Tratamiento Pirolítico de Eliminación y
Valorización de Residuos Domiciliarios, Industriales y Hospitalarios por
Termolisis al Vacío Enrique A. CABRERA,
01/01/2000 El tratamiento pirolítico de eliminación de residuos se basa en la
descomposición de la materia orgánica por efecto térmico en AUSENCIA DE
OXÍGENO.
Este tratamiento termolítico de eliminación es aplicable de
manera uniforme al conjunto de residuos tales como :
* RESIDUOS
DOMICIARIOS * RESIDUOS HOSPITALARIOS Y PATOLÓGICOS *
RESIDUOS INDUSTRIALES y otros....en estado sólido, líquido o
gaseoso.
Las diferencias, a nivel de las instalaciones, concierne
solamente a las disposiciones de almacenaje en la fase inicial, y que son
propias a cada familia de residuo.
La temperatura de tratamiento
utilizada es de 500°C, la cual favorece la formación de productos combustibles
que se desprenden de la destilación de las materias orgánicas y permite la
recuperación de materiales reciclables contenidos en los residuos, sin pérdida,
y en condiciones sanitarias óptimas.
Según los resultados habituales de
la química orgánica, las materias orgánicas contenidas en los residuos producen
gases combustibles, hidrocarburos y carbones, cuyas proporciones relativas
dependen de las características de los residuos y del conducto operacional de
las instalaciones.
A título de ejemplo, el tratamiento termolítico de
residuos domiciliarios no clasificados, cuyas características físico-químicas
son las siguientes:
* Carbón 170 kg* Hidrocarburos 40 kg* Gas combustible 200 kg
Los inertes son recuperados en su casi totalidad y pueden ser
separados con vistas a su comercialización, por ejemplo los metales,
pedregullos, vidrios y otros.
La transformación termolítica de las
materias orgánicas se basa en un concepto muy antiguo utilizado en la
fabricación del carbón de leña.
Este tratamiento ha sido estudiado en el
Canadá para el tratamiento de la madera; en España para el tratamiento de los
residuos domiciliarios y en Japón para la eliminación o valorización de los
neumáticos.
DESCRIPCIÓN DE UNA INSTALACIÓN DE TERMOLISIS
El esquema en anexo pone en
evidencia la marcha de las secuencias del tratamiento.
RECOLECCIÓN Y TRANSPORTE
En principio, esta fase no se desarrolla pero
haremos un breve comentario. El procedimiento de TERMOLISIS, que permite una
valorización óptima para la recuperación de energía y de materiales reciclables
contenidos en los residuos, se adapta muy bien a todo tipo de residuo,
clasificados o no; es decir que el sistema de TERMOLISIS puede tratar
simultáneamente la eliminación de residuos domésticos, patológicos e
industriales a un costo reducido, garantizando la protección del medio
ambiente.
FASE I : ALMACENAJE Y PREPARACIÓN
ALMACENAJE:
Los residuos
recolectados son almacenados según su naturaleza, ya sea depositados en fosas o,
si se trata de residuos patológicos, en contenedores estancos en salas
independientes.
La instalación comporta un sistema de clasificación para
la recuperación de papeles, cartones y materias plásticas.
Los metales y
los inertes son separados en la fase inicial de los
termolizadores.
PREPARACIÓN:
Esta preparación
preliminar es solamente para los residuos a granel que son triturados para luego
ser convertidos en un producto más homogéneo, lo cual facilita su eliminación y
su acondicionamiento en los carros que alimentan los termolizadores. Los
residuos así procesados son almacenados en los silos.
Las condiciones de
trabajo y de almacenamiento responden a las obligaciones y normas europeas
(duración del almacenaje, olores,etc.)
Esta fase del proceso es
convencional.
FASE II : DESHIDRATACIÓN Y CALCINACIÓN
Los residuos triturados y los no
triturables, como es el caso de los residuos hospitalarios, son ubicados en los
carros de transporte que forman parte de la unidad de tratamiento.
Los
carros entran en un compartimiento donde se efectúa una primera operación de
deshidratación a baja temperatura (alrededor de 150°C) en ausencia de oxígeno y
al vacío parcial (alrededor de 500mb.). El compartimiento es calentado con
quemadores adaptados que utilizan el gas recuperado por la TERMOLISIS en la
operación anterior. Después de la deshidratación, el carro es introducido en
el segundo compartimiento donde la temperatura es mantenida a 500°C en ausencia
de oxígeno y con el mismo vacío parcial.
En estas condiciones de
temperatura y de presión, las materias orgánicas se transforman en gas y
carbón.
Los gases son enviados a un lavador donde son enfriados y
depurados, mientras que los vidrios, metales, escombros (inertes) y el carbón
quedan en el carro de transporte.
