TECNOLOGÍA PLASMA PARA EL MANEJO

INTEGRADO DE RESIDUOS SÓLIDOS

MOMENTO INDIVIDUAL

JOHANN CAMILO MORENO ZAMUDIO

UNIVERSIDAD DE MANIZALES

MAESTRÍA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE

MANIZALES

2017

INTRODUCCIÓN

El crecimiento de la población en Colombia según proyecciones realizadas por el

Departamento Administrativo Nacional de Estadística DANE, nos muestran un crecimiento

poblacional considerable con una proyección para el año 2018 de 49.834.727 habitantes y

para el año 2020 con 50.912.429 habitantes siendo un 2.2% de crecimiento poblacional

proyectado para 2 años los cuales se irán incrementando de manera exponencial. Este

incremento poblacional elevará el uso y la demanda de recursos naturales tales como el suelo,

agua, aire, alimento entre otros. Sumado a esto, día tras día se implementarán nuevos hábitos

de consumo que traerán consigo elevados volúmenes de residuos sólidos colapsando los

rellenos sanitarios disponibles y ocasionando problemas sanitarios que afectarán el bienestar

social.

Los entes gubernamentales gestionan permanentemente sus PGIRS en pro de solucionar la

problemática ambiental que estamos enfrentando a causa de los mismos. Actualmente, según

cálculos estimados por la Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios (SSPD),

para el 2015, el 81% de los residuos sólidos eran dispuestos en rellenos sanitarios los cuales

son los espacios que reúnen unas características adecuadas y trabajan técnicas avanzadas.

Para el caso de Colombia, el relleno sanitario que recibe un mayor volumen es el relleno de

Doña Juana con 6.307,71 Ton/día.

Este tipo de tecnologías implementadas para el tratamiento de residuos sólidos presentan

fallas tanto en su control como en sus procesos ocasionando problemáticas tanto ambientales

como problemas a las comunidades vecinas. Presentamos la tecnología plasma como una

solución viable para la gestión de gestión de los residuos sólidos a nivel mundial

convirtiéndolos en una fuente para la generación de energía la cual cada vez tendrá una mayor

importancia.

JUSTIFICACIÓN

Este trabajo se elaboró con el propósito de brindar una herramienta para la toma de decisiones

al momento de seleccionar la tecnología más avanzada para el tratamiento y disposición final

de los residuos sólidos generados por la humanidad ya que en la actualidad se trabajan

diferentes técnicas para el manejo de estos las cuales contribuyen de manera lenta. Día tras

día gracias al crecimiento demográfico y a los cambios en hábitos de consumo estos residuos

se han incrementado de manera exponencial motivo por el cual debemos implementar

tecnología eficiente y amigable con el medio ambiente que contribuya a solucionar de manera

inmediata dicha problemática.

OBJETIVO

Presentar una herramienta tecnológica para el manejo y disposición final de los residuos

sólidos con potencial para la generación de energía amigable con el medio ambiente.

HIPÓTESIS

Si se logra implementar un plan de gestión integral de residuos sólidos que incluyera

educación ambiental, clasificación, recolección, traslado, tratamiento y disposición final

introduciendo el sistema plasma que cumpla con los requerimientos y expectativas que tiene

la comunidad colombiana y a su vez se recurra a la integridad de la ley en todo este proceso,

se lograrían perfeccionar los resultados, el impacto y la gestión a la problemática de la mala

disposición de dichos residuos.

ESTADO DEL ARTE: TECNOLOGÍA PLASMA

Fuente: Tomado y modificado de Teoría del saber, gasificación por plasma

Plasma, también conocido como el cuarto estado de la materia se basa en un principio físico

donde a través del aporte de energía hay un cambio en el estado de la materia por ejemplo de

sólido a líquido y de líquido a gaseoso. Si a un gas se aporta energía adicional, éste se ioniza

por la mayor energía y se convierte en plasma.

Este fue descubierto en 1928 por Irving Langmuir. No es un estado raro ya que más del 99%

de la materia evidente se encuentra en estado de plasma. En la Tierra lo podemos apreciar

por ejemplo en relámpagos o en las luces polares en el Ártico y la Antártida (Aurora Boreal)

Durante un eclipse del Sol, el plasma lo podemos observar en la corona solar.

Fuente: plasmatreat, tecnología del plasma

Tecnología de plasma para los residuos

La implementación de la tecnología de plasma trae consigo una serie de beneficios ya que

permite la destrucción de todo tipo de residuos incluidos los más difíciles, como neumáticos,

residuos peligrosos, sedimentos, plásticos, etc. Con temperaturas superiores a los 1.500

grados, adicional permite la generación de energía que podríamos aprovechar. Al

implementar esta tecnología contaríamos con un sistema moderno, limpio, eficiente y de la

larga duración. Su desarrollo se encuentra en una fase inicial.

Actualmente, esta tecnología es utilizada para la destrucción de desechos peligrosos gracias

que es una técnica limpia y eficiente. Por ello, varias empresas en otros países utilizan este

sistema como método de valorización de residuos urbanos (toda práctica que permita la

disposición de los recursos incluidos en los residuos sin poner en riesgo la salud humana y

sin emplear técnicas que puedan generar daños al medio ambiente).

