Energía sustentable generada con basura
Las miles de toneladas de basura que se generan a diario en Monterrey, están aprovechándose para producir energía eléctrica renovable. Descubre cómo lo hacen.
Información validada por ing. Rubén Simental, delegado administrativo de Benlesa
De acuerdo a datos del INEGI, en México a diario se recolectan 86 mil 343 toneladas de basura; es decir cada habitante genera alrededor de 770 gramos. Son los municipios los encargados de recolectar este volumen de desechos, que acaban en tiraderos a cielo abierto y rellenos sanitarios.
En función de sus características y orígenes, la basura se clasifica en tres grupos: residuos sólidos urbanos (RSU), residuos de manejo especial (RME) y residuos peligrosos (RP). De acuerdo a la Ley General para la Prevención y Gestión Integral de Residuos, los residuos sólidos urbanos son los generados en las casas-habitación, que resultan de la eliminación de los materiales que utilizan en sus actividades domésticas, de los productos que consumen y de sus envases, embalajes o empaques; los residuos que provienen de cualquier otra actividad dentro de establecimientos o en la vía pública que genere residuos con características domiciliarias, y los resultantes de la limpieza de las vías y lugares públicos, siempre que no sean considerados por esta ley como residuos de otra índole.
Ante este gran volumen de basura que se genera en el país se han implementado diferentes estrategias para resarcir esta problemática, una de ellas es generar energía eléctrica con los residuos sólidos urbanos.
Las entidades que generan más basura son Estado de México, Ciudad de México, Jalisco, Veracruz, Guanajuato, Tamaulipas y Nuevo León.
Procesos para obtener energía eléctrica con RSU
Actualmente existen dos tipos de procesos para generar energía eléctrica a partir de residuos sólidos urbanos: el biológico y el térmico.
Biológico: Las bacterias existentes en los rellenos sanitarios, propios del confinamiento de residuos sólidos urbanos, se encargan de efectuar el proceso de digestión anaerobia, descomponiendo de manera natural la parte orgánica de los residuos en ausencia de aire. Para acelerar este proceso se requieren tanques o reactores, donde se genera una mezcla de gases conocida como biogás: 50% de metano (CH4), 45% de bióxido de carbono y en menores cantidades: oxígeno, nitrógeno, vapor de agua y ácido sulfhídrico, así como una gran variedad de gases en cantidades traza.
Este biogás es conducido hacia una central eléctrica por un sistema de vacío mediante una succión negativa, a través de tuberías que son conectadas a sopladores que extraen el biogás de pozos construidos en el relleno sanitario. Cabe resaltar que en este proceso es necesario clasificar los residuos sólidos urbanos, ya que no todos pueden utilizarse.
Térmico:
Existen tres tipos principales de procesos térmicos: la incineración, la gasificación a baja temperatura y la gasificación en arco de plasma. Todos se caracterizan por la conversión del carbono contenido en los residuos sólidos urbanos bajo diferentes condiciones de temperatura y aire principalmente.
La incineración puede llevarse a cabo con tecnologías sin clasificación de los residuos o con clasificación de los residuos (CDR). El término CDR (Combustible Derivado de los Residuos) se refiere a los residuos que son procesados para incrementar su poder calorífico y quemarse tanto en plantas de combustión con recuperación de energía, como en plantas termoeléctricas convencionales. Los problemas principales de esta tecnología son que se requieren mayores costos de inversión y operación.
La gasificación a baja temperatura (500 °C) transforma los residuos sólidos urbanos en una mezcla de gases con un poder calorífico comprendido entre 6 y 12 MJ/m3. Este proceso tiene varias ventajas sobre la incineración convencional, ya que se lleva a cabo en ambientes con bajo contenido de oxígeno, lo que limita la formación de dioxinas y grandes cantidades de óxidos de azufre y nitrógeno. Como resultado de estos requerimientos, el volumen de los gases de combustión producidos es menor, por lo que se necesitan equipos de tratamiento pequeños y menos costosos.
Por cada millón de toneladas de residuos sólidos urbanos, en la planta de Benlesa se puede generar un Megawatt.
