DISEÑO DE UNA PLANTA PILOTO PARA EL APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO Y MATERIAL DE RESIDUOS SÓLIDOS MUNICIPALES

Provincia de Guanentá, Santander, Colombia.

MODULO: MANEJO INTEGRADO DE RESIDUOS SÓLIDOS

DOCENTE: JORGE WILLIAM ARBOLEDA VALENCIA.

INTEGRANTES:

EDGAR RODRIGUEZ DIAZ JOSE ARMANDO HUEPA

DIANA MARCELA ALMEIDA

COHORTE XVI- G1.

UNIVERSIDAD DE MANIZALES FACULTAD DE CIENCIAS CONTABLES, ECONOMICAS Y ADMINISTRATIVAS

MAESTRIA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE

2017

Informe elaborado por la FUNDACIÓN UNIVERSITARIA DE SAN GIL -UNISANGIL Realizado para ARGOS S.A

Financiado por la Industria Cementera ARGOS S.A y por COLCIENCIAS.

INTRODUCCIÓN.

Este documento presenta el estudio de pre-factibilidad ambiental, económica, social y

técnica para el diseño de una planta piloto para el aprovechamiento energético y material

de residuos sólidos municipales para 17 municipios integrantes de la provincia de

Guanentá en el Departamento de Santander en Colombia.

La disciplina económica estudia y contabiliza los flujos de materiales de una economía

desde la perspectiva ecológica a través del análisis de flujos de materiales (AFM) y utiliza

un enfoque ingenieril clásico de cálculo de balance materia a un sistema + generación =

salida de materia + acumulación.

Dicho diseño está basado en los conceptos de Economía Circular y Gestión de Recursos,

los cuales se enfatizan en estrategias de eficiencia energética y material, la activación de

los potenciales de crecimiento regional y la creación de valores agregados regionales.

En este documento, se presenta inicialmente un análisis detallado del potencial energético

y material de las diferentes fracciones de los RSU. La tecnología del diseño a ser

presentada, es acorde a la jerarquía de gestión de residuos, principalmente en la

prevención inicial de la generación de los RSU; una separación manual y mecánica de los

materiales reciclables (papel, cartón, plásticos, vidrio, metales, etc.) y de la fracción

orgánica para su posterior tratamiento anaerobio con el fin de generar biogás y un

fertilizante apto para la agricultura regional. El aprovechamiento del biogás generado será

analizado según las necesidades energéticas de la industria cementera ARGOS S.A.,

según las necesidades de la región y según la normatividad aplicable.

JUSTIFICACIÓN.

La eficiencia de los recursos debe desmarcarse de la economía lineal -donde se extraen

los materiales de la tierra para fabricar los productos, usarlos y luego eliminarlos-, hacia

una economía circular- donde los residuos y los subproductos del final de vida de los

productos usados, entran de nuevo en el ciclo de producción como materias primas

secundarias. En definitiva, el uso de residuos como la principal fuente de materia prima

fiable es esencial.

El concepto de economía circular incluye la optimización de diferentes flujos de materiales

como materias primas, biomasa, agua, residuos sólidos, energía, etc. en un sistema e

incluye el fomento de la economía de manera inteligente, la cual cierra los ciclos de

materiales y energía bajo el modelo de los ciclos de los ecosistemas / “De la cuna hasta la

tumba“ (Weizsäcker, et al., 1997).

El concepto de “Gestión de Flujos de Materiales y Energía (GFME)” está basado en el

principio holístico de ciclos como modelo de la naturaleza y en el principio de gestión

empresarial de mejoramiento contínuo (Plan-Do-Act-Check/ planear-hacer-verificar-

actuar).

La Enquête-Komission, 1994 del parlamento alemán define la “Gestión de Flujos de

Materiales y Energía” como “[…] la influencia de sistemas de materiales de manera

orientada a los objetivos, responsable, completa y eficiente […]”, con la cual se tiene

influencia en los objetivos del desarrollo sostenible y mediante el cual se encuentra el

equilibrio ecológico, económico y social.

