AVANCE PLAN INTEGRAL DE GESTIÓN DE LOS RESIDUOS MUNICIPALES DE VITORIA-GASTEIZ (2009-2016)

1. AVANCEPLAN INTEGRAL DE GESTIÓN DE LOS RESIDUOS MUNICIPALES DE VITORIA-GASTEIZ (2009-2016) 8.4. PROGRAMA DE VALORIZACIÓN ENERGÉTICO DE RESIDUOS SECUNDARIOS FABRICACIÓN DE COMBUSTIBLE SÓLIDO RECUPERADO (CSR)

2. Estrategia temática sobre la producción y el uso de los residuos El objetivo a largo plazo es que la UE se convierta en una sociedad recicladora, que busca evitar la generación de residuos y utiliza los residuos como un recurso. Con la implantación de parámetros ambientales de referencia elevados el mercado interno facilitará las actividades de reciclaje y recuperación. • Menos residuos a vertedero • Más compost y energía recuperada de los residuos. • Más y mejor reciclaje

3. Valorización energética • En la escala de jerarquía que clasifica las opciones de gestión de residuos de mayor a menor calidad ecológica, la valorización energética viene a continuación de la prevención, la reutilización y el reciclaje. En otras palabras, solo se debe valorizar energéticamente aquellos residuos que no se hayan podido evitar y que no sean ni reutilizables ni reciclables. En este caso, lo que se aprovecha no son los materiales que componen los residuos sino la energía contenida en ellos. • No todo aprovechamiento energético de un residuo debe ser calificado de valorización energética. Solamente si el poder calorífico del residuo, es decir, su contenido energético, es alto y se recupera mediante un proceso de alta eficiencia energética, puede hablarse en rigor de valorización energética.

4. Valorización energética • En términos conceptuales y jurídicos, la valorización energética ha sido perfilada en varias sentencias del Tribunal de Justicia de Luxemburgo, en las que establece un criterio adicional de carácter finalista o intencional: no se considera valorización energética la extracción de energía de un residuo si la finalidad principal del proceso es la de deshacerse del residuo. • Las operaciones de gestión de residuos pueden llevarse a cabo, bien en instalaciones especializadas de incineración de residuos, que están reguladas por la Directiva 2000/76/CE y el Real Decreto 653/2003, de 30 de mayo, bien en determinadas instalaciones industriales, siempre que éstas cumplan lo establecido en esas dos normas legales y estén autorizadas por los departamentos de medio ambiente de las Comunidades Autónomas. • Junto a la eliminación de los residuos se obtiene un beneficio ecológico (menor consumo de energía, conservación de recursos no renovables) y otro económico (la generación de energía).

5. Valorización energética Uno de los factores negativos de la valorización energética se deriva de su efecto desincentivador de otras modalidades de gestión más nobles, como el reciclaje. En muchos casos la valorización energética es más cómoda y tiene más interés económico para el generador del residuo, que la reutilización o el reciclaje; es claro que ello tendrá como consecuencia cierta tendencia a valorizar energéticamente residuos perfectamente reciclables o reutilizables. En este Plan solamente se considera la valorización energética para los residuos secundarios, es decir aquellos que ya han sido sometidos a operaciones de valorización siguiendo el principio de jerarquía, y en los que la alternativa es o este tratamiento o su depósito en vertedero.

6. Revisión de la directiva marco de residuos Reclasificación de residuos: Productos, sustancias y materiales secundarios A fin de determinar si procede considerar que un residuo determinado ha dejado de serlo, ha sido objeto de una operación de reutilización, reciclado o recuperación, y para reclasificar tal residuo como producto, sustancia o material secundario, la Comisión evaluará si se cumplen las siguientes condiciones: • La reclasificación no produciría un impacto medioambiental negativo; • Existe un mercado para el producto, sustancia o material secundario. • Posibilidad de utilización sin ninguna transformación previa La Comisión podrá aprobar, para una categoría de residuos formada por productos, sustancias o materiales determinados, normas de aplicación en las que se especifiquen los criterios medioambientales y de calidad que deben cumplirse para considerar que el residuo se ha convertido en un producto, sustancia o material secundario. Los criterios establecidos serán tales que aseguren que el producto, sustancia o material secundario resultantes cumplan las condiciones necesarias para su comercialización. Dichos criterios tendrán en cuenta los posibles riesgos de daños al medio ambiente derivados del uso o el transporte de las sustancias o materiales secundarios, y se fijarán a un nivel que garantice una elevada protección de la salud humana y el medio ambiente.

