundidas (vitrificadas); aunque esta no es una característica ineludible del proceso sí es una ventaja importante desde el punto de vista de gestión. El sistema de depuración de los gases es, generalmente, por vía húmeda, con diferencias muy importantes respecto a los sistemas de depuración de las plantas de incineración, especialmente por las características del gas de síntesis, (combustible, explosivo y tóxico); en la información suministrada por los promotores de la tecnología se indica que no se generan efluentes líquidos ni residuos sólidos diferentes de las escorias vitrificadas y de un residuo de azufre, potencialmente valorizable. Las emisiones globales del proceso estarían constituidas por los gases de escape de los motores, asumiéndose que éstas cumplirán los límites de emisión establecidas en el RD 653/2003, de incineración de residuos. Una de las características importantes de estos procesos es el consumo de energía eléctrica en las antorchas de plasma, para conseguir las altas temperaturas del gas a la entrada en los reactores de gasificación; este uso consume una parte importante de la energía eléctrica generada en el proceso. En relación con las características de los residuos destinados a la gasificación por plasma, - 115 -

en principio no hay restricciones excluyentes pero la eficiencia económica del proceso aconseja utilizar residuos con un elevado PCI, (entre 3,500 y 3,900 kcal/kg). En el Estudio se ha considerado un residuo con un PCI de 15.4 MJ/kg, equivalente a 3,700 kcal/kg; el contenido de humedad tiene también una influencia importante, tanto por el menor PCI como por la aportación de agua al proceso, que interviene en la generación del gas de síntesis; en el caso estudiado la humedad está en torno al 18 20%, dependiendo de las fracciones seleccionadas en el tratamiento mecánico, ya que no se realiza ningún pretratamiento previo adicional a la separación. El diagrama de bloques utilizado para el análisis de este escenario es una derivación del escenario B2, tal y como se muestra en la figura:

Valorización vía plasma

2.145 t Alu; 11.158 t Fe; 5.369 t Plast

MATERIALES RECUPERADOS ENERGIA

FRACCION RESTO 463.066 t/a

TRATAMIENTO MECANICO

137.636 t/a 15.35 MJ/kg

VALORIZACION 20.645 t/a VIA PLASMA

ESCORIAS VITRIFICADAS

306.759 t/a 116.405 t/a

TRATAMIENTO BIOLOGICO

204.665 t/a

77.140 t/a

AFINO

PERDIDAS

VERTEDERO ENMIENDA ORGANICA

113.213 t/a

Para la configuración del escenario se ha supuesto que el tratamiento mecánico se refuerza con una etapa adicional de selección de la fracción seca que elimina la presencia de vidrio y metales y reduce las cantidades de materia orgánica y otros residuos húmedos. La composición de los residuos alimentados a la instalación de plasma es como se indica en la tabla; los rangos señalados corresponderían a las fracciones FR1 y FR2: Materia orgánica 25 – 17 %

Papel / cartón 35 – 40 %

Plásticos 31 – 35%

Madera 1.3 – 1.6 %

Textiles 5.4 – 5.6

que permite alcanzar los valores de PCI a la entrada de la planta de valorización; debe notarse el incremento de la proporción de plásticos y papel y la práctica ausencia de inertes, (como el vidrio), que no aportan energía al proceso y que reducen la energía útil de la transformación, por aumento de escorias vitrificadas. - 116 -

Los residuos no seleccionados para la planta de plasma son sometidos a estabilización biológica, como se indica en el esquema señalado. En la tabla se indican los balances de masa para las dos fracciones resto, FR1 y FR2 en este Escenario. Tabla 78: Balance de masa para el escenario de gasificación vía plasma Compostaje de la materia orgánica Recuperación férricos Compost producido Residuos a vertedero Tratamiento mecánico y biológico Entrada a planta clasificación Recuperación de aluminio Recuperación de chatarra férrica Recuperación de plásticos Fracción seca a producción de RDF PCI de fracción seca Fracción húmeda a tratamiento biológico Pérdidas, (emisiones de CO2 + agua) Enmienda orgánica Estabilizado a vertedero Producción de escorias vitrificadas