Cuando la operación de calcinación ha
terminado, el carro es enviado al compartimiento de enfriado.
FASE III : TRATAMIENTO DE LOS GASES
A la salida del compartimiento de
calcinación, los gases depurados y enfriados son separados en gases condensables
e hidrocarburos.
Los gases no condensables son aspirados por una bomba de
vacío que mantiene el conjunto en depresión. Son sometidos nuevamente a presión
y enviados al compartimiento de deshidratación donde se reutilizan para la
calefacción del reactor de TERMOLISIS.
Los gases de combustión, a la
salida de este compartimiento son sometidos a un tratamiento doble de lavado
(NOX) y liberados de partículas (COV) para luego ser evacuados, completamente
limpios, por la chimenea, de acuerdo a las normas internacionales
vigentes.
Los hidrocarburos son decantados y almacenados para ser
reutilizados como combustible.
Las tecnologías empleadas en estas
diferentes operaciones también son de aplicación corriente.
FASE IV : TRATAMIENTO DE LOS SÓLIDOS
A la salida del compartimiento de
enfriamiento, los sólidos, (inertes y carbones) que se encuentran en el carro,
son separados y clasificados.
Los carbones en general son reducidos a
polvo y mezclados con los hidrocarburos por un procedimiento de amasado, con el
objeto de constituir un combustible sólido compacto, almacenable y fácilmente
transportable.
Los metales son separados por medio de los procedimientos
habituales: magnéticos, gravimétricos, etc. para su comercialización.
Los
inertes del tipo vidrios, pedregullo u otros, pueden ser separados y
reutilizados o comercializados.
La tecnología de estos tratamientos es de
dominio corriente.
FASE V : UTILIZACIÓN DE LOS COMBUSTIBLES
La mezcla de carbón e
hidrocarburos produce un combustible sólido con un poder calorífico comprendido
entre 4.000 y 6.000 Kcal/kg. y puede ser utilizado como combustible en calderas
convencionales con quemadores adaptados. La caldera puede ser instalada en la
usina de TERMOLISIS, para producir vapor o electricidad.
En el caso de
una utilización local, los gases de combustión, a la salida de la caldera, son
lavados, enfriados y desempolvados antes de ser evacuados por la
chimenea.
La tecnología del tratamiento de humos es la convencional de
las centrales térmicas a carbón. Los quemadores adaptados a estos combustibles
han sido perfeccinados por empresas francesas con la colaboración y control de
GDF (Gaz de France).
FASE VI : TRATAMIENTO DE LAS AGUAS
El agua recuperada en el momento de
la deshidratación es utilizada en la cámara de lavado de gases y a la salida de
la calcinación.
A la salida de la calcinación el agua del lavado, cargada
de hidrocarburos, es decantada, filtrada y tratada en lagunas de la misma manera
que el agua que viene de otros lavados.
El excedente de agua es
analizado, neutralizado y evacuado en el medio natural.
Las técnicas de
tratamiento de estas aguas residuales son igualmente de uso corriente.
RECAPITULACIÓN SOBRE LA TERMOLISIS
Preparación de los residuos antes del
tratamiento.
La TERMOLISIS permite la recuperación y/o valorización de
los materiales en buenas condiciones sanitarias.
La TERMOLISIS puede ser
aplicada indistintamente a los residuos domiciliarios, industriales y
patológicos, clasificados o no clasificados. Cuando se efectúa una selección de
papeles, cartones y plásticos, la recuperación de los materiales reciclables es
total, pero la producción energética es mínima. Cuando no se efectúa esta
recuperación, la valorización energética es máxima y la recuperación de los
metales es total.
* ¿ POR QUÉ SEPARAR LOS GASES INCONDENSABLES DE LOS
HIDROCARBUROS ?...
A nivel de la calcinación, la mezcla
gaseosa sale del termolizador a una temperatura de 500°C y debe ser enfriada
para pasar al sistema de bombeo. El enfriamiento de los gases provoca la
condensación de los hidrocarburos pesados; el enfriamiento es obtenido por
inyección de agua. Este regado tiene como función fundamental la de captar los
CI H, y/o FI H, que se forman por reacción del cloro, y/o flúor, con el
hidrógeno de TERMOLISIS y de reducir sensiblemente el tenor en cloro (y/o flúor)
de los incondensables de los hidrocarburos y de los carbones.
* ¿
ESTE TRATAMIENTO DE LAVADO ES SUFICIENTE PARA ELIMINAR LOS HALOGENOS
?...
El lavado de los gases a la salida del termolizador
constituye una primera etapa en la eliminación de los halógenos. En el esquema
que presentamos, los gases incondensables son quemados en la instalación para
calentar los compartimientos de deshidratación y calcinación en quemadores a
bajo NOX. Los gases de esta combustión son tratados en un lavadero semejante al
precedente, antes de ser evacuados en la atmósfera. Esta operación de lavado
constituye un segundo tratamiento de eliminación de los halógenos.
