La realidad de las plantas waste to energy incineradores para el manejo de desperdicios
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La Realidad de las Plantas “Waste to Energy” (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios. Por Osvaldo Rosario. Problema del Manejo de los Desperdicios Sólidos. Multifacético Social Económico Ambiental No hay una alternativa que sea “la Solucion”

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La realidad de las plantas waste to energy incineradores para el manejo de desperdicios

La Realidad de las Plantas “Waste to Energy” (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

Por Osvaldo Rosario


Problema del manejo de los desperdicios s lidos
Problema del Manejo de los Desperdicios Sólidos (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

  • Multifacético

    • Social

    • Económico

    • Ambiental

  • No hay una alternativa que sea “la Solucion”

  • La situación de manejo actual en PR es inaceptable


Por qu hay un problema
¿ (Incineradores) para el Manejo de DesperdiciosPor qué hay un problema?

  • Características negativas

    • Mal olor

    • Se ve mal

  • Se genera mucha

    • ~5 libras por persona/día en PR

    • ~40% industrias y comercio

  • Alto nivel de consumerismo

    • Mentalidad de usar y botar


Alternativas
Alternativas (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

  • Reducción

  • Reusar

  • Reciclar

    • Compostar

  • Incinerar

  • Vertederos


Legado nefasto de la incineraci n
Legado Nefasto de la Incineración (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

  • desde los 60’s

  • altos niveles de contaminación

  • operación errática

  • costosa

  • rechazada por comunidades


Incineraci n
Incineración (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

  • Por eso es que los proponentes no lo llaman Incineración

    • Planta de Conversión de Energía

      (“Waste to Energy”)

    • Planta de Recuperación de Energía

    • Plantas de Gasificación

    • Pirólisis

    • Arco de plasma

    • Y hasta “Plantas de Reciclaje”

  • Proponentes la traen como caja mágica que hace desaparecer la basura

    • Principio básico en ciencias dice que no puedo desaparecer materia sino cambiarla de estado

  • Aquí está el problema de Incineración


Que es incineraci n
¿ (Incineradores) para el Manejo de DesperdiciosQueesIncineración?

“Incinerator (noun) a furnace or device for burning trash”

Tomado del Webster’s New World Dictionary


Combusti n
Combustión (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

CnHm + O2(xs) nCO2 + m/2H2O + q


Ejemplo de metano ch4
Ejemplo de Metano (CH4) (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

  • Hidrocarburo mas simple (un gas)

  • Gases son los combustibles que mas eficientemente se pueden quemar

  • Llama es una fábrica química

  • Depósito de “tizne” en cuchara sobre llama

  • En “tizne” hay miles de compuestos toxicos y cancerígenos

  • Formación favorecida termodinámicamente

  • Estos se formaron en la llama

  • Químicos solo han podido identificar ~15% de ellos


Combusti n1
Combustión (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

CnHm + O2(xs) →nCO2 + m/2H2O + q

La llama esunafabrica química

Especies reactivas Múltiples Productos

CH2 , CH , C → PAHs, Dioxinas,

H , O fenoles, etc.

Muchos de los productos son tóxicos y cancerigenos


Zonas de un incinerador

Zona 2 (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

Llama

1,000˚ -

1,800 ˚ C

Zonas de un Incinerador

Zona 1

Antes de la llama

Temp.

Ambiental

Algunos

precalientan

Alimentación

De materia

Zona 3

Post llama

600 – 1,100 ˚ C

Nucleación

Metales encapsula-

dos por C

Radicales encapsula-

dos o en superficie

PAH’s

oxy PAH’s

Cl-hydrocarbons

Crecimiento Molecular

Zona 4

< 600 ˚ C

Reacciones

Catalizadas

por metales

Dioxinas y

Furanos

Clorinados

Nitro PAH’s

Organometa-

licos

Otros produc-

tos tóxicos

HC H2C

C H3C Cl N

O Br S M

Las zonas no son uniformes en temperatura. Tienen regiones de temperaturas mucho mas bajas por donde pasan intactos contaminantes

Ceniza


Principios fundamentales
Principios Fundamentales (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

-Material no se puede destruir, solo cambia de estado

-Se formarán productos favorecidos termodinámicamente

-Todo tiende auna entropía máxima


Iron a de la incineraci n
Ironía de la Incineración (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

  • Convertir este recurso sólido a materia tóxica y cancerígena

  • Mucho saldrá directamente al ambiente

  • Crea problema serio de disposición de cenizas tóxicas.

