Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

ANÁLISIS DEL POTENCIAL DE APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO DELOS RELLENOS SANITARIOS EN BOLIVIA

Aprovechamiento de Metano e Hidrogeno
by

Rodrigo Loayza Ardaya

on 10 January 2013

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of ANÁLISIS DEL POTENCIAL DE APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO DELOS RELLENOS SANITARIOS EN BOLIVIA

Introducción DIAGNÓSTICO SITUACIONAL ACTUAL MARCO TEÓRICO RESULTADOS Y ANÁLISIS
BIOGÁS Y METANO Límites y Alcances Bolivia: 1.745.280 Ton/año de residuos sólidos ANÁLISIS DEL POTENCIAL DE APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO DELOS RELLENOS SANITARIOS EN BOLIVIA BIOGAS composición y propiedades GENERACIÓN DE HIDRÓGENO
OBTENCIÓN DE GAS DE SÍNTESIS POR EL SIMULADOR HYSYS UNIVERSIDAD CATÓLICA BOLIVIANA Metodología Bolivia se generan toneladas de basura.
Experiencias de aprovechamiento parciales: Elaboración de compost Agroindustria Invernaderos ecológicos A nivel internacional
Avances tecnológicos y científicos
Analizar la generación de biogás de los residuos sólidos orgánicos Objetivos análisis de la generación de biogás a partir de residuos sólidos de los rellenos sanitarios en Bolivia
* Determinar las condiciones climáticas por sitio
* Estimar la cantidad de metano generado en el relleno
* Estimar la cantidad de hidrógeno que se puede obtener a partir del metano generado en los rellenos sanitarios Justificación factores para caracterizar el biogas BIOGAS Producido por bacterias en la biodegradación de material orgánico en condiciones anaeróbicas Es un poco más liviano que el aire y posee una temperatura de inflamación de alrededor de los 700 ºC Es una mezcla de gases compuesta principalmente de metano (CH4) 40-70% del volumen Como cambia el volumen cuando cambian la presión y la temperatura, Como cambia el valor calorífico cuando cambian la temperatura, presión y/o contenido de agua. Como cambia el contenido de vapor de agua cuando cambian la temperatura y/o la presión El valor calorífico del biogás es cerca de 6 kWh por metro cúbico. El gas de relleno o biogás es explosivo e inflamable El metano puede dañar a las raíces de las plantas, impidiendo el suministro de la planta con oxígeno y aire El metano también tiene un impacto venenoso en los seres humanos expuestos durante largo tiempo El proceso hasta la producción de metano se efectúa en las siguientes fases sucesivas La tercera fase es ácida. Se acelera la actividad microbiana, producción de ácidos orgánicos GENERACIÓN DE BIOGÁS Y METANO El metano tiene su origen en diversas fuentes: Agrícola Petroleo Rellenos Sanitarios Gas Natural La primera fase es aeróbica, sucede inmediatamente después de que la basura es depositada La segunda fase, es una fase de transición. Es una etapa aeróbica, durante la cual aún no se desarrollan condiciones anaeróbicas La cuarta fase es dominada por microorganismos estrictamente anaerobios y denominados metanogénicos. La última fase corresponde a la fase de maduración del vertedero Según la composición media de los desechos, se puede estimar la degradabilidad, según las siguientes consideraciones: Agua Temperatura
Productos Químicos Estado físico de los desechos DRENAJE PASIVO DRENAJE ACTIVO: MANEJO DE GASES DE RELLENO SANITARIO DRENAJE PASIVO SIN CHIMENEAS DRENAJE PASIVO CON CHIMENEA: El gas de relleno tiene una preferencia horizontal al moverse en las capas de la basura. Se propaga por la capa superficial de la basura, se mezclan junto con el aire y se diluyen. El gas se propaga hacia la chimenea más próxima y de manera controlada hacia afuera. Se realiza la succión del gas con el uso de un soplador que va conectado con las chimeneas. Se arrastran los gases hacia el incinerador mediante un sistema de tubería bajo el cuerpo de la basura. RECOLECCIÓN DE BIOGÁS EN RELLENOS SANITARIOS La extracción del biogás generado en rellenos sanitarios puede llevarse a cabo mediante las siguientes técnicas
* Contención
* Ventilación pasiva
* Ventilación activa USOS POTENCIALES DEL BIOGÁS Y EL METANO De acuerdo a su nivel de procesamiento Combustible grado bajo Combustible grado medio Combustible grado alto De acuerdo a su uso final, usos térmicos y usos energéticos en proyectos calefacción Caldera/Turbina de vapor Micro turbinas APLICACIONES DE COMBUSTIBLE DE GRADO BAJO Condensadores de refrigeración Torres lavadoras Sistemas de recalentamiento Motores de combustión interna Turbina de gas Sistema ciclo combinado (Vapor y gas) APLICACIONES DE COMBUSTIBLE DE GRADO MEDIO VENTA DE DIÓXIDO DE CARBONO PRODUCCIÓN DE PRODUCTOS QUÍMICOS CELDAS DE COMBUSTIBLE COMBUSTIBLE PARA VEHÍCULOS APLICACIONES DE COMBUSTIBLE DE GRADO ALTO Procesamiento del Biogas:

