1Recuwatt

24.03.2011

Contenido de la Fracción Biodegradable en los residuos a valorización energética

Ildefonso GoikoetxeaZabalgarbi

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24.03.2011

Balances del Carbono en los residuos

BIOGENICO

FOSIL

BIOGENICO

FOSIL

ENERGIARESIDUOS

CO2

% ENERGIA RENOVABLE % ENERGIA FOSIL

% FRACCION BIODEGRADABLE% FRACCION FOSIL

Fomento del uso de energías procedentes de Fuentes Renovables ….

Fracción Biodegradable de los residuos = Biomasa ... Energía Renovable ….

CO2 biogénico = Emisiones Neutras de CO2 …

W t E P l a n t

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24.03.2011

Fomento del uso de Energías Renovables

Directiva 2009/28/EC de 23 de Abril de 2009 relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables

Energía procedente de fuentes renovables es la energía procedente de fuentes no fósiles. La biomasa entendida como la fracción biodegradable de … es fuente renovable.

La fracción biodegradable de los residuos industriales y municipales (RIM) es biomasa.

Art. 22: Antes del 31 de Diciembre de 2011, y después cada 2 años, los países miembros de la UE deberán presentar a la Comisión un informe relativo a los progresos registrados en el fomento y la utilización de energía procedente de fuentes renovables.

Los informes deberán incluir, entre otros aspectos, la información acerca de “cómo se ha calculado la cuota de fracción biodegradable” de los RIM utilizados para producir energía, así como las medidas adoptadas para mejorar y verificar dichos cálculos.

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24.03.2011

Fomento del uso de Energías Renovables

Plan de Acción Nacional de Energías Renovables de España 2011-2020 (PANER)

Objeto: Responder a los requerimientos de la Directiva2009/28/EC de 23 de Abril de 2009 para la elaboración de planes de acción nacionales para el fomento del uso de energías renovables.

El PANER reconoce la fracción biodegradable de los residuos sólidos urbanos a incineración como el 50% (% renovable).

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24.03.2011

La fracción biodegradable es fuente renovable

La fracción biodegradable del los RIM está reconocida como energía renovable.

Reconocida a todos los efectos (balances de emisiones netas de CO2 (Kyoto), energía renovable).

Pero ¿cómo se ha calculado y con qué métodos?

Resulta relevante establecer protocolos y métodos de cálculo de dicha fracción biodegradable:

Que estén reconocidos y armonizados.

Que aporten registros homogéneos (diferentes países de la UE).

Que determinen la manera de calcular la cantidad de energía obtenida procedente de esta fuente renovable respecto de la energía total producida en la valorización (% renovable + % fósil).

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24.03.2011

Carbono fósil / biogénicoLa determinación del contenido de la fracción biodegradable (biogénica) permite:

Establecer los balances de emisiones de CO2 biogénico/fósil:

Kyoto: Emisiones netas de carbono Solo la componente fósil. CO2 biogénico: CO2 neutro.Emisiones de CO2 = Emisiones de CO2 fósil + CO2 biogénicoDeclaración anual de emisiones y registro EPER. Kyoto.Existen métodos.

Determinar la energía procedente de fuentes biogénicas/renovables de los RIM a valorización:

La relación CO2 biogénico/fósil emitido permite correlacionar las energías biogénica/fósil obtenidas.

Pendiente establecer métodos homogéneos para determinar el % energía renovable /energía total producida en plantas WtE.

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24.03.2011

La fracción biodegradable: Cálculos directosMETODO MUESTRA CALCULO

% ENERGIA RENOVABLE

% CO2 BIOGNENICO/FOSIL

OBSERVACIONES

A partir de la composición del residuo.

Separación de materiales en fracciones biodegradable/no biodegradable.

Establecer porcentajes.

Aplicar método cálculo: 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories.

Determinar y aplicar poderes caloríficos normalizados a las diferentes fracciones.

Evaluación del contenido del isótopo radioactivo del carbono C-14. Método normalizado ASTM -D6866; CEN-15747:2008; Standard prEN 15440:2011.

Toma de muestras de los gases generados por los residuos valorizados-incinerados. Proceso estable durante la toma de muestras. Toma de muestras de los residuos recibidos.

