Preparación de combustibles alternativos a partir de residuos y su valorización en cementera. Octubre de 2010. Jornada Eco-Innovación en la gestión de residuos © 2008 Geocycle (España), S.A.

José Javier Alández Desarrollo de Negocios Geocycle (España), S.A.

¿Quienes Somos? • Geocycle España es una empresa especializada en el Servicio de gestión de residuos valorizables que pertenece al Grupo cementero Holcim.

• Holcim España desarrolla su actividad en los sectores: • Cemento • Hormigones y Morteros • Canteras y Áridos • Combustibles Alternativos a partir de Residuos

• La actividad en España está desarrollada por un equipo de más de 1.800 personas y alcanza una cifra de negocio superior a los 650 MM €.

• A nivel internacional Holcim viene desarrollando su actividad desde 1912 y actualmente tiene presencia en 70 países, siendo el Líder Mundial de la Valorización de residuos con más de 2 Mio. Tm/año valorizadas energéticamente. • •

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http://www.holcim.es http://www.geocycle.es

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¿Dónde estamos? Delegación Norte (1)

Delegación Cataluña (1)

Delegación Centro (1)

Delegación Levante (1)

Delegación Sur-Portugal (1)

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RECURSOS NATURALES

INFRAESTRUCTURAS USO

PROCESOS DE RECURSOS ALTERNATIVOS

PRODUCTOS

Y CONSUMO

PRODUCCIÓN

EMISIONES

EMISIONES

EMISIONES

El uso sostenible de los recursos

SERVICIOS GESTIÓN RESIDUOS

DE RESIDUOS

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ELIMINACIÓN

REUTILIZACIÓN RECICLAJE Y VALORIZACIÓN

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Jerarquía de gestión de residuos de la UE

Prevención

Cementera

Valorización

Reutilización Reciclaje de materiales Valorización energética

Eliminación

Incineración

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Vertido

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Conceptos clave de la valorización en cementera • Valorización: Todo procedimiento que permita el aprovechamiento de los recursos contenidos en los residuos sin poner en peligro la salud humana y sin utilizar métodos que puedan causar perjuicios al medio ambiente. Valorización energética… si hay aporte

neto positivo de energía al proceso, en cementera a partir de 1.500 kcal/kg. Objetivo ahorrar recursos naturales. • La valorización en cementera es posible gracias a las elevadas Tª y

tiempos de residencia de gases en el proceso. La valorización no produce residuos. • Para

valorizar hay que ser Gestor Autorizado: AAI, controles

analíticos, instalaciones emisiones.

de

almacenamiento

y

dosificación,

controles

de

• La valorización tiene limitaciones técnicas: compuestos que puedan

afectar negativamente al proceso, a la calidad del clinker o a las emisiones. • La valorización requiere flujos homogéneos de combustible: en la

mayoría de las ocasiones los residuos necesitan de un pretratamiento previo que garantice la estabilidad del proceso. 6

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Indice • El proceso cementero como principal consumidor de los combustibles Alternativos


Características del proceso

• Plataformas de Preparación de Combustibles Alternativos


Procesos de fabricación




Controles analíticos




Controles Ambientales: sistemas de tratamiento de aire

• Otras instalaciones de pretratamiento y valorización de residuos


Instalaciones de Secado y valorización de lodos de depuradora




Instalaciones de preparación y valorización de Fluff

• Ventajas de la valorización en Cementera.

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La fabricación del clinker

Condiciones de operación Gases • CO2 • Otros

Precalentador/Precalcinador Quemador principal • Gases: 900 -1200 °C • Gases de combustión: • Harina cruda: >800 °C • 1800-2200°C

Harina Cruda • • • •

CaO/CaCO3 SiO2 Fe2O3 Al2O3

• Tiempo de residencia: >4-6seg Deshidratación/precalentado • Clinker: 1450°C > 15 min. Combustibles Clinkerización 1450 ºC

Depuración de gases • Reacción con CaO • Filtro

Calcinación/descarbonatac. (600- 900 ºC)

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Sin cenizas • Todo el mineral en el producto final

Clinker • C4AF • C3A • C2S • C3S Enfriamiento y cristalización

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Consumos necesarios para fabricar 1 Mill. t de cemento

• 1,5 Mill. t de materias primas (caliza, sílice, hierro,...) • 105.000 t de combustibles (carbón, petcocke,...) • 110 Mill Kwh de energía eléctrica

La fabricación de cemento requiere una cantidad importante de recursos naturales no renovables. El alto consumo energético es un factor determinante en el proceso.

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Principales características de un horno de Cemento • Capacidad de aprovechamiento energético próxima al 100 % • Potente combustión


Temperatura de llama de 2.000 ºC




Largos tiempos de residencia de los gases a altas temperaturas (> 5 sg.)