REMOCIÓN DE HUMEDAD:
El alto contenido de humedad, en combinación con el CO2, H2S y COV, produce un gas que es altamente corrosivo

REMOCIÓN DE PARTÍCULAS:
Las partículas sólidas transportadas dentro de la corriente del GRS deben removerse para uso como combustible de grado medio a alto,

REMOCIÓN DE TRAZAS DE GAS
Las trazas de gases que normalmente se remueven de los GRS constituyen compuestos de sulfuros, compuestos orgánicos no metanos, y COV's Hidrógeno El hidrógeno en condiciones normales de presión y temperatura, es un gas diatómico (H2) incoloro, inodoro, insípido, no metálico y altamente inflamable. HIDRÓGENO Y ENERGÍA Debido a sus características físico-químicas es uno de los energéticos más prometedores para la generación eficiente de electricidad. Esto, debido a su bajo impacto ambiental OBTENCIÓN DEL HIDROGENO CATÁLISIS HETEROGÉNICA la reacción se produce en una región interfacial. Así, para una reacción donde los reactivos están en fase gas o disolución el catalizador suele presentarse en forma de sólido. Características Las sustancias más utilizadas como catalizadores heterogéneos son:
- Metales de transición: Fe, Co, Ni, Pd, Pt, Cr, W, Ag, Cu….
- Óxidos metálicos semiconductores: NiO, ZnO, V2O5, Fe2O3, MgO.
- Óxidos aislantes: Al2O3, SiO2. ETAPAS DE LA CATÁLISIS HETEROGÉNEA 1) Difusión de las moléculas de reactivos hasta la superficie del sólido 2) Quimiadsorción de al menos una de las especies reactivas sobre la superficie 3) Reacción química sobre la superficie 4) Desorción de los productos de la superficie 5) Difusión de los productos hacia la fase fluida REFORMADO CON VAPOR DE AGUA O HÚMEDO REFORMADO SECO O REFORMADO CON DIÓXIDO DE CARBONO REFORMADO DE METANO Uno de los procesos más importantes en la industria química moderna es la obtención de gas de síntesis e hidrógeno, para lo cual se emplea preferentemente el reformado de metano Si el objetivo del reformado es la producción de hidrógeno, el reformado seco no es la mejor opción, sin embargo, algunas aplicaciones como el proceso Fischer–Tropsch, requieren una alimentación con esta composición. APLICACIONES DEL HIDRÓGENO En la petroquímica la aplicación más importante del hidrógeno es la síntesis de amoniaco Procesos de refinamiento de petróleo, a través de procesos de hidrogenación, para la obtención de las fracciones ligeras de los crudos de petróleo Tratamiento de carbono, para la obtención de hidrocarburos ligeros mediante procesos a elevada temperatura, siendo estos procesos conocidos como procesos de gasificación de carbono, En la industria metalúrgica, se emplea como reductor de metales, para la obtención de materiales no oxidados, tales como metales de hierro, cobre, níquel, cobalto y otros. Otra aplicación, es como combustible aeroespacial, usado en los cohetes que requieren combustibles ligeros y de mayor eficiencia pilas de combustible de hidrógeno MODELOS DE PREDICCIÓN DE METANO EN RELLENOS SANITARIOS La EPA tiene varios modelos para estimar la generación de biogás en rellenos sanitarios, estos son:

LandGEM (última versión)