La gestión de flujos de materiales y energía, busca la protección de los recursos y un manejo responsable de los materiales y flujos de materiales como punto central del desarrollo sostenible y se orienta en los siguientes principios. - Consideración de todo el sistema social: consumo, abastecimiento y disposición final, infraestructura, tráfico, agricultura, etc. y sus actividades industriales

- Conexión entre los sistemas de materiales y flujos de materiales con los actores correspondientes

- Utilización de los potenciales disponibles como materias primas, materias residuales, procedimientos, etc.

- Aplicación fortalecida de energías renovables y combustibles sustitutos o secundarios

- Incremento de la eficiencia energética en áreas privadas e industriales

- Decentralización del abastecimiento energético. Una gestión de flujos de materiales y energía eficiente y orientada a la implementación, requiere principalmente el trabajo conjunto de los diferentes actores regionales. Esto puede desarrollarse solo con una comunicación orientada, sensibilización y dirección conjunta de las personas relevantes y de los tomadores de decisiones en una red local de actores.

Objetivo General

Diseñar un centro de tratamiento de valoración material y energética de residuos sólidos

urbanos, bajo el concepto de mejoramiento sosteniblemente del sistema actual de gestión

de residuos sólidos urbanos de las Municipalidades de la Provincia de Guanentá en

Santander, Colombia.

Objetivos Específicos.

Aprovechar el material de los residuos sólidos a través de la separación de

materias primas secundarias

Aprovechar la capacidad energética de la fracción orgánica de los residuos sólidos municipales

Generar abonos orgánicos a partir de la fracción orgánica de los residuos

Crear nuevas posibilidades de ingresos y capacitación

Capacitar y sensibilizar a la comunidad regional en el sector de gestión de recursos

HIPOTESIS:

ESTADO DEL ARTE.

Especialmente en países en vía de desarrollo se tiene una disposición final de residuos sólidos urbanos en la mayoría de los casos en rellenos sanitarios o vertederos incontrolados, con lo cual se tiene una alta contaminación del suelo, aire y aguas; y por otro lado, se pierden recursos que pueden ser aprovechados energética o materialmente. Adicionalmente, la presión de la necesidad de prevención y disminución de los residuos se incrementa con el aumento del consumo de recursos naturales. Con esto se tiene la necesidad de aprovechar los materiales regionales disponibles de forma de incrementar y fomentar los valores agregados regionales. Los objetivos de la economía circular en el área de residuos sólidos son los siguientes. - Disminución de emisiones de metano en rellenos sanitarios

- Incremento de la vida útil de los rellenos sanitarios

- Introducción de valores agregados mediante la recuperación de materiales reciclables (plástico, papel, metal, vidrio, etc.)

- Introducción de valores agregados mediante la sustitución de combustibles fósiles (aprovechamiento energético)

- Mejoramiento de las condiciones de higiene

- Entre otros. Para alcanzar estos objetivos, se deben tener las siguientes estrategias (jerarquía de tratamiento) en el marco de los planes de gestión integral de residuos sólidos urbanos. - Prevención de los residuos sólidos

- Disminución de los residuos sólidos

- Aprovechamiento material de los residuos sólidos - Reciclaje de materiales como plástico, papel, vidrio, metales, etc. - Aprovechamiento energético de los residuos sólidos - Tratamiento anaerobio de la fracción orgánica para la producción de energía

- Aprovechamiento de materiales con alto poder calorífico que no pueden ser aprovechados materialmente en la producción de combustibles derivados de residuos. Área de estudio: El presente estudio se lleva a cabo para los 17 municipios que conforman la Provincia de Guanentá, la cual está ubicada en el Departamento de Santander en Colombia. Los Municipios que conforman la provincia son: Aratoca, Barichara, Cabrera, Charalá, Coromoro, Curití, Encino, Jordán, Mogotes, Ocamonte, Onzaga, Paramo, Pinchote, San Gil, San Joaquín, Valle de San José y Villanueva. A continuación se presenta la ubicación geográfica de los municipios de la provincia (Unisangil, 2013).