La gasificación en arco de plasma se lleva a cabo en un medio de gas ionizado con número igual de cargas positivas y negativas, las cuales pueden conducir la electricidad. Se genera por descargas de corriente con alto voltaje entre dos electrodos, los resultados son la producción de luz y calor. A diferencia de los metales que están limitados por sus temperaturas de fusión, el gas no tiene limitaciones de temperatura y se alcanzan desde los 3,000 °C hasta los 8,500 °C, suficientes para suministrar la energía de activación necesaria para promover los cambios físicos y químicos de la materia, mismos que no pueden ocurrir cuando se calienta a baja temperatura como en la combustión convencional. El gas de síntesis generado por esta tecnología compuesto por CO, H2 y CH4, se puede emplear en turbinas, o convertirlo a metanol, etanol o gasolinas. Por sus ventajas, la gasificación en arco de plasma se considera la tecnología del futuro en el campo del tratamiento de los residuos sólidos urbanos.
El modelo a seguir en Monterrey
Desde 2003, Bioenergía de Nuevo León, S.A. de C.V. (Benlesa) es un gran referente por ser el primer proyecto en México y Latinoamérica de energía renovable que genera electricidad a partir del biogás proveniente del relleno sanitario de Simeprode. Asimismo, es una muestra de que sí se puede coexistir y trascender armoniosa y exitosamente entre el Gobierno y la Iniciativa Privada.
En la planta de Benlesa se utiliza el gas metano proveniente de la descomposición de la materia orgánica de los residuos sólidos que se generan en toda la zona metropolitana de Monterrey, para producir energía renovable y limpia que alimenta al alumbrado público de los municipios conurbados, al Metro de Monterrey, al DIF de Nuevo León, a Agua y Drenaje de Monterrey y al mismo Gobierno del Estado.
Cabe mencionar que las instalaciones del relleno sanitario de Simeprode se abastecen al 100% de la energía que se genera en esta planta y abarca más del 60% del consumo municipal del alumbrado público metropolitano. A diario se trasladan alrededor de 850 a 900 camiones al relleno sanitario de Simeprode, ubicado en el municipio de Salinas Victoria, Nuevo León, para depositar más de 5,300 toneladas de basura y desechos en las celdas de confinamiento, las cuales miden 400 metros por 100 metros y tienen 6 metros de profundidad. En el fondo de las celdas de confinamiento hay una geomembrana, que es una película plástica de polietileno de alta densidad de 1 mm que evita que los líquidos se filtren en el subsuelo y lo contaminen. Los desechos son compactados y se cubren con una capa de tierra, formando una loma o cerro, hasta llegar a una altura de 30 a 40 metros.
La basura orgánica se descompone por medio de la digestión anaeróbica realizada por la acción bacteriana que produce el biogás, el cual a través de tuberías especiales es conducido a los motores que se encargan de generar la energía eléctrica. Si existe un exceso de biogás, éste es quemado antes de llegar al motor, para evitar que escape al medioambiente. De los motogeneradores, la energía pasa a un transformador que regula el voltaje de salida. La energía eléctrica obtenida se inyecta a la red de distribución de la CFE para llevarla hasta los socios-usuarios, quienes pagan 10% menos en la tarifa regular por consumir la electricidad de esta planta (Ver Figura 1). Benlesa genera aproximadamente 130 millones de kWh de energía por año. Los socios-usuarios son los 7 municipios del área metropolitana de Monterrey y entidades de Gobierno, pero si esta energía fuera para cubrir las necesidades del público en general se podría abastecer a 33 mil casas de interés social.
La planta, desde el proyecto original, fue diseñada con tecnología de punta, mediante la instalación de equipos en forma modular. Los motores están integrados pero son independientes en su operación, lo cual facilita su mantenimiento o reparación. Los equipos se pueden remover e instalar en otras secciones, de acuerdo a las necesidades. La planta ha sido diseñada para operar durante los próximos 25 a 30 años, dependiendo de la vida del relleno sanitario.
Con este tipo de proyectos, al final ganan todos: el ambiente al reducirse las emisiones de gases de efecto invernadero equivalentes a retirar más de 170,000 automóviles de circulación y a plantar más de 2,000 hectáreas de árboles; la sociedad al recibir beneficios directos de la aplicación de más recursos del gobierno provenientes de los ahorros directos por recibir la energía de BENLESA; y los accionistas que obtienen su retorno de inversión así como el que se cumpla con parte de la responsabilidad social.
Benlesa
Ubicación: Salinas Victoria, Nuevo León.
Capacidad Instalada: 16.96 MW.
Tecnología: 16 motogeneradores GE-Jenbacher JS-320.
Combustible: Biogás de Relleno Sanitario (Metano-CO2).
Número de Pozos: 920.
Volumen de Extracción de Biogás: 9,100 m3/h promedio.
Área de Extracción: 140 hectáreas.
Volumen de Residuos Sólidos tratados: 19 millones de ton. aprox.
