Generación de energía eléctrica por basura domestica

Se sabe que la basura sufre un proceso de descomposición y fermentación después de depositada en un relleno sanitario es muy difícil predecir tal descomposición debido a la heterogeneidad del material y al poco conocimiento que existe sobre los mecanismos de descomposición que operan en ella.

Algunos de los cambios físicos, químicos y biológicos mas importantes que sufre la basura durante su descomposición son:

* Decaimiento biológico de compuestos orgánicos con generación de gases y líquidos.

* Oxidación química de materiales.

* Escape y difusión de gases a través del relleno sanitario.

* Disolución (lixiviado) de materiales orgánicos e inorgánicos por el agua y por el propio lixiviado.

* Movimiento de líquidos.

* Asentamientos causados por consolidación del material en los huecos creados por la descomposición, lixiviado y paso del gas.

Diversos estudios sobre descomposición concuerdan en que los principales gases presentes en un relleno sanitario don el hidrogeno (H2), oxigeno (O2), nitrógenos (N2), metano (CH4) y bióxido de carbono (CO2). También se detectaron trazas de ácido sulfhídrico (H2S) y, en los casos en que el pH es altamente alcalino, se descubrió la presencia de amoniaco (NH3). La compactación es un parámetro importante en la cantidad y composición de gases producidos; a mayor compactación se obtiene mas gas por unidad de volumen de sólidos. Como consecuencia de la descomposición de la basura se producen líquidos percolados o lixiviados y gases, que al abandonar el relleno pasan a los alrededores y los afecta de manera nociva.

La interrelación entre el contenido de la humedad, tamaño de trozos de basura, circulación de aire y temperatura es relativamente compleja. El efecto total de estos factores es lo que determina la evaporación y, por lo tanto la producción de lixiviados en rellenos. Al ser inseparable la producción de gases de la descomposición anaerobio de la basura, es inminente la necesidad de recuperarlos y disponerlos o mejor aun, aprovecharlos. Una línea de investigación, que apareció hace pocos años, es el estudio del mecanismo generado de gases, así como la recuperación y uso de los mismos.

En los rellenos sanitarios tradicionales, la recuperación de los gases es el paso previo a su combustión controlada en quemadores dispuestos a propósito. Sin embargo, por la demanda y altos de la energía se estudiaron las condiciones optimas para la producción de gas metano. Los rellenos sanitarios operados bajo estas condiciones reciben el nombre de rellenos controlados.

Una de las opciones principales para el tratamiento del gas de relleno:

* Usarlo esencialmente al como sale. Se aplica solo deshidratación y compresión para aplicaciones directas de combustión en procesos de generación de vapor por posibles aplicaciones en generación de electricidad.

* La composición del gas seco en un relleno sanitario bien controlado puede ser como sigue: metano (de 45 a 70 %), CO2 (de 30 a 45%), nitrógeno (de 0.5 a 5%). H2S(de 0.001 a 0.002%), trazas de propano, iso-butano, n-butano y otros hidrocarburos.

Los parámetros para la óptima generación de metano son los siguientes:

* Temperatura: Usualmente de 20 a 40°C (intervalo mesofico), aunque puede trabajar también en intervalo termofilico (de 50 a 60°C).

* Ausencia de aire: La captación del gas se hace a 30m de profundidad, aunque, a nivel piloto las apasiones se hacen entre 3 y 12m.

* pH: entre 6.7 y 7.0.

* Humedad: 60% para digestión anaerobia. Si la humedad es inferior al 20% la biodegradación se reduce notablemente. En cambio, si es superior al 60% se presentan problemas de lixiviados.

* Nutrientes: (nitrógeno). Debe haber suficiente para permitir el crecimiento bacteriano.

* Ausencia de materiales tóxicos. En los microorganismos que intervienen en la formación de metano. El metano se forma en los rellenos desde la etapa anaerobia metano génica inestable y continua durante la metano génica estable, a razón de 50% metano y 50% de CO2, aproximadamente.

Se sabe que los rellenos sanitarios y la basura son una fuente importante de generación de metano (gas de efecto invernadero). Estos ocasionan:

-calentamiento global y cambio climático,

-efecto invernadero,

-tarifas de electricidad altas y

-desperdicio de gas como fuente de energía limpia

Es por esto, que se evaluó la posibilidad de comprobar que por medio de basura se puede generar electricidad para el consumo electricidad de bajo nivel de corriente en casas-habitación.

Se analizaron los siguientes factores para conocer si era posible llevar cabo el aprovechamiento de los residuos domésticos:

* Al auto generar electricidad ayudaremos a familias que no pueden pagar el costo tan alto por consumir electricidad.

* Mejorar la calidad del aire.

* Disminución de emisiones de uno de los gases de efecto invernadero.

* Comprobar la generación de electricidad para este proyecto.

* Uso del metano como fuente local de energía.

Fuente: M.C. Gustavo López Badilla del Instituto Tecnológico de Mexicali (ITM) México.

Hoy en día, en Estados Unidos operan cerca de 102 plantas que generan energía eléctrica a partir de los residuos sólidos municipales, con lo cual producen 2,800 megavatios, lo que equivale a 8 por ciento de la capacidad total instalada por la Comisión Federal de Electricidad (CFE) y similar a las inversiones puestas en operación en el segundo semestre del año 2001.

Las plantas de Estados Unidos procesan 97 mil toneladas de residuos por día, un equivalente aproximado al total de desperdicios generados en México. El valor de la energía producida por estas plantas estadounidenses excede los 850 millones de dólares anuales. La tasa de retorno de inversión de estas plantas se basa en una amortización total de las inversiones en un plazo de 12 a 15 años, lo cual es consistente con el tamaño y la vida útil de estas inversiones. El costo de los insumos (los residuos sólidos municipales) es negativo ya que las plantas cobran por disponer de los mismos y, por lo tanto, sería nulo o alternativo al costo de disposición de los residuos por otros métodos.En resumen, las plantas de generación de electricidad a partir de los residuos en el vecino país del norte constituyen hoy en día una de las opciones más limpias y seguras de generación y disposición de los residuos.

Por ejemplo, en 1993 el Departamento de Sanidad de la ciudad de Los Ángeles, concluyó que su planta de generación a partir de los residuos sólidos municipales producía menos contaminantes que los propios camiones recolectores que la abastecían. Esta situación no es exclusiva de Estados Unidos. Japón es el país que destaca por impulsar este tipo de soluciones a la generación de electricidad. Ahí, 70 por ciento del total de residuos es tratado por combustión, en gran parte, por recuperación de energía. Otros ejemplos son Suiza, con 80 por ciento; Suecia, con 55 por ciento y Francia, con 40 por ciento.