El sistema plasma se fundamenta en un reactor con antorchas a las cuales se les aplica energía

eléctrica de alto voltaje junto con algún tipo de gas, como oxígeno, nitrógeno o argón. Este

proceso genera temperaturas cercanas a las de la superficie del Sol con más de 1.500ºC

llegando al estado de plasma donde sus átomos han perdido o ganado electrones. De esta

manera, los enlaces de las moléculas se rompen, destruye las moléculas estables

desintegrando el residuo original. La materia orgánica residual se transforma en un gas de

síntesis conocido como “syngas” compuesto por hidrógeno y monóxido de carbono que

puede ser manipulado para generar energía o combustibles líquidos. Para el caso de los

residuos inorgánicos, estos se funden en el fondo del reactor convirtiéndose en un material

vitrocerámico con el cual se pueden fabricar productos abrasivos, lana mineral (aislantes de

alta temperatura) o relleno para las vías.

A diferencia de los otros tratamientos térmicos hacia los residuos (incineración, pirólisis,

gasificación, etc.) y gracias a que no se trata de un proceso de combustión sino de atomización

de la materia, no se presentan emisiones contaminantes a la atmósfera (dioxinas entre otras)

ni cenizas, solo quedan gases simples y un sólido inerte vitrificado.

En la actualidad solo en Japón, Canadá, Francia y España, estas instalaciones emplean

tecnología desarrollada por la empresa canadiense RCL junto con las antorchas de plasma

producidas por la empresa francesa Europlasma, mediante las cuales logran temperaturas

entre tres mil y ocho mil grados. La inversión global asciende a 26 millones de euros.

En España, la localidad palentina de Carrión de los Condes actualmente autorizó la

construcción de una planta, para reciclar neumáticos. El municipio coruñés de As

Somozas inició la construcción de una planta con tecnología plasma de la empresa

estadounidense Solena para eliminar residuos industriales como pinturas, disolventes y

neumáticos. Esta planta tuvo un costo de 60 millones de euros y cuenta cn la capacidad de

eliminar seis toneladas de basura/hora y producirá 15 megavatios de electricidad los cuales

son suficientes para suministrar energía a 15.000 viviendas.

METODOLOGÍA

El desarrollo de este trabajo parte en la búsqueda de la tecnología más adecuada para el

manejo de los residuos sólidos originados por el ser humano la cual debe ser una tecnología

eficiente y amigable con el medio ambiente. Esta búsqueda tiene como objetivo conseguir

una descripción de resultados alcanzados en diferentes países descritos por diferentes autores

expertos en el tema para así conocer la viabilidad de su futura implementación en el territorio

colombiano.

RESULTADOS ESPERADOS

Según la Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios (SSPD), en su informe de

disposición final de Residuos Sólidos para el año 2015, nos informa que en el año 2014 la

generación nacional de residuos sólidos fue superior a 24.342 Ton/día y aproximadamente

47.661.368 toneladas al año de los cuales un bajo porcentaje es reciclado (20% promedio).

El relleno sanitario es el sistema más utilizado en Colombia para la disposición final de

dichos residuos seguido por los rellenos sanitarios, el compostaje, la incineración, la

digestión anaerobia y gasificación. De estos residuos sólidos generados se estima que el

93,8% tendrán como destino final un relleno sanitario. En Junio de 2016 se estableció el

decreto 596 de 2016 donde se formaliza el oficio de los recicladores.

Nosotros como habitantes de este planeta debemos contribuir con su cuidado ya que es

nuestro hogar. Debemos adquirir ciertas costumbres y hábitos para alcanzar buenos

resultados de la siguiente manera:

1. Cambiar nuestros hábitos de consumo haciendo compras de productos e insumos

necesarios y que estos no vallan a ser perjudiciales para el medio ambiente.

2. Se debe implementar la reutilización de productos prolongando su vida útil (Ejemplo: los

envases, las bolsas plásticas, las cajas de cartón entre otros).

3. Es necesario implementar hábitos del reciclaje. Contamos con un gran porcentaje de

materia orgánica a la que podemos realizarle tratamientos como el compostaje que

contribuye en el enriquecimiento de nuestros suelos. En la tabla 1 Nastar D., con su

Gestión integral de residuos sólidos en Colombia nos señala la siguiente caracterización

para para los residuos sólidos en Colombia:

Tabla 1. Composición de los residuos sólidos en Colombia

COMPOSICIÓN DE LOS RESIDUOS

SÓLIDOS

Orgánicos 65%

Papel y cartón 5%

Plástico 14%

Vidrio 4%

Caucho 1%

Metal 1%

Textiles 3%

Otros 5%

Patógenos peligrosos 2%

Fuente: Nastar D., Gestión integral de residuos sólidos en Colombia

Esta tecnología implementada en nuestro país para el manejo y disposición de residuos

sólidos es un aporte INNOVADOR debido a que esta es una técnica reconocida

mundialmente como una tecnología limpia en la que es posible tratar todo tipo de residuos

incluidos los residuos peligrosos (RESPEL). Según Moustakas como citó González “La

antorcha del plasma opera a altas temperaturas entre 5,000 y 10.000°C y puede procesar todo

tipo de residuos a presión atmosférica. Sólidos municipales, tóxicos, médicos,

biológicoinfecciosos, industriales y desperdicios nucleares. Esta tecnología No produce

cenizas ya que a más de 5.000°C todas las moléculas orgánicas son desintegradas y solo la

mezcla de H2 + CO permanece a altas temperaturas. A temperaturas tan altas la

desintegración es absoluta. Los elementos que mantienen su estructura son precipitados y

pueden ser comercializados como subproductos para relleno de carreteras. La tecnología

plasma se emplea para la fabricación de baldosas, aglutinante entre otros.

