Cómo producir energía y reducir la contaminación generada por plásticos
En promedio, en el mundo se generan más de 2,010 millones de toneladas de basura anuales (cifras de 2017), la cual se genera principalmente por plásticos
MC Héctor Ernesto Reynoso N., CTO Cucapah Servicios Ambientales (Mexicali, Baja California); y MC y MBA Rogelio F. Nochebuena Tinoco
Las toneladas de basura son conocidas como Municipal Solid Waste Management (MSWM) o Manejo de Desechos Sólidos Municipales. En promedio, cada persona genera, en las economías emergentes, 0.74kg/diarios, pero esa cifra puede variar de 0.11 a 4.54.(1)
¿Qué ocurre en Mexicali?
En el área de Mexicali, Baja California, se producen, aproximadamente, 1,400M toneladas de USSMW diariamente. Sin embargo, la ciudad solo puede manejar y reciclar adecuadamente un 45 por ciento(2); mientras que el resto es tirado en basureros clandestinos, ilegalmente establecidos, donde contaminan el agua, aire y la tierra.
Empresas que manejan esos residuos apropiadamente deben de cumplir con la norma NOM-083- SEMARNAT-2003.
Una de las tecnologías que se han desarrollado para manejar adecuadamente la transformación de una de las mayores plagas que afectan a nuestro ambiente (llantas, plásticos y sus derivados) es la pirólisis.
La pirólisis es un proceso termoquímico, en una atmosfera rarificada a alta temperatura, en el que ciertos productos son procesados con el fin de generar muy poco CO2; y, por tanto, se puede decir que esta transformación es muy amigable con el medio ambiente.
También pude reducir nuestros déficits energéticos, y en el caso de llantas y plásticos, pueden convertirse en biodiesel y otros combustibles.
El manejo efectivo de los contaminantes generados por las llantas de desecho presentan desafíos ambientales porque estos materiales no son degradables y usan mucho espacio.
Más sobre la pirólisis
De hecho, la pirólisis convierte llantas de automóviles y camiones en productos de valor agregado; entre ellos, biodiesel, la facción solida (contiene carbón), metales y otros materiales.
Y dependiendo del proceso y otras variables es como se controla la composición del producto final, con parámetros que se deben de controlar, el tamaño de batch (corrida), tiempo de proceso, temperatura, presión, razón de calentamiento y la clase de catalizador que se usa.
La fracción gaseosa de la pirólisis genera gases como el sync gas (gas sintético), que se utiliza como combustible para generar electricidad o en otras industrias, incluyendo la industria cementera; las cuales se benefician de esta transformación de W2E (Waste to Energy) o basura en energía.
En un estudio llevado en Sudáfrica, se cuantifico el contenido energético de los diferentes componentes de la pirólisis de los gases con los siguientes resultados:
- El aceite tiene un valor calórico de 44 MJ/kg.
- Las llantas quemadas solo dan 33 MJ/kg.
- Madera, 12.4 MJ/kg.
- El carbón, 30.2 MJ/kg.
- Y biodiésel, 45.5 MJ/kg.(4)
El char
El residuo solido al que se conoce como char puede usarse como una fuente de energía, teniendo un valor calórico de, aproximadamente, 30.5 MJ/kg. Y esto es algo que las cementeras y otras industrias le gusta usar como fuente energética.
El contenido de char representa 30-35 por ciento de los productos generados.
También se obtiene carbón negro que se usa en la producción de tintas y en la industria química, como colorantes. Y en la fabricación de llantas.
Otra aplicación muy atractiva es su uso en el tratamiento de aguas residuales para remover metales pesados(4) o en la agricultura.
Cucapah Servicios Ambientales, un caso de éxito
Cucapah Servicios Ambientales está por recibir la licencia para el procesamiento y producción de PDF (Plastic Derived Fuel), combustible derivado de plásticos; en particular biodiesel, en Baja California.