t/a t/a t/a t/a t/a t/a t/a t/a t/a MJ/kg t/a t/a t/a t/a t/a

FR1 0 0 0 0

FR2 115.105 863 31.092 17.438

463.066 2.145 11.158 5.369 137.636 15,35 306.758 116.405 113.213 77.140 20.645

347.962 2.075 10.294 5.138 118.977 16,44 211.478 65.372 81.750 64.356 17.847

En relación con el balance de materia de los escenarios B1 y B2 de referencia se han introducido las siguientes modificaciones: -

la fracción seca separada en el tratamiento mecánico ha disminuido, para poder alcanzar el PCI establecido por el promotor de la tecnología.

-

se ha mantenido la separación de materiales para reciclado, como objetivo estratégico prioritario a la valorización energética, como en el resto de los escenarios.

-

la fracción húmeda destinada a tratamiento biológico ha aumentado respecto al escenario inicial , así como la cantidad de C biodegradable

-

las pérdidas en el tratamiento biológico serán ligeramente superiores a las de los escenarios B1 y B2 de referencia, como consecuencia de la mayor pérdida de C biodegradable, lo que conducirá también a una menor humedad residual por la mayor cantidad de aire utilizado; (la humedad será en torno al 25% frente al 30% del escenario de referencia B2).

-

la cantidad de enmienda orgánica potencialmente utilizable se ha mantenido como

- 117 -

en el escenario de referencia. Respecto a los resultados del escenario, especialmente los relativos al proceso de gasificación + valorización del gas de síntesis deben realizarse algunos comentarios, especialmente en referencia a la capacidad de las instalaciones y a los balances energéticos de las mismas: -

todos los datos utilizados han sido suministrados por un único promotor tecnológico basados en la experiencia de funcionamiento desde Febrero de 2008 en una planta de 85 t/d de capacidad nominal, aunque a veces ha trabajado hasta con 100 t/d, con residuos de PCI entre 3,500 a 3,900 kcal/kg.

-

la capacidad y el factor de servicio indicadas por el promotor no responden a largos periodos de funcionamiento; los valores del factor de servicio global (340 días/año de funcionamiento efectivo) son superiores a los aceptados para tecnologías mucho más maduras y fiables y no existen datos objetivos que refuercen esta posible mejora.

-

el balance energético suministrado se basa en resultados esperables tras completar las instalaciones actualmente en funcionamiento; (la generación de energía se basa en considerar el funcionamiento de ciclos combinados que se instalarán cuando se duplique la capacidad de la instalación actual)

-

los balances no han podido ser verificados durante el análisis por la falta de datos consistentes para esta verificación, por el carácter experimental y semiindustrial de la principal instalación de referencia; en general, los datos estudiados son congruentes dentro de un nivel muy elevado de eficiencia energética.

-

los datos indicados tampoco han podido ser contrastados en experiencias extrapolables de un número significativo de instalaciones en funcionamiento, ni siquiera en aspectos parciales, ya que el número de instalaciones en funcionamiento real es muy reducido

El escalado del proceso de gasificación a diferentes capacidades de gestión se basa en la repetición de unidades modulares, no en el escalado de instalaciones; se ha establecido un módulo capaz de tratar de 200 t/d de residuos de 3,700 kcal/kg, lo que supone una potencia térmica de 35,56 MWt; para esta instalación modular, duplicada respecto a la instalación existente, el consumo eléctrico del propio proceso, (no del escenario), sería del orden de 2.8 MWe, según especifica el promotor. La generación eléctrica neta, asumiendo la instalación de un ciclo combinado de gas de síntesis y caldera de vapor, sería de 10.03 MWe, (1250 kWh/t de residuo); por tanto, la generación bruta de energía eléctrica debería ser del orden de 12.83 MWe, con un - 118 -