Diagrama 14. Municipios de la Provincia de Guanentá.

La provincia cuenta con una población actual total de aproximadamente 75.000 habitantes (Unisangil, 2013), su capital es San Gil, la cual se encuentra localizada a 96 km de Bucaramanga y 326 km de Bogotá5. En San Gil, habita aproximadamente el 55% de la población total de la Provincia de Guanentá Según Ramírez, O, Yuleimy., (2014), el Municipio de San Gil, catalogado como generador de diversos servicios especialmente el de turismo, alberga el 56% de la población de la provincia de Guanentá (Plan Prospectivo Guanentá 2025, 2010), con 45.956 habitantes; dada su influencia como capital de provincia y principal eje comercial de la región. La dinámica poblacional que se desarrolla en el municipio mantiene la misma tendencia nacional: la mayor población se encuentra acentuada en la zona urbana, alcanzando el 84 % (Planeación Municipal, 2012). El aumento de la población trae consigo la necesidad de mayor requerimiento de alimentos, servicios públicos, fuentes de trabajo, educación, servicios de salud, aprovisionamiento de equipamiento e infraestructura, entre otros, y como consecuencia el aumento de vertimientos líquidos, de Residuos Sólidos Urbanos (RSU), emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), pérdida de cobertura vegetal y desaparición de especies, y en general el desmejoramiento de la calidad de vida. En San Gil se consume agua en un promedio de 156 l/hab/día, se vierten aguas residuales en 95,75 l/s"1 al río Fonce, principal fuente receptora sin tratamiento previo, se generan aproximadamente 12.721 ton/año'1 de RSU; su degradación produce en promedio 772,419 ton/año'1 de GEI y por consumo energético eléctrico se emiten 6.123,891 ton/año'1 de GEI. Aunque la prevención y minimización de la generación de los residuos están consideradas en la política de nacional de residuos sólidos como prioridades de gestión; en la actualidad no se realizan en los municipios de la Provincia de Guanentá campañas de educación, sensibilización y concientización a la población para la prevención y/o

minimización de la generación de los residuos sólidos urbanos y su separación en la fuente de origen.

Se tiene una generación de residuos sólidos urbanos en la provincia de 0,7 Kg/ (Hab*d). El transporte de los residuos sólidos urbanos en el municipio San Gil es realizado por Empresa de acueducto, alcantarillado y aseo de San Gil Acuasan E.I.C.E. - E.S.P. por intermedio de Ecosander y el servicio de transporte es prestado por medio de contratos con la empresa López Morales y Ciacon. Se tiene un 100% de cobertura en la prestación del servicio. Actualmente, Acuasan cuenta con 13.548 usuarios a quienes presta el servicio de recolección y transporte, el cual es prestado con tres vehículos compactadores. METODOLOGÍA.

Fuente: UNISANGIL, (2013). Diseño de una planta piloto para el aprovechamiento energético y material de residuos sólidos municipales.

En cuanto a la metodología específica a seguir en el desarrollo de este concepto preliminar, se inicia con un análisis detallado de las actividades operativas de la gestión actual de los RSU actual en la provincia de Guanentá y se realiza un análisis de los actores involucrados en dicha gestión; para después identificar los potenciales energéticos y materiales disponibles en las diferentes fracciones de los RSU de la Provincia de Guanentá, la cual es considerada como sistema de estudio.

La realización de este estudio tiene como fundamentos los conceptos de Economía Circular y Gestión de Flujos de Materiales y Energía (Material Flow Management- MFM).

Los datos empleados fueron recolectados y suministrados por la Fundación Universitaria San Gil (Unisangil) con asesoría de IfaS durante el segundo semestre del 2013. Para el acuerdo de los datos tomados para el desarrollo de este concepto, se realizaron reuniones periódicas presenciales y por videoconferencia con el equipo de trabajo de Unisangil. Para la elaboración del concepto de pre-factibilidad, fueron considerados los pasos

metodológicos mostrados en el siguiente diagrama.

