El Instituto de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México (II-UNAM), en conjunto con el Gobierno de la Ciudad de México y la Secretaría de Energía (SENER) desarrollaron la Planta Piloto de Carbonización que significó una inversión de 15 millones de dólares, aportados por Fondo para la Transición Energética y el Aprovechamiento Sustentable de la Energía.
El proyecto es liderado por el Dr. Luis Álvarez Icaza, investigador del Instituto y también participa la empresa mexicana G2E SAPI de CV encabezada por el Ing. Daniel Camarena Elizondo.
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La Planta de Carbonización Hidrotermal sirve para transformar la basura orgánica en hidrocarbón, un compuesto similar al carbón de origen vegetal, que se puede quemar para sustituir carbón fósil y reducir entonces la emisión de gases de efecto invernadero que se produce al emplear combustible fósil usado, por ejemplo, en las plantas carboeléctricas. Otro uso posible del hidrocarbón es emplearlo como un medio indirecto para secuestro de bióxido de carbono, en cuyo caso se produce una reducción neta en los gases de efecto invernadero.
Se trata de un proyecto piloto que se espera poder escalar. Esta planta puede procesar 72 toneladas al día de materia orgánica húmeda y 29 toneladas de materia orgánica seca. Al escalarla, a través de módulos similares, estas cantidades podrían subir hasta 2500 toneladas y 1,000 toneladas al día, respectivamente. Esta planta piloto puede atender los residuos que se generan en una ciudad de 200 mil habitantes, al realizarse el escalamiento mencionado, lo podría hacer para una urbe de casi 8 millones de personas.
Producir una tonelada de hidrocarbón significa procesar 8.3 toneladas de desechos húmedos y 2.3 toneladas de poda seca. El buen manejo de esta basura evita una importante emisión de metano, un gas de muy alto impacto en términos de calentamiento global.
Dos tipos de tecnología
En esta planta se cuenta con dos tipos de tecnologías: carbonización hidrotermal y gasificación. La primera procesa los desechos orgánicos húmedos y la segunda los de las podas, que son secos. De esta manera, ambos tipos de residuos no tiene que llegar a los rellenos sanitarios.
Estas dos tecnologías son de vanguardia y su uso es todavía incipiente. Se trata de un proyecto con componentes importantes de innovación, pues combina por primera vez el uso conjunto de ambas tecnologías.
Además estos dos procesos sustituyen a la producción de composta, con ventajas no sólo en reducción de emisiones, ya mencionadas, sino también en su duración. Mientras que el proceso de producción de composta tarda 3 meses, el de carbonización hidrotermal sólo tarda 8 horas y la gasificación menos de 1 hora.
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Carbonización Hidrotermal
La carbonización utiliza biomasa húmeda, y su propósito final es generar pequeños pellets o cartuchos de hidrocarbón. Además, se obtiene agua en el proceso que es un fertilizante líquido, porque todos los nutrientes de la basura orgánica se quedan en el agua.
La basura orgánica llega en camiones, se tritura, y se almacena temporalmente, para poder operar la planta las 24 horas del día. Para esta planta piloto basta con tres tractocamiones al día. La materia triturada se pasa por una bomba que eleva la presión a 20 atmósferas y luego se precalienta hasta 100°C. Posteriormente pasa al reactor de carbonización hidrotermal, que es dónde se convierte en hidrocarbón a una temperatura de 200°C. Cuando la reacción termina se obtiene un lodo rico en hidrocarbón, al cual se le quita el exceso de agua mediante un filtro prensa. Si el hidrocarbón se usará para ser quemado, pasa por un proceso extra de secado.
Gasificación
Este proceso se hace solamente con la biomasa de los árboles secos y con los residuos de podas. Esta biomasa seca se parte en pequeños pedazos y se alimenta al gasificador, el cual produce un compuesto llamado gas de síntesis, que es combustible pues contiene hidrógeno, metano y monóxido de carbono. Este gas de síntesis se filtra para quitarle impurezas y una parte se envía a una caldera, que calienta aceite para mantener caliente el reactor de carbonización hidrotermal. El resto del gas de síntesis se filtra aún más, para después ir a los motores generadores para producir electricidad.
Así, la gasificación produce el calor para la carbonización hidrotermal y la electricidad para ambos procesos, por lo que no se requiere energía eléctrica o combustibles adicionales, es decir, la planta piloto es autosuficiente energéticamente hablando.
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Fases del proyecto
Es un proyecto pensado en varias fases. La primera fase inicia con un módulo, es decir, con esta planta piloto, que servirá para demostrar que la tecnología funciona.La fase 2 se añaden 5 módulos, en la tercera otros 12 y, finalmente, en la cuarta otros 18 para llegar a un total de 36. Así, el sistema está pensado para crecer según el financiamiento y las necesidades.
Reducción de emisiones
El uso combinado de la gasificación y la carbonización hidrotermal tiene un enorme potencial para disminuir los gases de efecto invernadero. Cálculos iniciales colocan esta reducción cerca del 10% de las emisiones de la Ciudad de México, una vez que el proyecto llegue a su cuarta fase.
Con este proyecto también se evita que la basura se vaya a rellenos sanitarios, como se explicó, con la consecuente reducción de emisiones. Si el hidrocarbón que produce en la planta piloto se pone en el suelo, permite el secuesto de carbono, lo que podría secuestrar 9 mil 500 toneladas de bióxido de carbono equivalente y permitiría además mejorar el suelo.
El costo total del proyecto, si se construyen las cuatro fases, es de 540 millones de dólares. Lo más importante es que esta inversión es recuperable a través del mercado de bonos de carbono. Así, tanto la CDMX como los inversionistas podrían obtener beneficios.
La UNAM y el Gobierno de la Ciudad de México se están atreviendo a hacer un proyecto novedoso que nunca se había hecho, y que ataca uno de los problemas más importantes de las grandes urbes: el manejo apropiado de la basura.
Cuando esté lista la fase 4, esta será una de las plantas más grandes del mundo en convertir basura orgánica en energía y de secuestro de carbono. El beneficio equivaldría a quitar de circulación 120 mil carros o a generar electricidad para 150 mil casas y colocaría a México en la vanguardia a nivel mundial en manejo de residuos.
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