Los compuestos orgánicos son totalmente destruidos

• Minimización de Residuos


No se producen cenizas ni escorias porque se incorporan al clínker

• Medidas anticontaminantes


El cloro y el azufre se retienen en los sólidos del proceso debido a la naturaleza alcalina del mismo.

• Control del proceso y de las emisiones

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Equipos de limpieza de gases.




Medición en continuo y controles por entidades externas acreditadas

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El proceso de fabricación de cemento permite la valorización de residuos Reciclado: materiales secundarios en la formulación del crudo

•Valorización Energética: PCI>6MJ/kg; ausencia de compuestos que afectan negativamente al proceso y a las emisiones

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Valorización energética

Reciclado: materiales secundarios en la fabricación del cemento

•Reciclado Material: si residuo contiene al menos un 40-60% de los principales Constituyentes del cemento: CaO, Si02, Al2O3, Fe2O3, SO3.

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Volumen de generación de residuos susceptibles de ser usados como combustibles y materiales alternativos

Datos correspondientes a la Unión Europea Recursos naturales para producir cemento

Materiales residuales alternativos

Producción anual

Combustibles fosiles (carbó (carbón, petcoke, petcoke, gas)

20-25 Mt

Materiales residuales orgá orgánicos

250-300 Mt

Recursos minerales (caliza, sílice, hierro,...) hierro,...)

120-150 Mt

Materiales residuales minerales

300-500 Mt

Subproductos minerales

150-200 Mt

Aditivos al cemento (Yeso, puzolana, puzolana, filler calcareo)

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Consumo anual

50-80 Mt

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Ejemplos de combustibles y materiales alternativos y sus aportaciones energéticas

Combustibles alternativos Kcal/Kg Polietileno Poliestireno (fibra) Goma, caucho Aceites usados Neumáticos usados Disolventes Lodos de pintura Polvo de pintura Cáscaras de cacahuete Harinas de animal Serrín vegetal Lodos de depuradora

11.000 9.500 8.500 8.500 6.500 5.000 4.500 4.500 4.300 3.800 3.500 3.200

Materias primas alternativas Arenas de fundición Espumas de azucarera

Material hierro/sílice caliza

Lodos de depuradora alúmina/sílice Escorias de horno alto alúmina/sílice Cenizas volantes Lodos de papelera Cenizas de pirita

alúmina/sílice caliza hierro

Catalizadores

alúmina/sílice

Tierras de filtración Limaduras férricas

alúmina/sílice hierro

Yeso artificial

sulfato cálcico

Emisiones neutras de CO2

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Limitaciones al uso de combustibles alternativos •

Oxido de magnesio


•

Azufre


•

Contenidos mayores del 0,5 % P2O5, pueden provocar fuertes retrocesos en las características del cemento, particularmente en la resistencia inicial.

Metales pesados


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reacciona con los álcalis y forma cloruros que son transportados por los gases y precipitan en el intercambiador de calor. Hornos de vía seca a unos 300 mg de Cl por kg. de clínker

Fosforo


•

El exceso de azufre puede dar lugar a la formación anillos de costra en el horno rotatorio. El azufre del combustible se transforma en sulfatos que se retienen en el clínker. En el cemento es necesaria una cierta cantidad de sulfato cálcico (yeso molido) para regular el tiempo de fraguado . Maximo 2,5 a 4 %.

Cloro


•

Maximo 2 %; por encima aparece MgO (periclasa), reacciona con el agua de fraguado formando Mg(OH)2, que provoca grietas: la expansión por la magnesia.

la mayoría de los Metales se retienen en el Clinker. Para el caso del Sb, As, Ba, Be, Cd, Cr, Cu, Pb, Ni, Se, Ag, V y Zn se han medido porcentajes de retención en los sólidos del proceso de más del 99 % . En el caso de metales más volátiles, como el Hg y el Tl, los porcentajes de retención son menores, lo que obligará a controlar su concentración en las materias primas y en los combustibles.

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España no aprovecha las posibilidades de valorización de residuos del proceso cementero CONSUMO DE COMBUSTIBLES ALTERNATIVOS EN LA INDUSTRIA CEMENTERA DE VARIOS ESTADOS EUROPEOS (Datos de 2002 a 2007)

79

HOLANDA

51 51

AUSTRIA ALEM ANIA

47 45 44

SUIZA NORUEGA BÉLGICA

33

FRANCIA

29

SUECIA

18

M EDIA UE

15

REINO UNIDO

6 6

ITALIA ESPAÑA

4 3

DINAM ARCA FINLANDIA

1 1 1

GRECIA PORTUGAL POLONIA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

% de energía que procede de la valorización residuos

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España no aprovecha las posibilidades de valorización de residuos del proceso cementero

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El 21% de la energía térmica empleada por Holcim España para fabricar cemento en 2009 procedía de residuos Combustibles

Combustibles alternativos:

tradicionales: • Coque de petróleo

• Serrín impregnado

• Carbón

• Pinturas , tintas,…

• Fuel oil

Coque 71%

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Alternativos 21% Fuel