Diagrama 1. Pasos metodológicos para el desarrollo del concepto de pre-factibilidad.

Determinación de la infraestructura tecnológica y de procesos requeridos - Determinación de la infraestructura requerida para la implementación del diseño generado (ubicación, espacio, maquinaria, equipos e instalaciones).

- Análisis de los procesos tecnológicos que propone el diseño.

- Determinación de las características de las operaciones unitarias Diseño del diagrama de flujos de planta

Análisis de la gestión actual de la gestión de residuos sólidos e identificación de potenciales.

Desarrollo de un análisis regional de flujos de materiales y energía para la gestión de los residuos sólidos actual, incluyendo los siguientes aspectos. - Cantidad y calidad de los residuos

- Proyección de la población y de la generación de residuos sólidos en un período de 20 años

- Análisis de los sistemas logísticos actuales de recolección y disposición final

- Sistemas de disposición final y aprovechamiento actuales

- Análisis de actores locales (stakeholders) incluyendo los recicladores informales

- Análisis de los costos del sistema actual de residuos sólidos y energía. Diseño de una Planta Piloto para el aprovechamiento energético y material de residuos sólidos municipales Planificación técnica. Elaboración de un concepto tecnológico incluyendo.

- Selección de la ubicación del centro de recursos

- Análisis y selección de las tecnologías necesarias según las condiciones específicas del sistema, incluyendo: - Separación mecánica y manual de fracciones de residuos (papel, vidrio, metales, etc.)

- Aprovechamiento de los residuos sólidos con alto poder calorífico (por ejemplo CDR)

- Tratamiento biológico de la fracción orgánica de los RSU. - Determinación de balances de masas y energía del sistema técnico planteado

- Planificación técnica y logística del sistema de tratamiento

- Definición de estándares ambientales y sanitarios, teniendo en cuenta la normatividad local vigente y aplicable. Determinación de reducción de emisiones de carbono. Cálculo de la reducción de

emisiones de gases de efecto invernadero esperada, teniendo en cuenta la metodología respectiva de la UNFCCC- United Nations Framework Convention on Climate Change. Incluyendo la determinación de la línea base, emisiones del proyecto, etc. y determinación de los precios de los certificados del carbono. Planificación económica. Incluyendo los siguientes aspectos: Desarrollo de un análisis de mercado para los productos del sistema.

- Potenciales y aceptación del mercado de los futuros productos del sistema de aprovechamiento material y energético de residuos sólidos urbanos: Materiales reciclabes (papel, cartón, plástico, metal, vidrio, etc), biogás y/o energía (térmica y eléctrica), combustibles derivados de residuos, fertilizantes orgánicos, etc.

- Precios regionales de energía eléctrica, térmica (calor y frío)

- Precios de disposición final y tasas de aseo

- Análisis de los actores regionales (por ejemplo: empresas de reciclaje, empresas de energía, etc).

Elaboración de un plan de negocios en un período de 20 años

- Determinación de inversiones y re-inversiones

- Determinación de ingresos, costos, etc.

- Análisis de opciones de financiamiento. Planificación social

- Elaboración de un concepto de capacitación para: los actores involucrados en el proyecto, por ejemplo: futuros empleados del centro de recursos, recicladores informales, funcionarios gubernamentales, entre otros. La disposición actual de los residuos sólidos se realiza en el relleno sanitario “El Cucharo”

ubicado a 9 km del municipio de San Gil, el cual beneficia a 25 municipios de las

Provincias de Guanentá y Comunera (Acuasan, 2013/2014).

Diagrama 2. Relleno Sanitario El Cucharo.

Fuente: UNISANGIL, (2013). Diseño de una planta piloto para el aprovechamiento energético y material de residuos sólidos municipales.

