Aquí hay una guía rápida para propietarios-operadores de infraestructura energética, desarrolladores, inversores, EPC y empresas de gestión de residuos.
La gasificación es una tecnología incomprendida y en gran parte pasada por alto que ofrece enormes beneficios potenciales cuando se trata de procesar desechos, producir energía sostenible y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero de una manera rentable.
Mucha gente cree erróneamente que la gasificación es ineficaz o que solo funciona para convertir ciertas materias primas en energía. Al mismo tiempo, incluso muchos en las industrias de la gestión de residuos y de la generación de residuos a la energía desconocen la amplia variedad de resultados posibles de la gasificación.
Es por eso que decidimos elaborar esta guía rápida para explicar cómo funciona la gasificación y cómo se puede aplicar mejor a los desafíos actuales más urgentes de gestión de residuos y producción de energía.
Cómo funciona la gasificación: una breve descripción
La gasificación es una tecnología de conversión de residuos en energía. Toma materias primas de desecho y aplica calor, oxígeno y presión para convertirlas en un gas de síntesis.
La gasificación ha existido de alguna forma desde finales del siglo XVIII, cuando se utilizaba para producir alquitrán. Durante los últimos veinte años, la tecnología se ha perfeccionado y desarrollado en lo que llamamos «gasificación avanzada».
La gasificación avanzada es la transformación termoquímica de materias primas residuales (materiales a base de carbono) en un gas de síntesis o ‘gas de síntesis’. A diferencia de la incineración, un tipo más extendido de tecnología de conversión de residuos en energía que quema materias primas de desecho en presencia abierta de oxígeno, en la gasificación, las materias primas se convierten en gas (junto con subproductos como cenizas y biocarbón) en condiciones de alta temperatura y un suministro muy controlado de oxígeno parcial y / o vapor.
Luego, el gas inicial se purifica para producir un gas de síntesis «puro» que luego se puede convertir en una fuente de energía útil con un alto nivel de eficiencia de conversión. Estos tipos de energía incluyen:
- Electricidad: con motor de gas o ciclo de vapor.
- Calor o vapor: para uso en procesos comerciales / industriales.
- Biocombustibles líquidos: mediante un proceso de conversión de gas a líquido de Fischer-Tropsch.
- Gas natural bio-sintético (Bio-SNG): se puede utilizar en vehículos de transporte por carretera, ferroviario, aéreo y marítimo como sustituto del diésel o la gasolina. Bio-SNG tiene una huella de carbono mucho menor en comparación con los productos del petróleo.
- Gas natural sintético (SNG): a través de un proceso de metanización que luego se puede inyectar directamente en la red de gas.
- Hidrógeno: mediante un proceso que separa y purifica el contenido de hidrógeno del gas de síntesis.
¿Qué materiales se pueden gasificar?
La gasificación funciona con una gran variedad de materiales orgánicos biodegradables. En este momento, como señala el CIWM, la tecnología se usa más comúnmente para convertir materias primas de biomasa como astillas de madera. Sin embargo, en realidad puede funcionar con el material carbonoso en una gran cantidad de desechos, incluido lo que se conoce como desechos sólidos urbanos.
Según CIWM nuevamente, esto incluye:
- Papel
- Tarjeta
- Basura orgánica
- «Residuos putrescibles»
- Madera
- Plásticos: «ya que tienen un alto contenido de carbono»
Los materiales de desecho como metales y vidrio no se pueden gasificar. Sin embargo, la mayor parte del contenido de los residuos sólidos urbanos contiene material «carbonoso» y, por tanto, puede serlo.