  • Material tóxico de sistemas de control de emisiones


Lluvia cida
Lluvia Ácida (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

  • Problema serio donde se da quema en gran escala

  • Quema de basura libera grandes cantidades de SO2 y NOx

    • Parte de SO2 es atrapado

  • En la atmósfera

    H20

    SO2→ H2SO4

    H20

    NOx → HNO3

  • Estos ácidos se atrapan en gotas de agua en la atmósfera

  • Tornan el pH de la lluvia en ácido


Problema de cenizas
Problema de Cenizas (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

  • No todo material en basura se volatiliza

  • Queda material en fondo de “caldera”

    • “bottom ash”

    • Sales inorgánicas y metales pesados

    • Cd, V, Cr, Tl, Pb etc. en forma oxidada

    • Material bien soluble en agua


Problema de cenizas cont
Problema de Cenizas (cont.) (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

  • Ceniza fina se volatiliza (suspende)

    • “fly ash”

    • Se recoge en trampas

    • Alto contenido material orgánico

    • Altamente tóxica y cancerígena


Problema de cenizas cont1
Problema de Cenizas (cont.) (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

  • En Europa tienen que ir a vertedero de tóxicos

    • En P.R. no hay vertedero de tóxicos

  • Proponen usar cenizas como material de construcción

    • Creará problema peor que el de asbesto

    • Terminarán en nuestros vertederos


Formaci n de nanopart culas
Formación de Nanopartículas (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

  • dimensiones menores de 100 nanómetros

    ( 1 nm = 1 de un milímetro)

    1,000,000

  • se comportan como los gases

  • vienen principalmente de la quema

  • no se retienen por filtros

  • por ende, no son reguladas


Nanopart culas cont
Nanopartículas (cont.) (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

  • Se comportan como gases.

  • Pasan directo al sistema sanguíneo.

  • Traspasan la membrana cerebral.

    • estudios en Italia


Contaminaci n de aguas
Contaminación (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios de aguas

  • Los sistemas de control de emisiones requieren gran cantidad de agua.

    • ej. 1000 gal/tonelada

  • Millones de galones por año

  • La planta propuesta para Caguas hubiera quedado a un kilómetro del lago de Carraízo.

    • Aguas contaminadas terminarían en el lago.

  • Correntías llevarían contaminantes precipitados a cuerpos de agua


Problema de inversi n
Problema de Inversión (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

  • Fenómeno metereológico al ponerse el sol

  • Temperatura del aire baja, aumenta su densidad, y se asienta sobre la tierra

    • Ej. Formación de neblina

  • Se detiene la brisa y se estanca el aire

  • Toda emisión se queda en el área sin dispersarse

    • Incineradores operan 24 horas/día

    • Se crea atmósfera tóxica.


Realidad de waste to energy
Realidad de “Waste to Energy” (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

  • Requiere de 3 a 5 veces más energía reemplazar lo quemado que la energía producida.

  • En sí es un “Waste of Energy”

  • Quieren pintarlo como que va ha sustituir parte de la importación del petróleo (Proyectos de la Cámara)


Energ a ganada de reciclaje vs incineraci n

Material (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

Periódicos

Papel Blanco

Cartón

Otros papeles

HDPE

PET

Otros Plásticos

Reciclaje (GJ/ton)

6.33

15.87

8.56

9.49

64.27

85.16

52.09

Energía Ganada de Reciclaje vs Incineración

Incineración (GJ/ton)

2.62

2.23

2.31

2.25

10.3

3.22

4.76


Energ a ganada de desperdicios s lidos municipales mixto
Energía Ganada de Desperdicios Sólidos Municipales Mixto (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

*Data de incineración de mas alta eficiencia en Europa.

Reference: EPA/600/P-03/002F


Realidad de waste to energy cont
Realidad de “Waste to Energy” (cont.) (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

  • Si se calcula la inversión para quemar los recursos sólidos, sería el “petróleo” mas caro de la historia.