La empresa ha desarrollado un proceso para convertir llantas en combustóleo y trabaja en el proceso de optimizar su planta piloto para producir biodiesel.
Ahora está en el proceso de obtener el financiamiento para construir una planta, capaz de procesar más de 10,000 litros de combustible por día solo del procesamiento de llantas, pero el potencial es elevado.
Lo anterior, debido a que otros residuos sólidos se pueden usar como materia prima para reducir la contaminación causada por los desperdicios producidos por personas, el gobierno, industria y comercio.
Los reactores más usados incluyen:
- El de cama fija (fixed bed)
- Cama con flujo (fluidised bed) de tornillo rotatorio (rotary/screw kiln)
- Tanque agitado (stirred tank) y de vacio.
El rendimiento de los procesos es variable, y puede ir de 35 a 50 por ciento para el de cama fija; de 65 a 70 por ciento para cama con fluido y que opera en un régimen de pirólisis rápida.(4)
Se ha encontrado que si se inclina un poco el reactor de tornillo rotatorio, se pueden obtener ciertas ventajas, incluyendo mayor velocidad, y el tamaño de la partícula se optimiza para mejores resultados (yield).
En nuestro caso, estamos trabajando con un sistema de vacío que permite acomodar partículas de mayor tamaño y operar a menores temperaturas.
Planta piloto para convertir llantas de vehículo en biodiésel.
En la literatura encontramos que el aceite derivado de las llantas en concentraciones de (40–50 por ciento) se compone de substancias como aromáticos bencenos, toluenos y xilenos que tienen un valor en la producción de colorantes, fibras sintéticas y plásticos.
Los metales que se pueden encontrar al final de la reacción incluyen: zinc, aluminio, hierro, titanio, plomo, niquel y otros. Asimismo, se encuentra una buena cantidad de alambre de acero, de aproximadamente 10-15 por ciento del producto total.
Como vemos, el uso de la pirólisis para dar un uso más industrializado a las llantas de desecho, tiene múltiples fuentes de ingreso (revenue streams); de tal manera, debemos tratar de bajar el numero de llantas que se desechan en tiraderos clandestinos o barrancas, ya que podemos reducir los niveles de contaminación. Y también podemos mejorar el estándar de vida de la gente y generar buenos ingresos.
Biodiésel producido por Cucapah usando pirólisis en vacío.
Recientemente, en Querétaro, Michelin llevó a cabo una campaña para recolectar llantas viejas y usarlas como combustible para la industria cementera de la región.(3)
Solo imaginen si en cada metrópoli se pudiera lograr una cosa similar o recoger la basura que la gente tira al lado de ríos, lagos o el mar, y que esta matando la flora y fauna en nuestro planeta, y la pudiéramos convertir en algo que sea de beneficio de la humanidad.
Es importante mencionar que el plástico es ya un hidrocarburo extraído del petróleo y manejarlo en forma de combustible, representa menos petróleo a extraer y mayor sustentabilidad.
En conclusión: podemos decir que la energía producida por el proceso de pirólisis ayuda en el desarrollo económico sustentable y genera empleos, al igual que reducie la huella de carbón.
Referencias
- A Study and Factor Identification of Municipal Solid Waste Management in Mexico City Francisco Gutiérrez Galicia 1,* , Ana Lilia Coria Páez 2 and Ricardo Tejeida Padilla 3
- The potential for recycling household waste: a case study from Mexicali, Mexico. Environment &Urbanization Magazine Vol.12 No2 Oct 2000. By Dr. Sara Ojeda-Benitez et al Engineering Institute Autonomous University of Baja California
- https://greentology.life/2022/08/02/michelin-a-favor-de-la-manufactura-responsable/
- The Development of a Waste Tyre Pyrolysis Production Plant Business Model for the Gauteng Region, South Africa Nhlanhla Nkosi 1,* , Edison Muzenda 1,2,3, Tirivaviri A. Mamvura 2 , Mohamed Belaid 1 and Bilal Patel 3 1 Department of Ch
