El combustible derivado de residuos ( RDF ) es un combustible producido a partir de diversos tipos de residuos, como los residuos sólidos municipales (RSU), los residuos industriales o los residuos comerciales.
El Consejo Empresarial Mundial para el Desarrollo Sostenible proporciona una definición:
"Los residuos y subproductos seleccionados con poder calorífico recuperable pueden usarse como combustibles en un horno de cemento , reemplazando una parte de los combustibles fósiles convencionales , como el carbón, si cumplen con especificaciones estrictas. A veces sólo pueden usarse después de un procesamiento previo para proporcionar Combustibles 'a medida' para el proceso del cemento".
Los CDR se componen en gran medida de componentes combustibles de dichos residuos, como plásticos no reciclables (sin incluir el PVC ), papel , cartón, etiquetas y otros materiales corrugados. Estas fracciones se separan mediante diferentes pasos de procesamiento, como cribado, clasificación por aire, separación balística, separación de materiales ferrosos y no ferrosos, vidrio, piedras y otros materiales extraños y trituración hasta obtener un tamaño de grano uniforme, o también se granulan para producir una Material homogéneo que puede utilizarse como sustituto de los combustibles fósiles, por ejemplo, en plantas de cemento, plantas de cal, centrales eléctricas alimentadas con carbón o como agente reductor en hornos de acero. Si está documentado según CEN/TC 343, puede etiquetarse como combustibles sólidos recuperados (SRF). [1]
Otros describen las propiedades, como por ejemplo:
No existe una clasificación o especificación universal exacta que se utilice para dichos materiales. Ni siquiera las autoridades legislativas han establecido directrices exactas sobre el tipo y la composición de los combustibles alternativos. Los primeros enfoques hacia la clasificación o especificación se encuentran en Alemania (Bundesgütegemeinschaft für Sekundärbrennstoffe), así como a nivel europeo (Organización Europea de Combustibles Recuperados). Estos enfoques, iniciados principalmente por los productores de combustibles alternativos, siguen un enfoque correcto: sólo mediante una estandarización exactamente definida en la composición de dichos materiales se podrá lograr una producción y un uso uniformes en todo el mundo.
Primeras aproximaciones hacia la clasificación de combustibles alternativos:
Los combustibles sólidos recuperados forman parte del RDF porque se producen cumpliendo una norma como la CEN/343 ANAS. [2] Ahora está disponible una revisión completa sobre la producción de CSR/CDR, los estándares de calidad y la recuperación térmica, incluidas estadísticas sobre la calidad de CSR en Europa. [3]
En la década de 1950, los neumáticos se utilizaron por primera vez como combustible derivado de residuos en la industria del cemento. A mediados de los años 80 se siguió el uso continuo de diversos combustibles alternativos derivados de residuos con el “Brennstoff aus Müll” (BRAM) – combustible a partir de residuos – en la industria cementera de Westfalia en Alemania.
En aquel momento la prioridad era reducir los costes mediante la sustitución de los combustibles fósiles, ya que la industria estaba sometida a una considerable presión competitiva. La Asociación Alemana de Cementeras (Verein Deutscher Zementwerke eV (VDZ, Düsseldorf)) documenta desde los años ochenta el uso de combustibles alternativos en la industria cementera federal alemana. En 1987, menos del 5% de los combustibles fósiles fueron reemplazados por combustibles derivados de residuos; en 2015 su uso aumentó a casi el 62%.
Los combustibles derivados de residuos se utilizan en una amplia gama de instalaciones especializadas de conversión de residuos en energía , que utilizan combustibles derivados de residuos procesados con valores caloríficos más bajos de 8-14 MJ/kg en tamaños de grano de hasta 500 mm para producir electricidad y energía térmica ( calor/vapor) para sistemas de calefacción urbana o usos industriales.