7. Combustibles Sólidos Recuperados (CSR) • Introducción • Las fracciones de alto poder calorífico procedentes del tratamiento de RU -y también de otros residuos, p. ej. algunas fracciones de residuos industriales no peligrosos- pueden ser usadas en incineradoras con recuperación de energía, en plantas de obtención de energía a partir de residuos, y como sustituto de combustibles fósiles primarios en procesos industriales. • La utilización de esas fracciones en forma de CSR en procesos industriales tiene varias ventajas, tales como el ahorro de recursos no-renovables, al sustituir combustibles fósiles en procesos con alta demanda de energía. • También existe la posibilidad de usar el CSR de residuos en procesos térmicos sin combustión, tales como la gasificación y la pirolisis, que son generalmente considerados como alternativas “más verdes” a la incineración o coincineración.

8. Combustibles Sólidos Recuperados (CSR) • Vía gasificación, la energía contenida en los residuos es transformada en un gas de síntesis, que puede ser usado como una materia prima química (producción de etanol) o para producir energía. La pirólisis produce un bio-combustible y un singas. • Bajo la normativa europea, la producción de combustible sólido recuperado a partir de residuos no cambia el estatus del material, esto implica que el movimiento y utilización del CSR está sujeto a autorización de residuos. • Sin embargo, el Anexo IIB de la Directiva 75/442/CEE (Orden MAM/304/2002), establece como una operación de valorización de residuos la siguiente “R1. Utilización principal como combustible o como otro medio de generar energía”, lo que implica que donde el residuo es usado principalmente como un combustible u otros medios para generar energía, los Estados miembros pueden bajo ciertas condiciones eximir de autorización tales procesos.

9. Combustibles Sólidos Recuperados (CSR) • Una de las tecnologías más baratas y maduras para producir CSR de RU es el tratamiento mecánico-biológico (TMB). Una planta de TMB, retira los metales, plásticos, cartón, etc., separa la fracción orgánica, para su estabilización usando compostaje o biometanización, y obtiene unas fracciones de rechazo de alto poder calorífico, a partir de las cuales fabricar CSR. • Es importante señalar, que la producción de CSR de residuos es relativamente elevada en aquellos países con altos niveles de separación y reciclado, ya que las actividades de reciclado generan residuos no reciclables de alto valor energético. • El vertido es la opción menos favorable para estos últimos en términos de impacto ambiental y uso eficiente de los recursos, no obteniéndose ningún beneficio neto de dicha eliminación. • La fracción de los RU usada para la fabricación de CSR es el residuo no reciclable después de un tratamiento de clasificación, recuperación y reciclado.

10. Combustibles Sólidos Recuperados (CSR) • La fracción residual de plantas de clasificación, cuyo destino suele ser actualmente su eliminación en vertederos puede ser convertida en CSR. Por este motivo, la producción de CSR puede ser vista como un componente estratégico de una política integrada de gestión de residuos para cumplir con los objetivos de la “Directiva de vertederos”, que se traduce en un objetivo estratégico del Plan, como es el de limitar el vertido de residuos secundarios a aquellos: • con contenido energético remanente bajo • con materia orgánica biodegradable estabilizada • La política de cambio climático puede aumentar los beneficios asociados con la sustitución de combustibles fósiles por combustibles derivados de residuos en base a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero. Desde este punto de vista, puede considerarse al CSR como parte de la estrategia que ayuda al cumplimiento de los objetivos de reducción de emisiones GEIs, en línea con la Estrategia para la prevención del Cambio Climático de Vitoria-Gasteiz.

11. Combustibles Sólidos Recuperados (CSR) Definición Los Combustibles Sólidos Recuperados (CSR) son residuos o fracciones de residuos sometidos a tratamientos mecánico-biológicos, que les confieren una propiedades estables, bastante independientes de los residuos de los que proceden, una de cuyas características es que tienen un alto poder calorífico. Por tanto, el CSR es un combustible derivado de residuos que responde a unas características muy definidas de calidad, que pueden ser certificadas por las instalaciones productoras. En definitiva, los CSR son combustibles que responden a unas normas de calidad acordadas, en principio, entre el productor y el usuario y para los que esta calidad, puede ser certificada y que no guarda relación con su origen como residuos. Los CSR pueden estar compuestos por una variedad de materiales, de los que algunos podrían ser reciclables pero que se encuentran de tal forma que el reciclado no es la opción más adecuada.