Los costos actuales de recolección y transporte son de aproximadamente 91.982 COP/tonelada (34,94 €/t) y el costo actual de disposición final de residuos sólidos es de 72.490 COP/tonelada (27,54 €/t), más un incentivo que le corresponde al municipio receptor señalado en la Resolución 429 de 2007 de la CRA igual al 0,23%, para un total por tonelada dispuesta de 73.907 COP/ tonelada (28,08 €/t) (Acuasan, 2013 & Unisangil, 2014). RESULTADOS ESPERADOS: Para la implementación del centro de tratamiento y valorización propuesto, se estima un área requerida de aproximadamente 20.000 m². Igualmente se deben planificar todas las conexiones requeridas para la operación del sistema como abastecimiento de agua potable, suministro energía, telecomunicaciones, sistemas de recolección y tratamiento de aguas residuales, etc. El sistema elegido fue un sistema de tratamiento mecánico biológico para los municipios de la Provincia de Guanentá, el cual será descrito en detalle a continuación. Se consideraron los siguientes procesos básicos en el diseño tecnológico seleccionado a partir de la presentación y comparación de tecnologías de tratamiento presentado en el capítulo 4 de este documento.

Separación manual y mecánica de los siguientes flujos de residuos sólidos. Plásticos, metales, papeles, vidrios y cartones para su consecuente recuperación,

comercialización y aprovechamiento material. Fracción orgánica para el aprovechamiento energético y para la producción de

mejoradores de suelos.

Aprovechamiento energético de los materiales orgánicos para la producción de energía y de mejoradores de suelos mediante una planta de biogás con un previo sistema de pretratamiento hidromecánico.

Preparación y generación de combustibles derivados de residuos a partir de los

materiales residuales con alto poder calorífico para su aprovechamiento en la industria cementera.

Diseño de una Planta Piloto para el aprovechamiento energético y material de residuos sólidos municipales

Diagrama 3. Procesos requeridos en el sistema de tratamiento.

El diagrama a continuación muestra un ejemplo de las áreas de sistema de tratamiento (IfaS, 2010).

Diagrama 4. Ejemplo áreas del sistema de tratamiento.

Fuente: UNISANGIL, (2013). Diseño de una planta piloto para el aprovechamiento energético y material de residuos sólidos municipales.

Sistema de tratamiento biológico

El sistema de tratamiento biológico se compone principalmente de las siguientes unidades. - Pre-tratamiento: pretratamiento hidromecánico /Pulper y sistema de remoción de arenas. Se requiere este sistema ya que los RSU son recolectados mezcladamente y por tanto se requiere una separación en fracciones para garantizar la buena operación del sistema y la buena calidad de los productos esperados.

- Planta de digestión anaerobia de residuos orgánicos para la generación de biogás y producción de fertilizantes orgánicos

- Unidad de aprovechamiento y utilización del biogás.

Sistema de pre-tratamiento

El pre-tratamiento hidromecánico de la firma BTA- International esta compuesto por siguientes componentes fundamentales. - Trituradora de residuos BTA (Waste Pulper)

- Sistema de remoción de sedimentos (Grit Removal System).

La trituración en el sistema Pulper es realizada para facilitar los siguientes objetivos. - Desintegrar los residuos biodegradables para mejorar el subsecuente proceso de digestión

- Remover los contaminantes no biodegradables, como una “fracción pesada” (piedras, huesos grandes, baterías, objetos metálicos, etc)

- Remover los contaminantes no biodegradables, como una “fracción ligera” (textiles, madera, películas plásticas, cuerdas, etc.), los cuales pueden ser aprovechados posteriormente para CDR.

