Combustible derivado de residuos

El combustible derivado de residuos ( CDR ) es un combustible producido a partir de diversos tipos de residuos, como residuos sólidos urbanos (RSU), residuos industriales o residuos comerciales.

El Consejo Empresarial Mundial para el Desarrollo Sostenible ofrece una definición:

"Los residuos y subproductos seleccionados con valor calorífico recuperable pueden utilizarse como combustibles en un horno de cemento , sustituyendo una parte de los combustibles fósiles convencionales , como el carbón, si cumplen con especificaciones estrictas. En ocasiones, solo pueden utilizarse tras un pretratamiento para proporcionar combustibles 'a medida' para el proceso de fabricación del cemento".

El RDF se compone principalmente de componentes combustibles de dichos residuos, como plásticos no reciclables (excluido el PVC ), papel, cartón, etiquetas y otros materiales corrugados. Estas fracciones se separan mediante diferentes etapas de procesamiento, como cribado, clasificación por aire, separación balística, separación de materiales ferrosos y no ferrosos, vidrio, piedras y otros materiales extraños, y trituración hasta obtener un tamaño de grano uniforme, o también se peletizan para producir un material homogéneo que puede utilizarse como sustituto de los combustibles fósiles en, por ejemplo, plantas de cemento, plantas de cal, centrales eléctricas de carbón o como agente reductor en hornos de acero. Si se documenta según CEN/TC 343, puede etiquetarse como combustible sólido recuperado (SRF). ^{[ 1 ]}

Otros describen las propiedades, tales como:

• Combustibles secundarios
• Combustibles sustitutos
• “AF” como abreviatura de combustibles alternativos
• En definitiva, la mayoría de estas denominaciones no son más que paráfrasis generales para referirse a combustibles alternativos que se obtienen a partir de residuos o de biomasa.

No existe una clasificación o especificación universal y exacta para estos materiales. Ni siquiera las autoridades legislativas han establecido directrices precisas sobre el tipo y la composición de los combustibles alternativos. Los primeros intentos de clasificación o especificación se encuentran en Alemania (Bundesgütegemeinschaft für Sekundärbrennstoffe) y a nivel europeo (European Recovered Fuel Organisation). Estos intentos, impulsados ​​principalmente por los productores de combustibles alternativos, siguen un enfoque correcto: solo mediante una estandarización precisa de la composición de estos materiales se podrá lograr una producción y utilización uniformes a nivel mundial.

Primeros acercamientos hacia la clasificación de combustibles alternativos:

Los combustibles sólidos recuperados forman parte del RDF, ya que se producen para alcanzar un estándar como el CEN/343 ANAS. ^{[ 2 ]} Ahora está disponible una revisión exhaustiva sobre la producción de SRF/RDF, los estándares de calidad y la recuperación térmica, incluyendo estadísticas sobre la calidad del SRF europeo. ^{[ 3 ]}

En la década de 1950, los neumáticos se utilizaron por primera vez como combustible derivado de residuos en la industria cementera. Posteriormente, a mediados de la década de 1980, se generalizó el uso de diversos combustibles alternativos derivados de residuos con el "Brennstoff aus Müll" (BRAM), combustible procedente de residuos, en la industria cementera de Westfalia, Alemania.

En aquel entonces, la prioridad era la reducción de costes mediante la sustitución de combustibles fósiles, dada la considerable presión competitiva que sufría el sector. Desde la década de 1980, la Asociación Alemana de Fabricantes de Cemento (Verein Deutscher Zementwerke eV (VDZ, Düsseldorf)) documenta el uso de combustibles alternativos en la industria cementera alemana. En 1987, menos del 5 % de los combustibles fósiles se sustituían por combustibles derivados de residuos; en 2015, su uso aumentó hasta casi el 62 %.

Los combustibles derivados de residuos se utilizan en una amplia gama de instalaciones especializadas de valorización energética de residuos , que emplean combustibles derivados de residuos procesados ​​con valores caloríficos más bajos de 8-14 MJ/kg en tamaños de grano de hasta 500  mm para producir electricidad y energía térmica (calor/vapor) para sistemas de calefacción urbana o usos industriales.

Materials such as glass and metals are removed during the treatment processing since they are non-combustible. The metal is removed using a magnet and the glass using mechanical screening. After that, an air knife is used to separate the light materials from the heavy ones. The light materials have higher calorific value and they create the final RDF. The heavy materials will usually continue to a landfill. The residual material can be sold in its processed form (depending on the process treatment) as a plain mixture or it may be compressed into pellet fuel, bricks or logs and used for other purposes either stand-alone or in a recursive recycling process.^[4] RDF or SRF is the combustible sub-fraction of municipal solid waste and other similar solid waste, produced using a mix of mechanical and/or biological treatment methods such as biodrying.^[5] in mechanical-biological treatment (MBT) plants.^[3] During the production of RDF / SRF in MBT plants there are solid loses of otherwise combustible material,^[6] which generates a debate whether the production and use of RDF / SRF is resource efficient or not over traditional one-step combustion of residual MSW in incineration (Energy from waste) plants.^[7]

In the process of making RDF pellets from shredded SRF, drying is often required. Typically, the moisture content needs to be reduced to below 20% to produce high-calorific, high-density RDF pellets. Drying RDF often requires a substantial amount of energy, so choosing an inexpensive heat source is preferable.