Materiales como vidrio y metales se eliminan durante el proceso de tratamiento ya que no son combustibles. El metal se elimina mediante un imán y el vidrio mediante una criba mecánica . Después de eso, se utiliza una cuchilla de aire para separar los materiales ligeros de los pesados. Los materiales ligeros tienen mayor poder calorífico y crean el RDF final. Los materiales pesados normalmente terminarán en un vertedero . El material residual puede venderse en su forma procesada (dependiendo del tratamiento del proceso) como una mezcla simple o puede comprimirse en pellets de combustible , ladrillos o troncos y usarse para otros fines, ya sea de forma independiente o en un proceso de reciclaje recursivo. [4] CDR o CSR es la subfracción combustible de los residuos sólidos urbanos y otros residuos sólidos similares, producidos mediante una combinación de métodos de tratamiento mecánico y/o biológico, como el biosecado . [5] en plantas de tratamiento mecánico-biológico (MBT). [3] Durante la producción de CDR/CSR en plantas MBT hay pérdidas sólidas de material que de otro modo sería combustible, [6] lo que genera un debate sobre si la producción y el uso de CDR/CSR son eficientes en términos de recursos o no en comparación con la combustión tradicional de un solo paso de RSU residuales en plantas de incineración ( Energía a partir de residuos ). [7]
La producción de RDF puede implicar los siguientes pasos:
El RDF se puede utilizar de diversas formas para producir electricidad o como sustituto de los combustibles fósiles. Puede utilizarse junto con fuentes tradicionales de combustible en centrales eléctricas de carbón. En Europa, el CDR se puede utilizar en la industria de los hornos de cemento , donde se aplican las estrictas normas de control de la contaminación del aire de la Directiva sobre incineración de residuos . El principal factor limitante para el uso de CDR/CSR en hornos de cemento es su contenido total de cloro (Cl), siendo el contenido medio de Cl en el CSR promedio fabricado comercialmente 0,76 p/p en base seca (± 0,14% p/p, 95% confianza). [8] El RDF también se puede alimentar a módulos de gasificación por arco de plasma y plantas de pirólisis . Cuando el RDF puede quemarse limpiamente o de conformidad con el Protocolo de Kioto , el RDF puede proporcionar una fuente de financiación donde los créditos de carbono no utilizados se venden en el mercado abierto a través de un intercambio de carbono. [ se necesita aclaración ] Sin embargo, el uso de contratos municipales de residuos [ se necesita aclaración ] y la financiabilidad [ jerga ] de estas soluciones es todavía un concepto relativamente nuevo, por lo que la ventaja financiera de RDF puede ser discutible. El mercado europeo para la producción de CDR ha crecido rápidamente debido a la directiva europea sobre vertederos y la imposición de impuestos sobre vertederos. Se espera que las exportaciones de combustible derivado de desechos (CDR) del Reino Unido a Europa y más allá hayan alcanzado los 3,3 millones de toneladas en 2015, lo que representa un aumento de casi 500.000 toneladas con respecto al año anterior.
La fracción de biomasa de CDR y CSR tiene un valor monetario según múltiples protocolos de gases de efecto invernadero , como el Plan de Comercio de Emisiones de la Unión Europea y el programa de Certificado de Obligación Renovable del Reino Unido. La biomasa se considera neutra en carbono ya que el CO 2 liberado de la combustión de la biomasa se recicla en las plantas. Los operadores de combustión estacionaria utilizan la fracción de biomasa quemada de RDF/SRF para reducir sus emisiones totales de CO 2 informadas .
El grupo de trabajo europeo CEN 343 ha desarrollado varios métodos para determinar la fracción de biomasa de CDR/CSR. Los dos métodos iniciales desarrollados (CEN/TS 15440) fueron el método de clasificación manual y el método de disolución selectiva; Está disponible una evaluación comparativa de estos dos métodos. [9] Se desarrolló un método alternativo, pero más costoso, utilizando los principios de la datación por radiocarbono. En 2007 se publicó una revisión técnica (CEN/TR 15591:2007) que describe el método del carbono 14 , y en 2008 se publicó una norma técnica del método de datación por carbono (CEN/TS 15747:2008). [10] En los Estados Unidos Estados Unidos, ya existe un método equivalente de carbono 14 según el método estándar ASTM D6866.