  • A.E.E. se ha resistido en el pasado

  • Generación de electricidad tiene problemas de estabilidad (errático)

  • Proyecto de Thermoselect en Alemania no generó ni un kw para consumo


Realidad de waste to energy cont1
Realidad de “Waste to Energy” (cont.) (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

  • Quieren forzar a clasificarlo como alternativa “renovable” y “sustentable”, cuando hay las alternativas que verdaderamente clasifican mejor:

    • Reuso

    • Reciclaje

    • Compostar


Estados que han excluido waste to energy como fuente renovable de electricidad

Colorado (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

Delaware

Massachusetts

Minnesota

New Hampshire

New Mexico

New York

Oregon

Rhode Island

Texas

Washington

Wisconsin

Estados Que Han Excluido “Waste to Energy” Como Fuente Renovable de Electricidad


La realidad de las plantas waste to energy incineradores para el manejo de desperdicios

Connecticut (3%) (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

Maryland (2.5%)

New Jersey(2.5%)

Pensylvania (10%)

Washington D.C. (2.5%)

Estados Que Han Limitado Porciento Que “Waste to Energy” Puede Contribuir a Fuentes Renovables de Electricidad y lo Eliminarán de la Clasificación Para el Año 2020


Incineraci n compite con reciclaje
Incineración Compite con Reciclaje (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

“ The main drawback of curbside recycling of household waste is that it involves a decrease of energy produced by waste incineration mainly caused by the recovery of paper/cardboard and plastics.”

Reference:

Wenisch, Rousseaux, Metivier- Pignon, “Analysis of Technical and Environmental Parameters for Waste to Energy and Recycling”, Journal of Thermal Science, Elsevier Press. Oct. 2003


Proponentes de incineraci n saben que compite con reciclaje
Proponentes de Incineración saben que compite con reciclaje (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

!Contratos de municipios con estos incineradores incluyen cláusulas que obligan a llevarles una cantidad fija de desperdicios y si no, tiene que pagar!


Riesgos econ micos
Riesgos Econ (Incineradores) para el Manejo de Desperdiciosómicos

  • Numerosas plantas de incineración han tenido que cerrar por fracaso económico

  • Ciudades han tenido que seguir pagando decenas de millones

  • Cierre de la Karlsrühe en Alemania

    • Costó ~500 millones de Euros


Calentamiento global
Calentamiento Global (Incineradores) para el Manejo de Desperdicios

  • Incineración de nuestros recursos sólidos es la forma mas rápida de empeorar el calentamiento global.

  • Seríamos irresponsables como cohabitantes de este mundo.


Emisi n de gases de invernadero en gramos por kwh de electricidad producida
Emisión de Gases de Invernadero en Gramos por Kwh de Electricidad Producida

90% más

Reference: US EPA-Fifth Edition, Compilatory of Air Emission Factors,

Volume 1


Proyectos de incineraci n de basura en puerto rico
Proyectos de Incineración de Basura en Puerto Rico Electricidad Producida

  • Rechazados en el pasado

    • San Juan

    • Guaynabo

    • Arecibo

    • Aguada

    • Caguas


No podemos depender de agencias gubernamentales para protegernos
No podemos depender de agencias gubernamentales para protegernos

  • Caso de CAPECO

  • Emisiones de AEE

  • Violaciones de la AAA

  • Planta de CEMEX en Ponce

  • Etc.


Resumen de los problemas de incineraci n
Resumen de los Problemas de Incineraci protegernosón

  • Mito energético

  • Contaminación del Aire

  • Producción de Cenizas Tóxicas y Cancerígenas

  • Riesgos Económicos

  • Quemar basura limita alternativas de reuso, reciclaje y compostar


Aprendamos del pasado
Aprendamos del Pasado protegernos

  • Cambio de nombre no cambia la realidad de la incineración (legado nefasto)

  • Vasta mayoría de las ciudades en el mundo no incineran sus recursos sólidos

    • Esto nos debe decir algo


General incineration process
General Incineration Process protegernos

Municipal Pretreatment High Temperature Products

Wastes Region

Removal of 1. grinding 1. Mass burn 1. bottom ash

Noncombustible 2. preheating -moving grate 2. fly ash

Materials 3. composting - rotary kiln 3. gases

2. Pyrolisis 4. contaminated

3. Gasification water

4. Plasma 5. “cakes”


Removal of non combustible material
Removal of Non- combustible Material protegernos

  • Pieces of Metal

  • Glass

  • Can remove some plastics and cardboard

    • Reduces caloric capacity

    • Less energy produced

  • The more that is removed the greater the volume reduction in ashes

Can interfere with equipment


General incineration process1
General Incineration Process protegernos

Municipal Pretreatment High Temperature Products

Wastes Region

Removal of 1. grinding 1. Mass burn 1. bottom ash

Noncombustible 2. preheating -moving grate 2. fly ash

Materials 3. composting - rotary kiln 3. gases

2. Pyrolisis 4. contaminated

3. Gasification water

4. Plasma 5. “cakes”


Treatment prior to burning
Treatment Prior to Burning protegernos

  • Grinding maximizes surface area for more efficient combustion

  • Preheating to reduce water content

    • Water consumes energy reduces combustion efficiency

    • Less “net energy” from process

  • Some more recent versions compost prior to burning (Rogelio’s presentation)