The production of RDF may involve the following steps:

• Bag splitting/Shredding
• Manual sorting (typically to remove inerts, PVC and/or other unwanted objects)
• Size screening
• Magnetic separation
• Eddy current separation (non-magnetic metals)
• Air classifier (density separation)
• Coarse shredding
• Refining separation by infrared separation
• Drying
• Pelletizing
• Mixing/homogenization

El RDF se puede utilizar de diversas maneras para producir electricidad o como sustituto de los combustibles fósiles. Se puede utilizar junto con las fuentes de combustible tradicionales en centrales eléctricas de carbón. En Europa, el RDF se puede utilizar en la industria de hornos de cemento , donde se aplican las estrictas normas de control de la contaminación atmosférica de la Directiva sobre incineración de residuos . El principal factor limitante para el uso de RDF/SRF en hornos de cemento es su contenido total de cloro (Cl), con un contenido medio de Cl en el SRF comercialmente fabricado de 0,76 % p/p en base seca (± 0,14 % p/p, confianza del 95 %). ^{[ 8 ]} El RDF también se puede introducir en módulos de gasificación por arco de plasma y plantas de pirólisis . Cuando el RDF se puede combustionar de forma limpia o de conformidad con el Protocolo de Kioto , puede constituir una fuente de financiación mediante la venta de créditos de carbono no utilizados en el mercado abierto a través de una bolsa de carbono. Sin embargo, el uso de contratos de residuos municipales y la viabilidad financiera de estas soluciones es todavía un concepto relativamente nuevo, por lo que la ventaja financiera del RDF puede ser cuestionable. El mercado europeo de producción de combustible derivado de residuos (CDR) ha experimentado un rápido crecimiento debido a la directiva europea sobre vertederos y la imposición de impuestos sobre los mismos. Se prevé que las exportaciones de CDR del Reino Unido a Europa y otros países alcancen los 3,3 millones de toneladas en 2015, lo que supone un aumento de casi 500.000 toneladas con respecto al año anterior.

La fracción de biomasa del RDF y el SRF tiene un valor monetario en el marco de diversos protocolos de gases de efecto invernadero , como el Sistema de Comercio de Emisiones de la Unión Europea y el programa de Certificados de Obligación de Energías Renovables del Reino Unido. La biomasa se considera neutra en carbono, _ya que el CO₂ liberado durante su combustión se recicla en las plantas. Los operadores de plantas de combustión utilizan la fracción de biomasa combustionada del RDF/SRF para reducir sus emisiones totales _de CO₂ declaradas.

Se han desarrollado varios métodos por el grupo de trabajo europeo CEN 343 para determinar la fracción de biomasa de RDF/SRF. Los dos métodos iniciales desarrollados (CEN/TS 15440) fueron el método de clasificación manual y el método de disolución selectiva; se dispone de una evaluación comparativa de estos dos métodos. ^{[ 9 ]} Se desarrolló un método alternativo, pero más costoso, utilizando los principios de la datación por radiocarbono. En 2007 se publicó una revisión técnica (CEN/TR 15591:2007) que describe el método del carbono-14 , y en 2008 se publicó una norma técnica del método de datación por carbono (CEN/TS 15747:2008). ^{[ 10 ]} En Estados Unidos, ya existe un método equivalente de carbono-14 bajo el método estándar ASTM D6866.

Si bien la datación por carbono-14 permite determinar la fracción de biomasa de los combustibles derivados de residuos (RDF/SRF), no permite determinar directamente su poder calorífico. Determinar este poder calorífico es fundamental para programas de certificación verde como el Programa de Certificados de Obligación de Energías Renovables (RECC). Estos programas otorgan certificados en función de la energía producida a partir de la biomasa. Se han publicado varios estudios, entre ellos uno encargado por la Asociación de Energías Renovables del Reino Unido, que demuestran cómo se puede utilizar el resultado de la datación por carbono-14 para calcular el poder calorífico de la biomasa.

Existen importantes desafíos relacionados con el aseguramiento de la calidad y, especialmente, con la determinación precisa de las propiedades de recuperación térmica (combustión) del RDF/SRF, debido a su composición inherentemente variable (heterogénea). Los avances recientes permiten esquemas de submuestreo óptimos ^{[ 11 ]} para llegar desde la muestra de SRF/SRF de, por ejemplo, 1  kg a los g o mg que se analizarán en dispositivos analíticos como la calorimetría de bomba o el TGA. Con tales soluciones se puede asegurar un submuestreo representativo, pero no tanto para el contenido de cloro. ^{[ 12 ]} La nueva evidencia sugiere que la teoría del muestreo (ToS) puede estar sobreestimando el esfuerzo de procesamiento necesario para obtener una submuestra representativa.

• Biosecado
• Horno de cemento
• metales pesados
• Planta de gasificación de la Isla de Wight
• tratamiento biológico mecánico
• Tratamiento térmico mecánico
• Quema al aire libre de residuos
• Conversión de residuos en energía