Las universidades de Lorena, Francia y Extremadura, España, cuentan con instalaciones de prueba basadas en la avanzada tecnología de gasificación de EQTEC. Como resultado de la I + D llevada a cabo en estas ubicaciones, tenemos resultados de pruebas que demuestran que nuestra tecnología puede generar energía a partir de más de 50 tipos diferentes de materias primas, que incluyen:
- Huesos de olivo
- Cáscaras de nueces
- Sorbete
- Bagazo de uva
- Astillas de madera
- Serrín
- piñas
- Recortes forestales
- Lignito
- Lodo
- Caucho
- Escombros de demolición
- Plástica
- Residuos sólidos urbanos (RSU): después del reciclaje, también conocido como combustible derivado de residuos (RDF)
Algunas de estas materias primas requieren preparación antes de ser gasificadas, por ejemplo, secado, peletización. Nuestra tecnología es muy versátil con respecto a diferentes materias primas, pero, por supuesto, nos gusta que una planta de gasificación se especialice en tratar uno o dos tipos de materias primas, ya que será aún más eficiente.
La mayoría de las plantas construidas por EQTEC están diseñadas y construidas con materias primas específicas en mente. Nuestra planta de 6MWe de capacidad en Movialsa, España, fue diseñada específicamente para procesar bagazo de uva local, un tiempo después se cambió a huesos de aceituna, y desde hace muchos años la materia prima es ahora residuos de orujo de aceituna local, que se convierte en calor y energía eléctrica. De manera similar, nuestra planta que se está construyendo actualmente en North Fork, California, está diseñada específicamente para procesar desechos forestales locales. En las plantas que se están diseñando para Grecia, utilizaremos los desechos agrícolas de tres cosechas diferentes durante el año; trigo, maíz y algodón.
El proceso de gasificación
Una vez que una materia prima está lista para la gasificación, se agrega a un gasificador. Existen diferentes tipos de gasificadores, que incluyen:
- Gasificador de lecho fijo a contracorriente («tiro ascendente»)
- Gasificador de lecho fijo a co-corriente («tiro descendente»)
- Gasificador de flujo arrastrado
- Gasificador de plasma
- Reactor de lecho fluidizado
La tecnología de EQTEC se basa en el reactor de lecho fluidizado, en el que la materia prima se fluidifica en oxígeno y vapor.
En cualquier caso, el gasificador es donde el material orgánico se convierte por oxidación parcial en gas de síntesis, que comprende monóxido de carbono, hidrógeno y metano.
El proceso de gasificación avanzada EQTEC convierte las materias primas residuales directa y completamente en gas, en una sola etapa, a través de una serie de reacciones termoquímicas (llamadas volatilización) en un reactor de lecho fluidizado burbujeante patentado y patentado, bajo condiciones de alta temperatura y un suministro altamente controlado de oxígeno o vapor.
Debido a los considerables avances en la tecnología de EQTEC a lo largo de los años, el gas de síntesis producido ya es de alta calidad al salir de la cámara de gasificación. Luego, el gas de síntesis se limpia y purifica a través de una serie adicional de etapas de tecnología patentada, que finalmente producen lo que se cree que es el gas de síntesis derivado de desechos de mayor pureza. La alta pureza del gas de síntesis permite que los motores de gas funcionen a su máxima potencia para ofrecer altos niveles de eficiencia eléctrica.
Testimonios de la empresa líder en motores de gas Jenbacher afirman que “la potencia eléctrica podría elevarse a la potencia máxima esperada para este tipo de gas ya durante la fase de puesta en marcha del proyecto, básicamente debido a la alta calidad y estabilidad del gas de síntesis producido”.
Aplicaciones para gasificación avanzada
Testimonios de la empresa líder en motores de gas Jenbacher afirman que “la potencia eléctrica podría elevarse a la potencia máxima esperada para este tipo de gas ya durante la fase de puesta en marcha del proyecto, básicamente debido a la alta calidad y estabilidad del gas de síntesis producido”.
Como ya se mencionó anteriormente, la gasificación avanzada puede producir una serie de productos valiosos, que incluyen electricidad, calor, biocombustibles líquidos, gas natural sintético, gas natural bio-sintético, biocarbón y hidrógeno .