En la trituradora, agua de proceso es agregada a los residuos12, lo que produce una suspensión con contenido de humedad de 90 a 92%. Esa suspensión se puede bombear y mezclar y por tanto es más fácil de manejar desde el punto de vista de tecnología de procesos. El sistema Pulper es operado por lotes. La operación por lotes consiste básicamente en

los siguientes pasos operacionales (BTA-International, 2014). - Carga del sistema Pulper con residuos y agua de proceso

- Proceso de disolución (ruptura de fibras de residuos orgánicos)

- Bombeo de los residuos orgánicos en suspensión

- Alimentación de agua de proceso

- Proceso de remoción de la fracción ligera y descarga de la fracción pesada. La carga del sistema Pulper es controlada por un sistema automático especialmente desarrollado para tal propósito. Una vez la concentración óptima de sólidos ha sido alcanzada, la carga es automáticamente interrumpida. Cada sistema Pulper está equipado con una turbina especial. Cuando rota, fuerzas fluídicas rompen las fibras de los residuos orgánicos, suspenden las partículas y disuelven en el agua de proceso parcialmente la fracción orgánica digestible contenida en los residuos. Las sustancias biológicamente no biodegradables como plásticos, textiles, metales, vidrio, etc.; no son destruídas en el proceso. Dichos contaminantes son separados al final del ciclo de tratamiento mediante el sistema de remoción de sedimentos/ materiales. Luego del proceso de disolución, la suspensión de residuos en agua de proceso es extraída mediante una placa de tamizado con una perforación límite de 10 mm en el fondo de la trituradora, por medio de una bomba centrífuga. Los sólidos en suspensión representan del 8 al 10 % del peso. Antes de descargar los contaminantes, la trituradora es llenada con agua de proceso. Los contaminantes retenidos en el sistema Pulper son entonces separados de la mezcla de

contaminantes y agua en base a sus diferentes características de sedimentación. La fracción ligera (plásticos, textiles, materiales compuestos así como la fracción orgánica no digerible o de difícil digestión, como madera, etc.) flota en la suspensión o sale a la superficie. La fracción ligera es removida de la mezcla mediante un rastrillo automático y exprimida mediante una prensa para fracción ligera, para reducir el contenido de humedad. El agua resultante de la prensa es recolectada en un sistema de drenaje y llevada de vuelta al proceso mediante una bomba. A continuación, la fracción ligera deshidratada es llevada a un contenedor por medio de una cinta transportadora. En el fondo del sistema Pulper, la fracción pesada (vidrio, arena, piedras, baterías, metales, etc) se sedimenta y es removida de la mezcla de agua de proceso y contaminantes por medio de un sistema de trampas. Antes de ser descargada, es enjuagada con agua de proceso para minimizar el contenido residual de sustancias orgánicas. Mediante un tornillo de transmisión de deshidratación la fracción pesada purificada es liberada de partículas orgánicas finas, deshidratada y transferida a un contenedor. Finalmente un nuevo ciclo de desintegración puede comenzar. El tiempo de procesamiento de cada ciclo depende en gran medida del tipo de residuos y su composición. En general se puede asumir una duración de entre 80 y 90 minutos. El

diagrama a continuación muestra una representación simplificadad de la unidad pulper del sistema de pre-tratamiento hidromecánico BTA ® (BTA, 2014). Los siguientes son los materiales de salida esperados del sistema pulper. - Fracción pesada (piedras y otros sólidos). Esta fracción puede ser en parte empleada para construcción

- Fracción arenosa, puede ser igualmente usada para la construcción

- Fracción ligera (fracciones de papel, plástico, madera, etc). Esta fracción puede ser usada como CDR

- Pulpa purificada (material de entrada al fermentador) Planta de cogeneración. La energía eléctrica y térmica generada a partir de la cogeneración del biogás, puede ser aprovechada directamente en la industria cementera, para esto, es necesario que el sistema de tratamiento y valorización de RSU esté ubicado en terrenos aledaños a la industria cementera.

Fuente: UNISANGIL, (2013). Diseño de una planta piloto para el aprovechamiento energético y material de residuos sólidos municipales.