Calculo de la fracción CO2 biogénica/fósil en los gases de la combustión mediante la determinación de la fracción biodegradable en laboratorios homologados (sencillo). Cálculo de fracción biogénica sobre las muestras de residuos en laboratorios homologados (dificultad de la muestra representativa).

Sencillo sobre la corriente de gases de combustión. Obtención rápida del ratio % CO2 biogénico/fósil (Kyoto) = Fracción biodegradable/fósil. . Certificado por laboratorio homologado. Resultados son concordantes con los obtenidos por BM. Permite correlacionar % Energía Renovable.

Método de Balance (Balance Method BM desarrollado por la Universidad de Viena).

Separación de materiales en 4 Grupos preestablecidos Biogénico-Fósil-Inerte-Agua.

Asignación de composiciones quimica / Ecuaciones teóricas de balances de masas / Comparación de balances con datos reales de operación.

Obtención del % CO2 biogénico/fósil y % energia renovable/fósil. Los resultados son concordantes con los obtenidos por el método C-14. Puede requerir instalación de ciertos equipos específicos necesarios para su aplicación en cada planta.

Dificultad de la muestra representativa. Laborioso y costoso si se pretende una evaluacion continuada. La aplicación de poderes caloríficos sobre la muestra obtenida puede dar resultados discrepantes con los cálculos del PCI del proceso.

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24.03.2011

Fracción biodegradable: Factores de emisión

Factores de emisión de CO2 residuos a valorización energética:

CORINAIR: Inventarios Nacionales de Emisiones a la Atmósfera 1970-2004 (Ministerio de Medio Ambiente)

En base a la composición de los residuos.CO2 biogénico/fósil = 64%/36% = Fracción biodegradable/fósil Emisiones netas CO2: 324 kgCO2 fósil /t residuoEmisiones totales medias (biogénico+fósil)= 900 kgCO2/t residuo

IHOBE (GOBIERNO VASCO): Guía Técnica para la medición, estimación y cálculo de las emisiones al Aire. (17) Valorización energética de residuos sólidos urbanos

IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories (2006).En base a la composición de los residuos de la CAPV 1980-2003Emisiones netas CO2: 348,6 kgCO2 fósil /t residuo.

OTROS FACTORES DE EMISION

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24.03.2011

Zabalgarbi: Desde la composición del residuo

Enero-Febrero 2008 Campaña: 21 días.Colaboración: GAIKER Centro

Tecnológico.

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24.03.2011

Zabalgarbi: Método del C-14 (I)

Método

Método: CEN 15747:2008 Laboratorio: BETA ANALYTIC INC.

Control de la instalación

Condiciones de la instalación previo a la toma de muestras:

Mantener condiciones nominales de producción.Mantener estabilidad de la combustión.Maximizar la mezcla de residuos en el foso de almacenamiento.Mantener la estanqueidad del proceso, evitando diluciones incontroladas de los gases de la combustión con aire atmosférico.

Condiciones de la instalación durante la toma de muestras:

Mantener condiciones estables.Caso de producirse un arranque de quemadores auxiliares se notificará la anomalía (energía fósil).

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24.03.2011

Zabalgarbi: Método del C-14 (II)

Preparación de la muestra

Procedimiento de toma de muestras:

Las muestras tomadas por organismo de control (OCA).Punto de muestreo 1: Salida del economizador (2 muestras).Punto de muestreo 2: Chimenea (2 muestras).Muestras tomadas en diferentes momentos del día.Cantidad de muestra: Aprox. 1 litro.Recipiente de toma de muestras adecuado facilitados por la OCA. Tipo TEDLAR o similar.A efectos del transporte de la muestra al laboratorio por vía aérea el recipiente no irá totalmente lleno para absorber las expansiones del gas en su caso. Dada la fragilidad de los recipientes de muestreo es conveniente su introducción en un envase rígido adecuado para evitar daños en el transporte.Código de identificación de las muestras para la cadena de custodia.Para el envío seguir las instrucciones del laboratorio.

