Los residuos biogénicos como fuente de energía

Este post es una adaptación del artículo sobre residuos biogénicos, escrito por Jürgen Vehlow, y publicado en la edición impresa de la revista Waste Management World, en su número de enero-febrero de 2008. Entre los numerosos cambios a los que se enfrenta el mundo actual, tres problemas fundamentales deben ser solventados:

• Producción de alimentos.
• Cubrir la demanda energética.
• Conseguir los objetivos anteriores sin empeorar el cambio climático.

El segundo y tercer problema tienen gran relevancia en el sector de los residuos. Hay relativamente pocas alternativas viables a los combustibles fósiles. La energía nuclear tiene mala reputación; y el público en general y los políticos tienden hacia las renovables como la solución preferida. Varios países industrializados están embarcados en la transformación de su mercado energético con este objetivo. Estrategias como la energía eólica y la hidráulica a pequeña escala son prometedoras para cubrir una parte significativa de la demanda energética, pero estas energías no son las más adecuadas para la generación de calor y en el transporte. En estos sectores, la biomasa es el combustible más adecuado para ser explotado. La opinión pública y los expertos han puesto grandes esperanzas en la bioenergía y su explotación ha recibido una alta prioridad en muchos programas energéticos en todo el mundo. De acuerdo con una nueva estadística de la OCDE, la contribución de la biomasa (incluyendo materiales de residuos) al suministro total de energía primaria es actualmente del 11 %, y la aplicación más frecuente es cocinar y calentar en los países en desarrollo. La cuota de biomasa en el mercado energético global es aproximadamente del 1,3 % La contribución de la bioenergía tanto a la producción de energía primaria total como al mercado de energía global necesita ser incrementado, y las acciones políticas y el desarrollo tecnológico están abriendo el camino a nuevas y cada vez más avanzadas soluciones para recuperar la energía de la biomasa. La combustión, combinando en parte con carbón, es la tecnología principal para producir calor y energía (CHP), y se están realizando importantes esfuerzos para impulsar la utilización combinada de energía y calor. Se están consiguiendo nuevos desarrollos para la tecnología de gasificación. Esta tecnología abre las puertas no sólo a convertir el syngas producido en energía, sino también a usarlo directamente o mediante un tratamiento posterior, como combustible en el transporte. Un objetivo similar se sigue con la digestión anaerobia de biomasa húmeda, especialmente de residuos agrícolas. Los obstáculos actuales para el desarrollo de la biomasa son el coste – que se ha reducido notablemente – y la competencia entre los sectores de utilización industrial, producción de alimentos y recuperación de energía. Diferentes expertos publican diferentes números concernientes a la cantidad potencial de biomasa disponible para energía. La tierra de labor y su uso para cultivos dirigidos a la generación de energía están actualmente en plena discusión como una prometedora fuente de biomasa, especialmente en los países altamente especializados. Desde un punto de vista global, sin embargo, lo recursos esperados parecen ser insuficientes para cumplir la demanda probable y permitir la sustitución completa de combustibles fósiles. Además, no hay acuerdo sobre la extensión a la que tipos específicos de biomasa son neutrales climáticamente. Por ejemplo, la tala de bosque lluvioso para abrir camino a las plantaciones de palma donde se produce aceite de palma para el mercado de energía europeo sería una actividad criticable desde el punto de vista de balance energético. Incluso los cultivos convencionales necesitan energía para la plantar, fertilizar, cosechar, y pre-tratamiento. Hay un tipo de biomasa que a menudo es despreciada en los programas de promoción de la bioenergía: la fracción biogénica de los residuos. En la mayor parte de los países, tanto industrializados como en vías de desarrollo, más del 50 % del contenido energético de los residuos sólidos municipales se origina de forma biogénica. La generación anual biogénica en el mundo desarrollado típicamente excede de 500 kg; y el valor calorífico de esos residuos varía entre 8 y 12 MJ/kg y es comparable al de un lignito de grado bajo. Por otra parte, los sistemas de gestión de residuos sólidos urbanos deben cumplir la directiva europea de residuos sólidos urbanos, requieren que el material residual, después de un reciclado exhaustivo de materiales, sea inerte antes de su eliminación final. La finalidad es controlar la emisión de gases y la contaminación de aguas subterráneas por lixiviados procedentes del vertido de residuos sólidos urbanos. La incineración con recuperación de energía es una estrategia de tratamiento de residuos común que, dependiendo del tipo de residuos incinerados, puede producir residuos inertes que cumplen los requerimientos europeos. Las plantas modernas de incineración de residuos tienen eficiencias de generación de energía del entorno del 20-25 %, y se están desarrollando nuevos diseños que superan el 30 %. Cuando se produce calor y energía de forma combinada, puede alcanzarse una eficiencia del 70 %. Cuando se considera el potencial de los residuos sólidos urbanos residuales (la fracción que queda tras el reciclado y recuperación del material) una buena estimación es que los residuos sólidos urbanos contribuyen al 1%-2% de la energía primaria total y al 2-3 % de la demanda de energía total de los países industrializados. Esta última cifra indica, para varios países de la UE, un potencial de reemplazamiento del 4 %-6% de la energía derivada de los combustibles sólidos. Los datos actuales muestran que el potencial de recuperación de energía de los RSU está aún muy lejos de ser agotado. Una de las causas por las que esta actividad aún no se ha desarrollado suficientemente es la falta de aceptación pública de los incineradores de residuos, que se basan convencionalmente en incineradores de bajo rendimiento utilizados en el pasado, y la preocupación se debe fundamentalmente al temor al temor a los metales pesados y a las emisiones de dioxinas. Hoy en día la incineración de residuos es una tecnología madura que cumple con los criterios más exigentes de las normas de emisiones a la atmósfera. Este alto rendimiento hace que la incineración de residuos sea una actividad costosa, lo cual es otra barrera para la implementación rápida de esta tecnología. Sin embargo, la necesidad de producir residuos inertes residuales que impone la UE, en combinación con el actual debate sobre el cambio climático, deben ser vistos como una oportunidad para explotar la energía de los residuos en la mayor extensión que sea posible. Hay una razón para esperar que la energía de los residuos sea el sector de la bionergía que experimente un crecimiento más rápido en el futuro en los años venideros, y es la adopción de la legislación nacional de los estados miembros de la directiva europea. Por último, nos hemos extendido más de la cuenta pero el tema lo merece, una tecnología emergente para la recuperación de residuos orgánicos húmedos separados en fuente, residuos de cocina y residuos comparables del procesado de alimento o restaurantes, es la digestión anaerobia en combinación con un motor de gas (motor de combustión interna que utiliza combustible de forma gaseosa). Esta tecnología tiene muy buen potencial, también en combinación con recuperación de energía de lodos de aguas residuales y residuos agrícolas. Además, puede ser muy interesante para países en vías de desarrollo, donde los procesos térmicos no tendrán mercado en el futuro previsible debido al bajo poder calorífico de los residuos y los altos costes energéticos implicados.