Según los análisis de laboratorio realizados por el Centro Integrado de Laboratorios de

Ingeniería Química a partir de las muestras recolectadas por Unisangil durante la

caracterización de residuos sólidos a finales del año 2013, se encontraron los siguientes

resultados después de someter las muestras a análisis de poder calorífico superior con un

calorímetro Parr 6200 y un análisis próximo / termo – gravimétrico con un equipo TA

Instruments TGA 2050.

Determinación de balances de masas y energía del sistema planteado.

La tabla a continuación, resume la proyección de las fracciones de residuos sólidos

municipales a tratar esperadas en el período del proyecto evaluado.

Tabla 1. Fracciones de residuos sólidos municipales a tratar.

Flujos de residuos sólidos

Cantidad de residuos (t/a)

Total RSU generados en 20 años (t)

Promedio en el periodo del proyecto (t/a)

Año del proyecto:

1 5 10 15 20

Vidrio 572 607 654 704 758 13.217 661

Metales 529 562 605 652 702 12.234 612

Papel y cartones

1.992 2.114 2.278 2.454 2.643 46.066 2.303

Plásticos 2.569 2.727 2.938 3.165 3.409 59.415 2.971

Materiales orgánicos

9.739 10.337 11.135 11.996 12.923 225.200 11.260

Otros materiales 1: fracción con alto poder calorífico

1.569 1.665 1.794 1.933 2.082 36.280 1.814

Otros materiales 2: Materiales inertes

1.964 2.085 2.246 2.419 2.606 45.415 2.271

Cantidad total de residuos

18.934 20.096 21.649 23.322 25.125 437.827 21.891

Fuente: UNISANGIL, (2013). Diseño de una planta piloto para el aprovechamiento energético y material de residuos sólidos municipales.

Mediante el tratamiento mecánico se recuperarán las siguientes fracciones de residuos,

las cuales podrán ser incrementadas en la medida que se adquiera experiencia y

conocimiento de la operación del sistema.

Tabla 2. Total de materiales separados manualmente.

Total Materiales separados manualmente

Cantidad de residuos (t/a)

Total en 20 años (t) Promedio en el periodo del proyecto (t/a)

Año del proyecto:

1 5 10 15 20

Papel y cartones

1.096 1.163 1.253 1.350 1.454 25.336 1.267

Plásticos 2.056 2.182 2.350 2.532 2.728 47.532 2.377

Vidrio 229 243 261 282 303 5.287 264 Metales 476 505 544 587 632 11.011 551

La tabla a seguir muestra la generación de fertilizante líquido y sólido en el período del

proyecto.

Tabla 3. Producción de fertilizantes.

Cantidad de residuos (t/a)

Total en 20 años (t) Promedio en el periodo del proyecto (t/a)

Año del proyecto: 1 5 10 15 20

Fertilizante sólido

5.551 5.892 6.347 6.838 7.366 128.364 6.418

Fertilizante líquido

2.776 2.946 3.174 3.419 3.683 64.182 3.209

Balance de energía.

A continuación se presenta el balance de energía generada a partir del tratamiento

biológico de la fracción orgánica.

Tabla 4. Balance de energía.

Balance de energía Año del proyecto: Total en 20 años Promedio anual en el periodo del proyecto

1 5 10 15 20

Cantidad total de biogás generada (m³/a)

1.202.758 1.276.563 1.375.221 1.481.504 1.596.000 27.812.172 1.390.609

Tabla 5. Aprovechamiento del biogás generado

Aprovechamiento del biogás generado

Opción 1: Cogeneración del biogás para generar energía eléctrica y térmica La capacidad total instalada calculada de la planta de cogeneración es de 1MWtotal. Los cálculos fueron determinados asumiendo una eficiencia eléctrica del 40% y una eficiencia térmica del 45% (FNR, 2010) Energía eléctrica (kWh/a)

Total generación de electricidad (kWh/a) (Bruto)

2.982.839 3.165.877 3.410.549 3.674.130 3.958.081 68.974.186 3.448.709

Consumo propio de electricidad (kWh/a)