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24.03.2011

Zabalgarbi: Método del C-14 (III)

Resultados de la aplicación del método (III)

RESIDUOS A VALORIZACION ENERGETICA:

RESIDUOS MUNICIPALES

PODER CALORIFICO INFERIOR MEDIO 2008: 8000 KJ/Kg

CODIGO LABORATORIO NORMA

CODIGO MUESTRA ZABALGARBI FECHA MATERIAL

CONTENIDO MEDIO CARBONO

BIOGENICO

CONTENIDO MEDIO CARBONO

FOSIL INCIDENCIAS

BETA- CEN/TS

15747:2008 HORNO 1 abr-08 BIOMASS CO2 56% 44%Arranque de quemadores

por caida Tª 850ºC

BETA- CEN/TS

15747:2008 HORNO 2 abr-08 BIOMASS CO2 56% 44%Arranque de quemadores

por caida Tª 850ºC

BETA- CEN/TS

15747:2008 CHIMENEA 1 abr-08 BIOMASS CO2 56% 44%Arranque de quemadores

por caida Tª 850ºC

BETA- CEN/TS

15747:2008 CHIMENEA 2 abr-08 BIOMASS CO2 54% 46%Arranque de quemadores

por caida Tª 850ºCBETA- 15747:2008 HORNO 3 dic-08 BIOMASS CO2 63% 37% Sin incidenciasBETA- 15747:2008 HORNO 4 dic-08 BIOMASS CO2 64% 36% Sin incidenciasBETA- 15747:2008 CHIMENEA 3 dic-08 BIOMASS CO2 64% 36% Sin incidenciasBETA- 15747:2008 CHIMENEA 4 dic-08 BIOMASS CO2 65% 35% Sin incidencias

RESULTADOS DE LA APLICACIÓN DEL METODO DEL CARBONO C-14

PLANTA DE VALORIZACION ENERGETICA DE RESIDUOS SOLIDOS URBANOS DE ZABALGARBI

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24.03.2011

Zabalgarbi: Método del C-14 (IV)

Certificados del Laboratorio (III)

14Recuwatt

24.03.2011

Algunas ConclusionesDiferentes métodos para el cálculo de la fracción biodegradable y de la energía obtenida de la misma y diferentes resultados (flujos de residuos no son iguales). No obstante, los ratios/porcentajes obtenidos son bastante homogéneos.

ORGANISMOS RATIO CARBONO

BIOGENICO/FÓSIL (%)

Ministerio de Medio Ambiente de España 64%/36%CEWEP Confederation of European Waste to Energy Plants 63-64%/36-37%

Austrian Federal Environmetal Agency 62%/38%Institute for Applied Ecology (Ökoinstitut) in Germany 63%/37%Tchnical University of Denmark (Danish Waste) 55-70%/30-45%Vienna University of Technology. Balance Method 53%/47%

PAISES

España: Plan Nacional de Energías Renovables 2011-2020

Austria, Alemania, Francia

Holanda, Bélgica

Dinamarca

Italia

Universidad de Viena (Balance Method) 50-60%

51%

50%

RECONOCIMIENTO DE ENERGIA DE FUENTE RENOVABLE (BIOGENICA) (%) EN RESIDUOS A

VALORIZACION ENERGÉTICA

50%

48%

80%

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24.03.2011

Referencias de interés

Guía Técnica para la medición, estimación y cálculo de emisiones al aire. 17 Valorización de residuos sólidos urbanos. IHOBE-Eusko Jaurlaritza-Gobierno Vasco.

CEWEP Workshop on EU ETS versus carbon taxes and determination of biogenic/fossil content of MSW. Vienna 3rd March 2011.

Mohn, J., Szidat S., Fellner J., Rechberger, H., Quartier, R., Buchmann B., Emmenegger, L., Determination of biogenic and fossil CO2 emmited by waste incinerator based on CO2-14 and biomass balances, Bioresource Technology, 99, 2008.

Fellner, J., Cencic, O., Rechberger, H., A new method to determine the ratio of electricity production from fossil and biogenic sources in waste-to-energy plants. Environmental Science and Technology, 2007.Obermoser, M., Fellner, J., Rechberger, H., Determination of reliable CO2 emission factors for waste-to-energy plants, Waste Managements and Research, 27, 2009.

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24.03.2011

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