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Esquema tecnológico

Panorámica general1

Aunque el gas que producen los rellenos sanitarios tiene una composición variable, los valores típicos son de aproximadamente un 50% de metano, un 50% de bióxido de carbono y una porción menor al 1% de otros gases.

El componente combustible del gas es el metano (CH4), que tiene un poder calorífico equivalente a la mitad del que tiene el gas natural. Su quemado debe llevarse a cabo a altas temperaturas dentro de quemadores especiales, llamados “cerrados”, para que en este proceso se destruya la mayor cantidad de elementos contaminantes.

La energía libreada durante el proceso de combustión puede servir para generar electricidad por alguno de los siguientes métodos:

  • A través de un motor operado con vapor, como las turbinas de vapor.
  • Por medio de un motor de combustión interna adaptado para que funcione con gas.

Una vez generada la electricidad, ésta se suministra al tendido de la red eléctrica.

Esquema de los componentes de la generación de biogás en un relleno sanitario

A) Manejo del gas

1.- El relleno sanitario se forma de celdas de basura comprimida y sellada por capas de tierra u otros materiales.

2.- En el relleno se hacen pozos para extraer el gas.

3.- Los pozos están unidos por una red de tubería que transporta el gas hasta la planta de quemado.

4.- El gas debe pasar por un condensador (y en ocasiones por otros equipos) para retirar de él la humedad.

5.- En la tubería existe una bomba de aire que extrae el gas y lo lleva hasta la planta de quemado.

6.- El gas llega a la planta de quemado en donde se incinera. Esta planta puede tener equipo adicional para purificar el metano, separando de él más humedad, bióxido de carbono y otras impurezas.

7.- El quemado del gas hace operar máquinas generadoras de electricidad.

8.- La electricidad generada se incorpora a la red eléctrica.

B) Manejo de los líquidos (lixiviados)

9- Los líquidos se drenan mediante un sistema de tuberías y bombas.

10.- Son llevados a una planta de tratamiento que retira de ellos buena parte de sus contaminantes.

11.- Los líquidos se reciclan al relleno para facilitar la descomposición de la materia orgánica.

C) Manejo de riesgos

12.- Barrera de monitoreo de filtraciones de gas a través del suelo: foso de grava con puntos de monitoreo.

13.- Pozo de monitoreo de aguas subterráneas.

14.- Antorcha de emergencia, para quemar el gas cuando la planta generadora de energía no pueda emplearlo (como por ejemplo, cuando recibe mantenimiento).

Los rellenos sanitarios tienen una vida activa recibiendo basura que dura años, hasta que se llenan por completo. Sin embargo, como generadores de gas, su vida es mucho más larga: generalmente alcanzan su pico de producción a los dos años de cerrados, y siguen generando gas de 20 a 80 años más después de que dejan de recibir basura.

Fases de producción de biogás

Hay cinco fases de producción de gas en la vida de un relleno sanitario, tal y como se muestran en la siguiente imagen.

Fases de producción de relleno sanitario
Fases del proceso de producción de gas de relleno sanitario
Fase Condición Marco temporal típico

I

Aeróbica

Horas a 1 semana

II

Anóxica2

1 a 6 meses

III

Anaeróbica, metanogénica inestable

3 meses a 3 años

IV

Anaeróbica, metanogénica estable

8 a 40 años

V

Anaeróbica, metanogénica declinante

1 a 40 años

Total

-

10 a 80 o más años

  • La primera fase ocurre inmediatamente después de que la basura ha sido puesta en el relleno, cuando el oxígeno está todavía presente. En esta fase se produce bióxido de carbono, agua y calor.
  • La segunda fase no produce metano, sino hidrógeno y bióxido de carbono.
  • La tercera fase es la primera que produce metano, aunque lo hace de manera inestable, aunque creciente. Aquí la producción de bióxido de carbono comienza a decaer, ya que es en este periodo en el que se agotó por completo el oxígeno y por lo tanto ha comenzado la fase anaeróbica.
  • La cuarta fase es la que produce la mayor cantidad de metano: entre el 40 y el 70% del total. En esta fase la producción de metano es estable.
  • En la quinta fase la producción de metano comienza a decaer y su duración puede ser muy larga.

La extracción de gas de rellenos sanitarios es un tipo de infraestructura con características que la hacen peculiar.

La primera de ellas es la variabilidad de la basura. Cada relleno sanitario se comporta de una manera diferente, porque la composición de su basura es distinta y va cambiando conforme ésta es depositada en el relleno. Por ello es difícil establecer con un alto grado de certidumbre el potencial generador de gas del relleno. Existen modelos matemáticos, programas de cómputo y pruebas de campo que ayudan a establecerlo antes de comenzar la explotación, pero aun así, es necesario monitorear el relleno durante la fase de producción para hacer ajustes y prever cambios.

La segunda es la variabilidad de la producción. Dado que la producción del gas es generada por bacterias que digieren la materia orgánica contenida en la basura a lo largo de años, su comportamiento es variable. Por ello debe preverse que durante la fase de producción se deberán hacer análisis y adecuaciones a la infraestructura (principalmente pozos) para optimizar la extracción.

La tercera es el manejo de los riesgos. El gas de los rellenos sanitarios puede filtrarse por el suelo circundante, y acumularse en cavidades bajo tierra, como cimientos, sótanos, redes de alcantarillado, etc. Esto es altamente peligroso, porque el metano es explosivo en concentraciones mayores al 5%. Es por esta razón que, además de la colocación de barreras para evitar filtraciones en torno al relleno, se debe contar también con mecanismos de monitoreo de las fugas de metano.

Otro de los riesgos asociados a los rellenos sanitarios, es la fuga de los líquidos que genera, conocidos como lixiviados, que son altamente tóxicos. Estos pueden filtrarse a los mantos de agua subterráneos o a cuerpos de agua cercanos al relleno. Es por ello necesario crear una red de extracción, tratamiento y manejo de estos líquidos.

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1 Esta es una unidad de medida de calor por pie cúbico por minuto. En inglés su significado es BTU: British Thermal Units; SCFM: Standard Cubic Feet per Minute. En síntesis, se trata de una capacidad de calentamiento baja que puede alcanzarse con el gas de relleno sanitario sin más procesamiento que la remoción de la humedad.

2 Arvizu, José L, y Huacuz, Jorge M. “Biogás de rellenos sanitarios para producción de electricidad”, Boletin IIE, México, octubre-diciembre 2003, 119.

Última actualización el Martes, 14 de Junio de 2011 13:08
 

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