MOMENTO INDIVIDUAL Martha Cecilia Vergel Verjel

Código: 67201624799

UNIVERSIDAD DE MANIZALES

Facultad de Ciencias Contables, Económicas y Administrativas

Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente

Manejo integrado de residuos sólidos

2017

NUEVO DESARROLLO TECNOLÓGICO EN GESTIÓN DE RESIDUOS

Tecnologías como la combustión, pirolisis o gasificación no es algo nuevo, el aprovechamiento

energético de residuos por medio de dichas tecnologías tiene su tempo, pero el uso de la

tecnología de plasma lo es. Y se diferencia por aspectos como la operación, la temperatura, y el

ambiente de reacción (Rosales, 2016).

Definición de plasma:

El plasma, desde el punto de vista de la física, corresponde a uno de los cuatro estados

fundamentales de la materia junto al estado sólido, líquido y gaseoso, y es de hecho, el

estado más abundante de la naturaleza. La mayor parte de la materia en el universo

visible se encuentra en estado plasma. Fenómenos terrestres como los rayos y auroras

polares junto a artefactos conocidos como monitores, tubos fluorescentes, luces de neón,

soldadoras al arco, etc. corresponden al estado plasma o a una aplicación de éste

(Rosales, 2016, p.39).

La distinción básica entre estos estados recae en la fuerza de los enlaces que mantienen

juntas sus partículas constituyentes, más aún, en el equilibrio entre la energía cinética

aleatoria (energía térmica) de sus átomos o moléculas y las fuerzas de sus enlaces

interpartículas. Así al elevar la temperatura de una sustancia sólida o líquida, sus átomos

o moléculas aumentarán su energía cinética térmica hasta superar la energía potencial de

enlace interpartículas originando un cambio de fase ya sea a líquido o gas. En el caso de

un gas molecular, no ocurre un cambio de fase en el sentido termodinámico, pero cuando

se aplica energía suficiente y se supera la energía de enlace molecular, las moléculas irán

disociándose gradualmente en átomos y a una temperatura suficientemente elevada las

colisiones entre átomos producirán desprendimiento de electrones formando un gas

ionizado o plasma que se caracteriza por ser un buen conductor eléctrico susceptible de

interacciones electromagnéticas (Rosales, 2016, p.39).

El plasma se puede caracterizar por su grado de ionización y densidad; el grado de

ionización se refiere a la proporción de átomos que han ganado o perdido electrones, lo

cual es controlado principalmente por la temperatura de los electrones. La densidad del

plasma se refiere en realidad a la densidad de electrones, es decir, al número de electrones

por unidad de volumen. El plasma además posee dos estados generales; de equilibrio y no

equilibrio. El estado de equilibrio indica que las temperaturas de los electrones, iones y

átomos neutros son casi iguales, pudiendo alcanzar temperaturas desde unos pocos miles

a más de diez mil grados (Rosales, 2016, p.39).

GASIFICACIÓN POR PLASMA DE RESIDUOS SÓLIDOS

La gasificación tradicional se diferencia de la gasificación por plasma en el nivel de la

temperatura, ya que la gasificación por plasma permite una mayor temperatura en condiciones de

cantidad de oxígeno reducido, permitiendo obtener una mayor descomposición de todos los

compuestos del material a excepción de los compuestos radioactivos, los cuales de todas formas

quedan atrapados en el vitrificado que forman los compuestos inorgánicos que no se gasifican y

que a temperaturas más bajas formarían ceniza. El vitrificado es considerado altamente estable

porque se caracteriza en producir muy pocos lixiviados, permitiendo una disposición segura en

relleno sanitario, como relleno o agregado en construcción, y como aislante si ha sido procesado

(Rosales, 2016).

Un gasificado por plasma es un recipiente privado de oxigeno (anóxico) que funciona a muy

altas temperaturas con ayuda del plasma, la materia prima que se procesa en el gasificado no se

quema sino que el calor rompe la materia prima en elementos como el hidrogeno y compuestos

simples como el monóxido de carbono y agua. El gas que se crea se llama gas de síntesis o

“syngas” que es combustible (Nieves, 2016).

Para que exista una correcta gasificación se requiere de condiciones controladas y de un equipo

especializado llamado reactor de gasificación; características como la geometría del reactor, el

número, disposición y características de diseño de las antorchas, así como las características de

operación de todo el conjunto son definidas por el proveedor de la tecnología de plasma

(Rosales, 2016).

Principales tipos de tecnología de gasificación por plasma:

1. Gasificación en reactores autotérmicos en combinación con plasma térmico; la

energía necesaria para la gasificación viene de la combustión parcial del combustible

y las antorchas de plasma son utilizadas para realizar cracking térmico al gas

combustible que sale del reactor, ayudando así a remover contaminantes y para

ayudar al vitrificado de la ceniza. Ejemplos de compañías que utilizan esta

disposición son Europlasma (Francia), Plasco (Canadá), Bellwether Gasification

Technologies (Alemania), Advanced Plasma Power (Reino Unido), entre otros

(Rosales, 2016, p.39).