596.568 633.175 682.110 734.826 791.616 13.794.837 689.742

Energía eléctrica disponible (kWh/a) (Neto)

2.386.272 2.532.702 2.728.439 2.939.304 3.166.465 55.179.349 2.758.967

Energía térmica (kWh/a)

Total generación de calor (kWh/a) (Bruto)

3.355.694 3.561.612 3.836.867 4.133.396 4.452.841 77.595.959 3.879.798

Consumo propio de calor (kWh/a)

838.924 890.403 959.217 1.033.349 1.113.210 19.398.990 969.949

Calor total disponible (kWh/a) (Neto)

2.516.771 2.671.209 2.877.650 3.100.047 3.339.631 58.196.969 2.909.848

La inversión es alta, pero debe tenerse en cuenta que el concepto propuesto tiene

mejores beneficios sociales, económicos y ambientales a largo plazo en comparación con

la situación actual sin proyecto, es decir, con la disposición final en rellenos sanitarios, tal

y como se explica en el siguiente diagrama (Comparación IfaS, 2012).

Fuente: IFAS, (2013). Diseño de una planta piloto para el aprovechamiento energético y material de residuos sólidos municipales.

RECOMENDACIONES.

En este concepto de gestión y tecnología, se convierte la situación actual en una solución

inteligente en la cual se aprovechan al máximo los potenciales energéticos y materiales

de los residuos sólidos urbanos (RSU), destinándose solamente al relleno sanitario el 11

% de los residuos generados, los cuales corresponden a materiales inertes que han sido

estabilizados previamente y por tanto no generan problemas ambientales futuros.

El centro de tratamiento y aprovechamiento de RSU, es una solución integral para la

región, genera diversos valores agregados regionales. Por ejemplo, mediante el proyecto,

se espera generar nuevos empleos, reducir la contaminación, generar energías

renovables, reducción de emisiones de CO2; valores que no se tendrían con un relleno

sanitario convencional.

Esta solución innovadora e inteligente para el aprovechamiento de los residuos sólidos y

con esto se generan diversos valores agregados regionales con aspectos técnicos,

ambientales, económicos y sociales, que representan un modelo tecnológico y de gestión

para los demás municipios del Departamento Santander y otros municipios en Colombia.

Con la situación actual de la gestión de los RSU en la región, se tiene una alta generación

de costos de transporte, disposición final, etc. y una pérdida de los potenciales

energéticos y materiales contenidos en las diferentes fracciones de los mismos. Mediante

el concepto se aprovechan estos potenciales mediante la generación de productos en el

período del proyecto de 20 años tales como fertilizante líquido, fertilizante sólido,

materiales reciclables como papel, metales, plástico, vidrio, etc., generación de energía a

partir del biogás y adicionalmente generación de combustible derivado de residuos (CDR)

a partir de la fracción residual con alto poder calorífico generada en el proceso de

tratamiento mecánico biológico (TMB).

REFERENCIA BIBLIOGRAFICA:

ALCALDIA MUNICIPAL DE SAN GIL (2012). "Plan de Desarrollo 2012-2015",

Colombia.271 p.

BTA-INTERNATIONAL. (2014). BTA-International GmbH. [En línea] 2014. www.bta-

international.de.

IFAS- Instituto para la gestión aplicada de flujos de materiales. (2016). International

Conference on circular Economy. ICCE. Montalegre, Portugal.

KRANERT, MARTIN Y CORD-LANDWEHR, KLAUS. (2010). Einführung in die

Abfallwirtschaft. Wiesbaden, Germany : Vieweg+Teubner Verlag , 2010.

RAMIREZ, O., YULEIMY (2014). Impacto ambiental en el incremento demográfico en el

municipio de San Gil, Santander. Revista Ingeniería y Región. Pg 17-103

UNISANGIL, (2013). Diseño de una planta piloto para el aprovechamiento energético y

material de residuos sólidos municipales. COLCIENCIAS- ARGOS.

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