rendimiento de transformación superior al 36%. Se mantiene el factor de servicio de 340 días/año indicada por el promotor de la tecnología, lo que supone una capacidad de tratamiento por módulo de 68.000 t/a; para la gestión de FR1 serán necesarios 2 módulos, (sin margen de capacidad), mientras que para FR2 existirá un margen de tratamiento razonable ya que la cantidad tratada sería de 87,50% de la capacidad nominal. El balance energético del escenario, incluyendo las instalaciones de clasificación y de estabilización de la fracción húmeda, serían como se indica en la tabla: Tabla 79: Balance de energía para el escenario de gasificación vía plasma Potencia generada Generación bruta de energía Consumo de energía en el Escenario Compostaje Clasificación Tratamiento biológico Afino de estabilizado Consumo planta gasificación Energía neta exportada

MWe GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a

FR1 26,01 212,23 66,14 0,00 7,87 10,12 1,90 19.58 146,09

FR2 22,48 183,46 57,67 3,34 5,92 6,98 1,46 17.13 125,79

La energía total exportada supone entre un 11% y un 12% de la energía primaria total de la fracción resto FR1, en línea con el rendimiento energético del escenario B1, de incineración de RDF.

Instalaciones e inversiones necesarias para el escenario de gasificación Las instalaciones necesarias en este escenario serían las mismas que en el escenario B1, con la salvedad de que se sustituiría la planta de incineración por la planta de gasificación vía plasma. Tabla 80: Inversiones de la gasificación vía plasma Compostaje Clasificación Tratamiento biológico + afino Preparación de RDF Planta de gasificación vía plasma Total

FR1 0 28.093 52.751 2.500 100.000 180.844

FR2 17.000 23.000 45.000 2.500 100.000 191.126

La estimación de la inversión en la instalación de plasma ha sido realizada por el

- 119 -

promotor, fijándola en 50 millones de euros por cada unidad de 200 t/d; no se han considerado las sinergias que pudieran derivarse de la reproducción de diferentes módulos de las mismas instalaciones, por el concepto modular de las mismas, que sólo afectaría a parte de los sistemas eléctricos. Las inversiones estimadas para las instalaciones de gasificación son, en términos de masa equivalente, inferiores a las de las plantas de incineración; previsiblemente esta menor inversión está claramente justificada pero no se disponen de datos alternativos que permitan un contraste, que en cualquier caso puede ser muy difícil; si la inversión necesaria sube ligeramente los precios de gestión pueden verse incrementados de forma apreciable.

Análisis de costes: En la tabla se reflejan los costes calculados, siguiendo la misma metodología que en el resto de los escenarios: Tabla 81: Coste de operación para la gasificación vía plasma,

Costes de recogida Coste de operación Personal Combustibles Energía eléctrica Mantenimiento Reactivos Gestión de escorias Vertido estabilizado Gestión enmienda orgánica Seguros Gastos generales Amortización Gastos de gestión Ingresos de explotación Venta de materiales Venta de compost Venta energía Costes totales Coste unitario FR (€/t)

Mágina FR1 FR2 9.452 6.942 12.021 11.742 2.242 2.242 150 150 55 38 3.103 3.262 592 333 206 178 3.086 3.272 1.132 818 362 382 1.093 1.067 19.521 20.631 721 705 10.010 9.028 1.682 1.641 0 218 8.327 7.170 31.706 30.991 68,47 66,92

Macondo FR1 FR2 4.726 3.471 7.818 7.785 2.268 2.364 150 150 55 38 1.906 2.004 298 167 103 89 1.558 1.635 562 409 207 220 711 708 11.184 11.870 469 467 5.005 4.609 841 820 0 109 4.164 3.680 19.192 18.983 82,89 81,99

Los costes de gestión calculados para esta tecnología, de acuerdo con los datos suministrados y sujetos a los comentarios señalados, son relativamente cercanos a los de - 120 -

los escenarios de incineración, A1 y B1, que son los escenarios de referencia, aunque la variación no es muy importante, como se indica en la tabla adjunta: Tabla 82: Comparación de costes de gestión, por escenarios, en €/t de FR Escenario MAGINA MACONDO