* ¿
QUÉ SE HACE CON LOS CARBONES Y LOS HIDROCARBUROS?...
Los
carbones recuperados después de la TERMOLISIS están esencialmente constituídos
por polvo.
Los hidrocarburos después de la decantación son mezclados a
este polvo de carbón por amasado, para constituir un combustible sólido cuyo
almacenamiento, transporte y utilización resulta de fácil
manipulación.
En el caso de que este combustible sea utilizado para hacer
vapor in-situ, ya sea para producir calor o electricidad, será quemado en la
caldera a alta temperatura utilizando quemadores a bajo NOX.
Los gases de
combustión son tratados antes de ser evacuados en la atmósfera. Esta operación
constituye un segundo tratamiento de eliminación de halógenos.
* ¿
TRATÁNDOSE DE DEPURACIÓN, CUÁLES SON LAS DIFERENCIAS CON LA INCINERACIÓN
?...
Se acaba de comprobar que sistemáticamente los gases y
los sólidos experimentan dos tratamientos de depuración: por un lado en el
lavadero, a la salida de la calcinación, y por otro lado cuando los gases de
combustión de gases y del combustible sólido son lavados y limpiados. Luego, al
notar que los gases y combustibles sólidos son mucho más homogéneos que los
residuos incinerados y que el PCI es considerablemente más elevado, la
combustión será hecha en condiciones casi ESTEQUIOMETRICAS. El riesgo de
formación de óxido de azote está pues, limitado y sobre todo, el volumen del
humo es considerablemente reducido.
Finalmente los gases, los
hidrocarburos y los carbones son controlados antes de su utilización para
eventualmente ser reciclados y evitar así anomalías en los restos de su
combustión.
* ¿ CÓMO SE PUEDEN RECUPERAR LOS METALES Y LOS INERTES
?...
A la salida del compartimiento de enfriamiento, el carro
contiene carbón, metales e inertes. El carbón es retirado por aspiración y
enviado a un silo de almacenamiento donde se toman las precauciones usuales para
evitar la autocombustión. Los productos sólidos restantes son tratados con los
métodos comunes de clasificación tales como la separación magnética para
seleccionar los metales magnéticos de los otros. La separación por vibración de
densimetría, etc....Los inertes son esencialmente los vidrios, pedregullo, etc.;
como estos inertes son sanitariamente inertes, pueden ser utilizados para
trabajo de relleno de terraplenes.
* ¿ EN QUÉ SE CONVIERTEN LOS
METALES PESADOS ?...
Como el mercurio bajo forma metálica se
vaporiza a la temperatura de TERMOLISIS (500°C), será condensado en el lavadero
de los gases y recuperado al pie de la columna.
El plomo funde a esta
temperatura y será recuperado en el carro de transporte y separado fácilmente de
los otros sólidos. Los otros metales pesados, bajo forma metálica, serán
confinados de la misma manera en los carros y recuperados al final del
ciclo.
Los metales pesados, bajo forma de compuestos químicos, serán
evaporados en el termolizador y condensados en el lavadero, o bien separados
como sólidos.
Los metales pesados que escapasen a esta depuración son
eliminados en los combustibles, tratados en el lavadero y limpiados en forma
clásica.
* ¿ QUÉ SE HACE CON EL AGUA RECUPERADA EN EL TRATAMIENTO
?
En el termolizador se recupera, por condensación en el
lavadero, el agua que proviene de la deshidratación de los gases de
calentamiento. El agua del lavado, a la salida del lavadero de calcinación, está
cargada de hidrocarburos y de sales en suspensión y/o en solución. El agua es
enviada a un decantador donde los hidrocarburos son recuperados por flotación o
por medios mecánicos . El agua residual es filtrada y transferida a la laguna.
Después de pasar por la laguna, el agua es filtrada, controlado el PH Y
reciclada en las instalaciones para alimentar los lavadores de
gases.
Eventualmente, el excedente de agua será ajustado a las normas en
vigor para su evacuación en el medio natural.
Las sales en solución que
eventualmente contengan los metales pesados, se depositan en la laguna para
formar un barro que será tratado, en su última fase, de la misma manera que el
lodo de las estaciones de decantación de aguas contaminadas.
* ¿ CUÁL
ES LA ORIGINALIDAD DEL TRATAMIENTO POR TERMOLISIS ?
La
principal diferencia reside en la concepción de los termolizadores por donde los
carros deben circular, según una programación que tiene en cuenta las
características de los residuos y donde es necesario aportar la energía del
calentamiento sin volver a poner aire en el compartimiento de
calcinación.