Figura 1. Reactor autotérmico

Fuente: Rosales, N (2016)

a. Gasificación en reactores alotérmicos con energía aportada por plasma

térmico; la energía necesaria para la gasificación es aportada en su totalidad

por las antorchas de plasma, por lo que todo el combustible es gasificado

impidiendo la formación de ceniza la cual es vitrificada directamente en el

proceso de gasificación. Una ventaja importante es que admiten residuos

complicados para otros reactores como lo son los residuos altos en humedad,

aunque de todas formas la humedad tiene un impacto negativo importante en

el rendimiento del proceso de gasificación. Ejemplos de compañías que

utilizan esta disposición son Alter NRG/Westinghouse Plasma Corporation

(Canadá/USA), InEnTec (USA), Plazarium (Rusia), MPM Technologies

(USA), Pyrogenesis (Canadá), entre otros (Rosales, 2016, p.39).

Figura 2. Reactor alotérmico

Fuente: Rosales, N (2016)

POSIBLES PROBLEMAS DE LA GASIFICACIÓN POR PLASMA

Dentro de las desventajas del proceso de gasificación por plasma, está el alto consumo eléctrico

de las antorchas de plasma, valor altamente dependiente de la cantidad de compuestos

carbonosos y humedad del tipo de residuos a tratar (Rosales, 2016).

Además, este tipo de tecnología se encuentra poco desarrollada para aplicaciones comerciales

(solo hay algunas experiencias puntuales de operación continuo), ya que hay plantas de

demostración e investigación operativas pero escasas lo hacen con volúmenes significativos y

con objetivos estrictamente económicos. Los grandes proyectos en desarrollo hasta ahora han

sufrido retrasos, remodelaciones y problemas técnicos que han hecho dudar de la viabilidad

comercial. Una de las mayores desventajas son los bajos precios de la electricidad y la escasa

tasa de destrucción de residuos afecta el funcionamiento de la planta, esto suele ocurrir en

lugares donde es muy baja las tasas de vertedero. No es rentable opere a poca capacidad y a bajo

precio de electricidad exportada (García, 2016).

La gasificación por plasma se ha utilizado regularmente en las industrias siderúrgicas o para

residuos médicos y peligrosos. El uso para para residuos urbanos es muy condicionado ya que

resulta costosa económicamente, referente a inversión inicial y mantenimiento, por lo que las

prácticas de estos se sujetan a plantas piloto o de demostración (Gobierno de Navarra, 2015).

Otro inconveniente es que existen diversas tecnologías de plasma pero no todas tratan el

mismo tipo de residuos. Algunos tratan residuos en forma gaseosa, otros en forma líquida

y sólida pero no gaseosa, y otros pueden tratar residuos en cualquier fase, pero sus

necesidades de energía son altas. Para el tratamiento de residuos biológico-infecciosos,

Heberlein y Murphy (2007) exponen que requiere de 1100 kWh/ton y Rutberg (2002) de

0.8 a 1 kWh/kg (Gonzáles, Virgen & Vera, 2009, p.54).

¿POR QUÉ ES UN APORTE INNOVADOR?

Con este tipo de tecnología “gasificación por plasma”, podría reducirse a una cantidad mínima el

uso de rellenos sanitaros, e incluso dejar de necesitarlas puesto que este tipo de tecnología puede

abarcar grandes cantidades de residuos y de diferentes tipos, desde residuos ordinarios hasta

peligrosos. Además, su proceso de tratamiento es eficiente y con múltiples beneficios, como por

ejemplo que es capaz de descomponer cualquier tipo de residuo (menos los radiactivos), no

genera cenizas tóxicas, ni dioxinas, ni carbonilla residual, produce energía y minimiza la pérdida

de energía química, añadiendo que la planta para este tipo de manejo de residuos es compacta y

modular.

REFERENCIAS

Rosales, N. (2016). Generación eléctrica mediante gasificación por plasma de residuos sólidos

municipales. Recuperado de http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/143598

Nieves, A. (2016). Nuevas alternativas tecnológicas para el tratamiento disposición y

aprovechamiento de los residuos sólidos del municipio de Bucaramanga. Recuperado de

http://www.concejodebucaramanga.gov.co/descargas/CONTROL_POLITICO_2_EMAB

_2016.pdf

García, M. (2016). Análisis tecno-económico de la gasificación de residuos sólidos urbanos

mediante plasma térmico. Recuperado de

http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/20491/fichero/PFC_150901_rev2.pdf

Gonzáles, T., Virgen, A., & Vera, A. (2009). La tecnología de plasma y residuos sólidos.

Ingeniería 13 (2), 51-56. Recuperado de

http://www.revista.ingenieria.uady.mx/volumen13/tecnologia_plasma.pdf

BIBLIOGRAFÍA

Greenpace. (2011). Nuevas tecnologías para el tratamiento de residuos urbanos: viejos riesgos y

ninguna solución. Recuperado de

http://www.greenpeace.org/argentina/Global/argentina/report/2010/8/riesgos-tecnologias-

residuos-urbanos.pdf

Gobierno de Navarra. (2015). PIGRN 2025. Estudio alternativas de tratamiento para la fracción

resto y rechazos. Recuperado de https://www.navarra.es/NR/rdonlyres/43F70F10-A970-

4A48-807B-8F33B1C657F9/320299/AlternativasFRSubprogramaRDrev3x.pdf