Esto significa que el calor y la electricidad se pueden utilizar para alimentar plantas locales, además de venderse a la red de energía local. Los biocombustibles líquidos y el hidrógeno verde en particular son valiosos como alternativas renovables a la energía de combustibles fósiles.
Debido a que la tecnología de gasificación avanzada EQTEC se puede instalar de forma modular, esto la hace ideal para una planta de cualquier escala desde 1MWe hasta 25MWe. La instalación modular significa que las plantas se pueden construir cerca de la fuente de las materias primas residuales que se procesan, reduciendo así la huella de carbono de una planta. La instalación modular también significa que las plantas se pueden ampliar de acuerdo con la demanda según lo permitan las circunstancias.
Comparaciones con la incineración
La incineración produce gases de efecto invernadero, incluido CO2. La incineración de cenizas produce incluye cenizas volantes, que contienen toxinas como dióxido de azufre, fluoruro de hidrógeno, óxido de nitrógeno, dióxido de silicio y más. Las cenizas volantes también pueden contener mercurio, arsénico, amoníaco, cadmio, cobalto, plomo y cromo, todos venenosos.
Como resultado, las plantas incineradoras necesitan un tratamiento extenso de gases de combustión para cumplir con las regulaciones de cumplimiento ambiental.
Según una nota de investigación de Investigación de equidad de Arden :
“Una parte considerable de la infraestructura (y el gasto de capital) de una planta de incineración se dedica a la limpieza de los gases de escape. Esto también puede representar un costo significativo de las operaciones de un incinerador y puede requerir un mayor reemplazo de los consumibles ".
La gasificación avanzada, por el contrario, genera un 25-30% menos de emisiones de gases de efecto invernadero que la incineración. Tampoco produce cenizas volantes ni otros contaminantes.
La incineración también enfrenta un futuro incierto. En diciembre de 2019, el La Comisión Europea estuvo de acuerdo para “excluir la incineración de su lista de actividades que promueven la mitigación del cambio climático… declarando que minimizando la incineración y evitar la eliminación de residuos contribuirá a la economía circular ”. Esta decisión sigue un acuerdo previo para eliminar los subsidios a las plantas incineradoras de la UE.
La gasificación avanzada no enfrenta tal incertidumbre regulatoria. De hecho, como fuente de hidrógeno verde, incluso puede recibir un impulso en la inversión a través de la Estrategia de hidrógeno verde de la Unión Europea, que busca promover un mayor uso de hidrógeno verde en todos los sectores de la economía de la UE, con un enfoque particularmente fuerte en el transporte. y sobre producción de energía.
Para obtener más información sobre las comparaciones entre la gasificación avanzada y la incineración de residuos, lea nuestro artículo. Energía procedente de residuos: pros y contras de la gasificación avanzada frente a la incineración .
Los beneficios de la gasificación avanzada
En resumen, la gasificación avanzada es una tecnología de conversión de residuos en energía que tiene el potencial de usurpar la incineración como la mejor tecnología de su clase para la producción de energía de residuos en un momento en el que se prevé que aumenten los volúmenes de residuos y la demanda mundial de energía. significativamente.
Es una tecnología probada, patentada y económicamente viable, además de mucho más sostenible que la incineración. También, críticamente, tiene un enorme potencial como fuente de energía renovable. Tiene un gran historial y una amplia variedad de aplicaciones potenciales. El uso de gasificación avanzada ayuda a promover el reciclaje, junto con otros aspectos de la economía circular.
Para las empresas de gestión de residuos, las autoridades locales, las EPC, los propietarios-operadores de infraestructuras energéticas, los desarrolladores e inversores, y otras partes interesadas en la conversión de residuos en energía, es probable que la gasificación avanzada ocupe un lugar preponderante en su futuro a medida que la incineración pierde popularidad.
Por el Dr. Yoel Alemán, CTO, EQTEC plc