Se ha concebido un horno fijo y se utilizan paneles
radiantes a gas para calentar los compartimientos de deshidratación y de
calcinación. Las instalaciones conexas son convencionales. Los materiales
para el tratamiento y la recuperación de los gases, de los hidrocarburos, de los
carbones y de los inertes, son exclusivamente provistos por la industria
especializada, así como las instalaciones de quemados de los gases y de los
combustibles sólidos. Las adaptaciones necesarias a nivel de los quemadores han
sido estudiadas por empresas francesas, en ciertos casos bajo el auspicio y
control de GDF (Gaz de France). * ¿ CUÁLES SON LAS POSIBILIDADES DEL
PROCEDIMIENTO DE TERMOLISIS ?...
Recordemos que el
procedimiento de TERMOLISIS permite tratar, sin distinción, los residuos
orgánicos ya sean domiciliarios, industriales o patológicos, etc.
Esta
facultad permite concebir, según las necesidades, una planta de tratamiento de
todo tipo de residuos; sólidos, líquidos o gaseosos, a eliminar y/o
valorizar.
La concepción del termolizador se basa en la modularidad; esto
permite, a partir de una cierta capacidad de tratamiento, multiplicarla sin
dificultad al menor costo, sin que el efecto de talla induzca un riesgo
industrial particular.
* ¿ QUÉ SUCEDE CON LA RECUPERACIÓN ENERGÉTICA
?...
Sea cual fuere el procedimiento de tratamiento, la
recuperación energética es proporcional a las características de los
residuos.
En el caso de la TERMOLISIS, la energía es recuperada bajo
forma de combustible sólido que se puede almacenar, utilizar en el lugar o
transportar.
Esta particularidad permite producir energía en función de
las necesidades en el tiempo y en el espacio. Esto quiere decir, ante todo, que
la situación geográfica del centro de tratamiento puede ser diferente del lugar
de consumo de la energía producida, y además que la energía a producir está en
función de las necesidades de consumo.
La recuperación energética es
superior a la energía obtenida en una producción contínua pero no
almacenable.
* ¿ CUÁLES SON LOS RESIDUOS DE LA TERMOLISIS
?...
1°- Si los combustibles sólidos no son quemados in-situ,
los últimos residuos generados en el lugar por la TERMOLISIS son los barros de
las lagunas, que serán retirados periódicamente para ser deshidratados en la
misma instalación y evacuados en descarga de clase I. Estos residuos representan
menos del uno por ciento (1%) del tonelaje tratado.
2°- Si los
combustibles sólidos son tratados en el lugar, debemos agregar las cenizas de la
combustión. El tenor de cenizas, en el caso de los residuos domiciliarios, es
relativamente elevado y representa el treinta por ciento (30%) del peso de los
residuos de clase I.
Finalmente, el peso de los "residuos últimos"
representa en término medio el diez por ciento (10%) del tonelaje tratado, del
cual solamente el uno por ciento (1%) corresponde a la descarga de clase I.
En resumen, podemos decir que el tratamiento de TERMOLISIS produce, del
total del tonelaje tratado, entre el 4 y el 6% de "residuo último", contando en
este porcentaje los barros de la laguna de decantación .
* ¿ CUÁL ES
EL COSTO DE UN CENTRO DE TRATAMIENTO DE RESIDUOS POR
TERMOLISIS?...
El costo de un centro de tratamiento de
residuos por TERMOLISIS no debería ser diferente al costo de una usina de
incineración de residuos que responda a las normas europeas .(ISO)
La
diferencia reside en el hecho de que un centro de tratamiento de residuos por
TERMOLISIS, TRATA TODOS LOS RESIDUOS, sea cual fuere su naturaleza:
domiciliarios, industriales, patológicos; sea cual fuere su característica: en
estado sólido, líquido o gaseoso, etc. a un precio medio de costo similar al de
los residuos domiciliarios y sin discriminación previa.
* MEDIO
AMBIENTE
El TRATAMIENTO DE ELIMINACION DE RESIDUOS POR
TERMOLISIS es un sistema ecológico que aporta una solución eficaz al peligro que
representa la contaminación ambiental.
ESQUEMA GENERAL DE INSTALACIÓN
Nomenclatura:
A-Llegada de los residuos G-Salida de los carbones
1-Almacenaje a la llegada H-Salida de los inertes
2-Selección de los papeles 8-Tratamiento de los gases
3-Trituración F-Salida de hidrocarburos
4-Almacenaje J-Salida de aguas
5-Deshidratación K-Alimentación de agua
B-Salida de las aguas 9-Preparación de combust.
C-Llegada de los gases 10-Utilización de combust.
6-Calcinación 11-Chimenea
D-Salida de los gases 12-Tratamiento de agua
E-Llegada de los gases 13-Separación de los inertes
7-Enfriamiento L-Salida de los inertes