Experiencias de plantas con tecnología Plasma para tratamiento de residuos sólidos en

funcionamiento se citan como casos de éxito. En Yoshii - Japón, el gobierno entre 1999-2000

desarrolló una planta piloto de tamaño comercial y certificó la tecnología. La planta fue

terminada en julio de 2002. Esta planta usa residuos automotrices triturados como

combustible, con una capacidad aproximada de 165 ton/día, diseñada para correr con un 50%

de humedad de residuos sólidos urbanos pero puede procesar cerca de 300 ton/día al 100%

de Residuos sólidos según Westinghouse Plasma Corporation (WPC), la tecnología de

Gasificación por plasma. La planta de energía renovable de Tees Valley Air Products ha

iniciado la construcción de la instalación de energía renovable de Tees Valley. Air Products

ha comprado el gasificador de la planta, un G65, de Westinghouse Plasma Corporation

(WPC) y su puesta en marcha fue prevista para el 2014. La planta procesa 1.000 Ton/día de

Residuos Sólidos Urbanos y genera electricidad a través una isla de energía de ciclo

combinado (combinación de una o varias turbinas de gas, un generador de vapor de

recuperación de calor y una turbina de vapor). Se considera la tecnología más eficiente para

la conversión de gas en electricidad. Esta planta emplea tecnologías de saneamiento de

syngas para garantizar que el gas de síntesis cumple con las especificaciones más exigentes

de las turbinas de gas. Las emisiones de la isla de potencia son muy similares a las de una

planta tradicional de quemado de gas natural de ciclo combinado. Air Products ha recibido

la aprobación ambiental del Gobierno del Reino Unido.

Como mencionaba anteriormente, en nuestro país se generan 47.661.368 Ton/año de residuos

sólidos dispuestos en rellenos sanitarios que gracias al crecimiento demográfico y a los

hábitos de consumo se elevarán exponencialmente colapsando dichos rellenos. Colombia es

un país con una gran riqueza ambiental. Considero necesario brindar capacitaciones a la

población para que realicen una clasificación pertinente a sus residuos sólidos y se pueda

disponer adecuadamente de ellos. El 70% correspondiente a la materia orgánica (Orgánicos,

papel y cartón) deben recibir un tratamiento de compostaje para reintegrar sus nutrientes a

los suelos. El 1% correspondiente a metales son fácilmente reutilizables. El 29% (13.821797

Ton/año) correspondiente a plásticos, vidrio, caucho, textiles, patógenos y otros, hay

elementos que son posibles de reciclar pero por sus altos volúmenes y saturación al entorno

debemos desaparecer. La tecnología plasma contribuiría de manera significativa a solucionar

estos inconveniente al ser una tecnología limpia que traería consigo beneficios ambientales

y energéticos garantizando la sostenibilidad ambiental.

CONCLUSIONES

La creciente generación de residuos sólidos en nuestro país puede convertirse en una fuente

de recursos para la generación de energía para lo cual se requiere de un sistema integral para

su tratamiento que no altere las condiciones ambientales. Los elementos dispuestos en los

rellenos sanitarios cuentan con un alto poder contaminante. La Tecnología del Plasma

contribuye de manera significativa en el tratamiento de los residuos sólidos. Estas operan a

temperaturas entre 5.000 y 10.000°C desintegrando la materia, llevándola al cuarto estado,

produciendo energía y generando subproductos para el mercado actual. Es un sistema

demostrado en varios países y valorado por los subproductos que origina.

REFERENCIAS

1. Departamento Administrativo Nacional de Estadística DANE, Proyecciones Nacionales

y Departamentales de Población 2005 – 2020, 2010.

2. Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios, Disposición final de residuos

sólidos, Bogotá, 2015.

3. Plasmatreat, tecnología del plasma,

http://www.plasmatreat.es/tecnologia_del_plasma/que_es_el_plasma.html

4. Eroski consumer, Tecnología de plasma para los residuos, España, 2008.

5. Banco Interamericano de Desarrollo, Resumen Ejecutivo Estudio Nacional de Reciclaje

Proyecto BID-ARB, Programa de Desarrollo de un modelo de negocios para la

consolidación económica de las organizaciones de Recicladores, 2011.

6. T. González, V. Aguilar, and A. Vega, La tecnología de plasma y residuos sólidos, 2009

7. Arboleda M. O., tecnología de plasma para el tratamiento de los residuos sólidos, 2015