  • Requires more stringent removal of non-compostable materials


General incineration process2
General Incineration Process protegernos

Municipal Pretreatment High Temperature Products

Wastes Region

Removal of 1. grinding 1. Mass burn 1. bottom ash

Noncombustible 2. preheating -moving grate 2. fly ash

Materials 3. composting - rotary kiln 3. gases

2. Pyrolisis 4. contaminated

3. Gasification water

4. Plasma 5. “cakes”


High temperature region
High Temperature Region protegernos

  • Will give name to the type of incineration

  • Depending on amount of oxygen present will be the degree of combustion

  • Temperatures vary with technology

    Ex. Mass Burn lower relative temperature

    Plasma extremely high temperature

  • Multiple designs and configurations

  • Some systems combine technologies


Mass burn
Mass Burn protegernos

  • Most used in incineration of municipal waste

  • Requires least amount of preremoval of materials

  • Tend to be the worst emitters

  • Produce greater amount of bottom ash

    • ~15-25% final volume of waste



Mass burn with rotary kiln
Mass Burn with Rotary Kiln protegernos

  • Material is suspended in rotating cylindrical tube

    • More exposure of surface area

    • More uniform heating

  • Usually combined with afterburner

    • Second burning stage

  • See Drawing


Pyrolisis
Pyrolisis protegernos

  • Thermal treatment under oxygen deficient conditions

  • Simplifies structure through breaking of bonds

    • Partially combusted gases, liquids, solids are produced

  • These are then burned under oxygen rich conditions

  • Partially combusted products burn more efficiently than original wastes

  • Many variations depending on type of waste and oxygen limitation

  • Developed by Germany during WWII to produce liquid fuels from coal.


Gasification
Gasification protegernos

  • Same as pyrolisis but optimized to produce partially combusted gases.

    • Principally H2 and CO

    • Many other gases

  • Less caloric value than initial material

    • Already partially burned

  • Less stable than mass burn technologies

    • Erratic electricity production

  • High maintenance costs

  • Large plant in Germany (Thermoselect) plagued with problems.

    • closed


Gasification1
Gasification protegernos


Plasma
Plasma protegernos

  • Less proven of the technologies

  • More limited throughput of material

  • Extremely high temperatures (5,000º - 10,000º C)

  • Very stringent preremoval and grinding of material

  • High power consumption to generate plasma

  • Very high maintenance requirements because of high temperatures



Plasma furnace
Plasma - furnace protegernos


Products
Products protegernos

  • There must be net mass balance between initial material and products of combustion

  • Products are found in:

    • emissions to the atmosphere (gases and particles)

    • Material trapped in control devices

    • Bottom ash

  • Modern incinerators release less to atmosphere and collect more in control devices

  • Bottom ash and trapped material is toxic and must be disposed of


General incineration process3
General Incineration Process protegernos

Municipal Pretreatment High Temperature Products

Wastes Region

Removal of 1. grinding 1. Mass burn 1. bottom ash

Noncombustible 2. preheating -moving grate 2. fly ash

Materials 3. composting - rotary kiln 3. gases

2. Pyrolisis 4. contaminated

3. Gasification water

4. Plasma 5. “cakes”


Bottom ash
Bottom Ash protegernos

  • The less material is preremoved initially the more bottom ash will form

  • The lower the temperature of burning the more porous the ash (Mass burn)

    • more soluble in water (inorganic)

  • The higher the temperature the more vitreous the bottom ash

    • Glassy

    • Less soluble in water

  • A lot of energy lost in the cooling of ash

  • If cooled in water, another source of pollution


Fly ash
Fly Ash protegernos

  • Highly toxic (metals and organics)

  • Collection devices

    • Baghouse (filter)

    • Electrostatic precipitator

  • Nanoparticles are difficult to trap

  • Europe requires disposal in Toxic Waste Landfills.

  • In Puerto Rico they will be mixed with bottom ash.


Gases
GASES protegernos

  • CO2, CO, SO2, NOX, Gaseous Organics, Hg

  • Collection devices

    • water

    • lime slurries

    • suspended activated charcoal

    • ammonia reduction

  • Produces toxic solutions and “cakes”