Centroamericano

Mexicano

Colombiano

Ecuatoriano

Filipino

Chino

Ucraniano

Todos los modelos de la EPA están basados en el modelo LandGEM con ligeros ajustes de parámetros propios de la región y factores de corrección de acuerdo al caso El modelo para estimar el biogás generado en rellenos sanitarios más utilizado es el modelo de la EPA llamado Landfill Gas Emission Model (LandGEM). LandGEM es un modelo de decaimiento o descomposición de primer orden, donde se asume que la generación de metano en un relleno sanitario está en su cima poco después de la colocación de residuos inicial. El modelo sigue la siguiente ecuación: MODELO DE PREDICCIÓN DE HIDRÓGENO Para determinarla cantidad de hidrógeno a producirse, se aplica el simulador HYSYS, el cual es un simulador comercial muy usado en procesos tradicionales químicos Para el desarrollo de este modelo matemático del proceso de reformado de metano, se asumen las velocidades de reacciones de primer orden Los procesos a desarrollarse para esta simulación se considera para un reactor de lecho fijo contando con tres lechos catalíticos GENERACIÓN DE BIOGÁS Y METANO
ESTIMACIÓN DE k Y LO Para estimar los parámetros y se tomaron datos de las precipitaciones de cada región para obtener valores de éstos parámetros de acuerdo a tablas con valores recomendados por la EPA. ESTIMACIÓN DE BIOGÁS EN RELLENOS SANITARIOS Para sacar la estimación de biogás de cada relleno sanitario nos planteamos dos casos:
Caso A: Usando los datos del Diagnostico de la Gestión de Residuos Solidos (2011)
Caso B: Simulación de la generación de biogás con datos estimados con proyecciones del crecimiento poblacional en base a datos del CENSO 2001 y con la generación de residuos sólidos per cápita (INE) El modelo construido consta de 5 reactores que por condiciones de equilibrio no pueden colocarse dentro de un mismo conjunto; dentro de este diseño dos reactores son de combustión y los restantes de reformado en lecho fijo, Reactor 1. PRE-REFORMADOR: donde la cantidad de metano no se transforma totalmente y al reacción depende de la interacción con el vapor de agua, resultando un rendimiento próximo al 30%. Reactor 2. REFORMADOR-OXIDANTE: En esta etapa debe también es necesario la aplicación de vapor de agua para mantener la temperatura del reactor y asegurar que el metano excedente se consuma. Reactor 3. DESPLAZAMIENTO: La reacción de desplazamiento implica el equilibrio entre el anhídrido carbonos y el vapor de agua, Reactor 4 y 5. De forma similar a la reacción vista en el reactor 4, están destinadas a cumplir con el equilibrio de vapor de agua y CO, para alcanzar rendimientos mayores en la producción de hidrógeno. GENERACIÓN DE HIDRÓGENO Conclusiones El trabajo realizado permite disponer de un documento que sistematiza información técnica dispersa concentrándola en un documento con una visión integral de aprovechamiento de un potencial energético importante en el país.

La determinación del potencial de generación de biogás (emisiones de CO2-e) permitirá la identificación de nuevas tecnologías, la transferencia de conocimientos y tecnología al país, contribuyendo también en la reducción de las emisiones. Recomendaciones Se recomienda Analizar las falencias e impedimentos que hacen que no ingrese el 100% de los residuos generados al RS y dar solución a este tema para aumentar de esta forma el volumen de gas generado y todos los demás beneficios que este logro implicaría.

Se recomienda también impulsar la recolección selectiva desde los puntos de generación para que el reciclaje de vidrios, papeles, metales y plásticos (botellas PET y bolsas plásticas), aumente con ello la calidad de RSU tendría una mejor calidad para la generación de biogás y aumentar la vida útil de los RS. Antecedentes El biogás es un gas combustible
* biodegradación de la materia orgánica
* ambiente anaeróbico
Relleno Sanitario es una técnica de eliminación final de los desechos sólidos en el suelo Problemas Crecimiento demografico La libre disposición de residuos sólidos urbanos e incineración en áreas periurbanas y rurales Carente educación ambiental Lixiviado altamente contaminante Uso indiscriminado de combustibles fósiles * Calidad de vida
* Conciencia poblacional
* Reducciones GEI * Estimar emisiones para ser aprovechadas con fines energéticos
* Alternativa energética
* Impactos ambientales en la salud local * conocer técnicas ampliamente estudiadas, aplicadas y reconocidas en el mundo Limites:
* Análisis metodológico de emisiones en los rellenos sanitarios de Bolivia
* Biogás

Alcances:
* Análisis de datos con metodologías de cálculo aplicables a toda Bolivia Índice Promedio Ponderado de Producción Per Cápita de residuos sólidos domiciliarios en Bolivia es de 0,50 Kg/habitante-día. DISPOSICIÓN FINAL DE RESIDUOS SÓLIDOS relleno sanitario botadero controlado y botadero a cielo abierto RELLENOS SANITARIOS EN BOLIVIA MARCO INSTITUCIONAL Y NORMATIVO * Legislación Boliviana no regula extracción de gas
* La ventilación pasiva de Biogás
* NO considera reducción de las emisiones de CH4 por medio de la captura del biogás METODOLOGÍA Tabla resumen de biogás y metano La metodología para estimar las proyecciones para el caso B, se aplicaron de igual manera a todos los rellenos. Ejemplo: Relleno de Alpacoma De acuerdo al MMAyA, cada relleno tiene un factor de disposición de residuos con respecto al generado. Ejemplo: Relleno de Alpacoma 89% El relleno de Alpacoma es el único que tiene datos históricos, para los demás rellenos se usaron promedios y estimaciones (Caso A y B)
Full transcript