Aunque la datación con carbono 14 puede determinar la fracción de biomasa de RDF/SRF, no puede determinar directamente el valor calorífico de la biomasa. La determinación del poder calorífico es importante para los programas de certificados verdes, como el programa de Certificado de Obligación Renovable. Estos programas otorgan certificados basados en la energía producida a partir de biomasa. Se han publicado varios artículos de investigación, incluido el encargado por la Asociación de Energías Renovables del Reino Unido, que demuestran cómo se puede utilizar el resultado del carbono 14 para calcular el poder calorífico de la biomasa.
Existen importantes desafíos relacionados con el aseguramiento de la calidad y especialmente con la determinación precisa de las propiedades de recuperación térmica (combustión) del RDF/SRF, debido a su composición inherentemente variable (heterogénea). Los avances recientes permiten que los esquemas de submuestreo óptimos [11] lleguen desde la muestra SRF/SRF de digamos 1 kg hasta g o mg para ser probados en dispositivos analíticos como la calorimetría de bomba o TGA. Con tales soluciones se puede conseguir un submuestreo representativo, pero menos para el contenido de cloro. [12] La nueva evidencia sugiere que la teoría del muestreo (ToS) puede estar sobreestimando el esfuerzo de procesamiento necesario para obtener una submuestra representativa.
En 2009, en respuesta al problema de la gestión de residuos de Nápoles en Campania , Italia, se completó la instalación de incineración de Acerra con un coste de más de 350 millones de euros. El incinerador quema 600.000 toneladas de residuos al año. [13] La energía producida por la instalación es suficiente para abastecer a 200.000 hogares al año. [14]
La primera instalación de conversión de residuos en energía a gran escala en los EE. UU. fue la Planta de Recuperación de Recursos Arnold O. Chantland, construida en 1975 y ubicada en Ames, Iowa. Esta planta también produce RDF que se envía a una planta de energía local como combustible suplementario. [15]
La ciudad de Manchester , en el noroeste de Inglaterra, está en proceso de adjudicar un contrato para el uso de RDF que se producirá en las instalaciones de tratamiento biológico mecánico propuestas como parte de un enorme contrato PFI . La Autoridad de Eliminación de Residuos del Gran Manchester ha anunciado recientemente que existe un importante interés del mercado en las ofertas iniciales para el uso de CDR, que se prevé producirá en tonelajes de hasta 900.000 toneladas por año. [16] [17]
Durante la primavera de 2008, Bollnäs Ovanåkers Renhållnings AB (BORAB) en Suecia puso en marcha su nueva planta de conversión de residuos en energía . Los residuos sólidos urbanos y los residuos industriales se convierten en combustible derivado de residuos. Las 70.000-80.000 toneladas de CDR que se producen al año se utilizan para alimentar la cercana planta BFB, que proporciona electricidad y calefacción urbana a los ciudadanos de Bollnäs . [18] [19]
A finales de marzo de 2017, Israel inauguró su propia planta de CDR en el Parque de Reciclaje de Hiriya; que absorberá diariamente unas 1.500 toneladas de residuos domésticos, lo que supondrá alrededor de medio millón de toneladas de residuos cada año, con una producción estimada de 500 toneladas diarias de CDR. [20] La planta es parte del "esfuerzo diligente de Israel para mejorar y avanzar en la gestión de residuos en Israel". [21]
En octubre de 2018, el Ministerio de Cambio Climático y Medio Ambiente de los EAU firmó un acuerdo de concesión con Emirates RDF ( BESIX , Tech Group Eco Single Owner, Griffin Refineries) para desarrollar y operar una instalación de RDF en el Emirato de Umm Al Quwain . La instalación recibirá 1.000 toneladas diarias de residuos domésticos y convertirá los residuos de 550.000 residentes de los emiratos de Ajman y Umm Al Quwain en RDF. El CDR se utilizará en las fábricas de cemento para sustituir parcialmente el uso tradicional de gas o carbón. [22]