A1

A2

A3

B1

C1

Plasma

FR1

77,32

88,17

90,01

84,24

97,55

68.47

FR2

69,84

79,98

85,24

76,31

87,33

66.92

FR1

93,84

114,13

118,14

100,76

112,34

82.89

FR2

89,78

102,44

108,79

93,12

99,08

81.99

Por la estructura modular de una parte importante de las instalaciones; esto favorecería, al menos teóricamente, la aplicación para unidades de gestión reducidas; es previsible que el escalado a grandes capacidades no sea favorable.

Análisis de ecoeficiencia Ante el retraso en el suministro de los datos de la instalación de gasificación no se ha podido simular el funcionamiento del escenario de gasificación + vertido, pero el impacto más significativo, GWP, puede estimarse por comparación con el escenario B1 para la unidad de gestión de Mágina. En la tabla se muestra este impacto para el escenario B1 y para el de gasificación, con una justificación de las diferencias: Tabla 83: Comparación de GWP para FR1, Créditos Recup. minerales Gen. electricidad Recup. Fe Recup. Al Recup. plásticos Emisiones Estabilización Incineración Vertedero Emisión neta 1.

B1 0,16 85,86 26,48 20,07 12,67

Gasificación 0,14 96.42 26,48 20,07 12,67

Notas

16,93 107,73 -75,95 -96,53

18.73 89.59 -89.86 -88.28

(4) (5) (6)

(1)

(2) (3) (3) (3)

La cantidad de escorias producidas es relativamente inferior en la gasificación y el destino puede ser equivalente, aunque en algún caso el crédito del material vitrificado podría ser algo mayor, en función del material sustituido.

2.

La exportación neta del escenario B1 es de 130 GWh/a mientras que en caso de la - 121 -

gasificación la exportación es de 146.06 GWh/a; en consecuencia, el crédito por producción de energía debe ser de 96.42 miles de t CO2-eq 3.

Las recuperaciones de materiales son iguales en ambos escenarios ya que se producen fuera de la planta de gasificación

4.

Las emisiones de CO2 en la estabilización son ligeramente mayores en el escenario de gasificación, ya que la cantidad de materia orgánica enviada a estabilización es mayor en este escenario, por exigencias de calidad del residuo a gasificar; el C degradado en el escenario B1 es de 21.981 t/a, frente a 24.318 t/a en el escenario de gasificación; por tanto, las emisiones de Co2 equivalente en este escenario serán proporcionales a al biodegradación obtenida en el tratamiento.

5.

Las emisiones debidas a la incineración se calculan en función de C total alimentado a los tratamientos térmicos; la cantidad de C total en la FR es de 111.224 t/a y la alimentada a las plantas de estabilizaciones de 45.055 t/a en el escenario B1 y 56.195 t/a en el escenario de gasificación; por tanto, las emisiones de esta segunda planta serán aproximadamente el 83% de las el escenario B1

6.

El vertedero actúa como secuestrante del C biogénico no biodegradable que se envía a la etapa de estabilización; en el escenario B1 la cantidad de C reg enviado a estabilización, (y posteriormente al vertedero) es de 35.555 t/a mientras que en el escenario de gasificación esta cantidad es de 46.787 t/a; por consiguiente, el secuestro del vertedero en el escenario de gasificación será de un 18 % superior al escenario B1.

En consecuencia, las emisiones netas equivales de CO2 del escenario de gasificación serían negativas, de casi 200 kg CO2 eq/t de FR alimentada al escenario; evidentemente, este resultado está condicionado por la confirmación de los resultados energéticos. El resto de los impactos son muy poco significativos porque, como el resto de los escenarios, las instalaciones están provistas de sistemas de depuración de sus emisiones, sujetas a regulaciones muy estrictas.

07 de julio de 2008

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