12. Combustibles Sólidos Recuperados (CSR) La Norma CEN/CT 343 de CSR A nivel comunitario existe interés en promocionar la sustitución de combustibles fósiles en los procesos de generación o de uso de la energía dentro de una estrategia global de sostenibilidad. Sin embargo, para consolidar el uso de los residuos como combustibles alternativos es necesario crear una garantía de estabilidad en el suministro, tanto en términos de calidad como de disponibilidad. El Comité Europeo de Normalización recibió en 2002 un encargo de la Comisión Europea para desarrollar una especificaciones Técnicas sobre las características de los combustibles sólidos recuperados a partir de residuos no peligrosos, que permita potenciar su uso. El objetivo del mandato es la consecución de unas normas de homologación que permitan la clara identificación de estos combustibles como alternativos a los fósiles, restando atención a su origen como residuos, aunque respetando la legislación ambiental como residuo que le es de aplicación.

13. Combustibles Sólidos Recuperados (CSR) • La Norma CEN / CT 343 de CSR • Estándares de muestreo y procedimientos de prueba del nivel de calidad exigido • Requisitos y declaración de conformidad • Sistema de clasificación • Valor medio para el poder calorífico inferior (PCI) • Valor medio para el contenido en cloro • Valores medios y el percentil 80% para el contenido de mercurio en relación al PCI • Aseguramiento de la calidad respecto a la clasificación • Hoja de especificaciones del combustible

14. Combustibles Sólidos Recuperados (CSR) • La Norma CEN/CT 343 de CSR • Sistema de clasificación • Valor medio para el poder calorífico inferior (PCI) • Valor medio para el contenido en cloro • Valores medios y el percentil 80% para el contenido de mercurio en relación al PCI

15. Tratamiento Mecánico-Biológico (TMB) de Residuos Urbanos (RU) PERDIDAS POR EVAPORACIÓN Y FERMENTACIÓN; H20, CO2 30% R.U. 100% RECHAZO 49% MATERIA ORGÁNICA COMPOST 10,5% PRODUCTOS RECICLABLES ENERGÍA BIOGÁS 2,5% CARTÓN, METALES, PLÁSTICOS, BRICK 8% Planta de TMB de Vitoria-Gasteiz (BIOCOMPOST)

16. Caracterización de la fracción rechazo

17. Tratamientos avanzados para el rechazo de plantas de TMB Con los más sofisticados sistemas de clasificación y reciclaje, el tanto por ciento de rechazo de una planta de tratamiento mecánico-biológico (TMB) puede llegar hasta el 50-55 % de la materia entrante. Algunos de los tratamientos avanzados existentes para los rechazos de las plantas de TMB se recogen a continuación: • Fabricación de combustible sólido recuperado (CSR) • Pirólisis • Gasificación • Gasificación a alta temperatura: plasma El Plan apuesta por maximizar la valorización de esta fracción de rechazo, minimizando su eliminación en vertedero, mediante la fabricación de un combustible secundario estandarizado, y por tanto, aprovechando su contenido energético, en instalaciones industriales preparadas y autorizadas para su uso, como combustible sustitutivo del combustible fósil principal.

18. TRITURACIÓN Y MEZCLA PRODUCTO ESTABILIZADO DENSIFICADO TRITURACIÓN Y TAMIZADO ESTABILIZACIÓN Y SECADO RECHAZO Producción de combustible sólido recuperado (CSR) ESQUEMA DE TRATAMIENTO

19. Producción de combustible sólido recuperado (CSR) Trituración y mezcla Los rechazos de clasificación y triaje son triturados hasta un tamaño inferior a 100 mm y mezclados. Estabilización y secado Posteriormente son apilados, aditivados con reactivos aceleradores de las reacciones biológicas, y volteados periódicamente, para estabilizar la materia orgánica, consiguiéndose a la vez una perdida de humedad. La estabilización del rechazo dura entre 5 y 10 días.

20. Producción de combustible sólido recuperado (CSR) Trituración y tamizado Rechazo tratado estabilizado Una vez estabilizado, el material es triturado de nuevo a un tamaño inferior a 30 mm y tamizado para eliminar impurezas. La perdida de humedad y de gases de fermentación, junto al rechazo del proceso, es aproximadamente del 30% Densificado El material puede ser densificado, hasta densidades del orden de 1,2 toneladas por metro cúbico, con el objetivo de reducir los costes y los impactos ambientales de su transporte hasta el lugar de utilización. Rechazo densificado

21. DETERMINACIONES UNIDAD RESULTADO Poder calorífico (PCI) Kcal/kg 4.800 Humedad % < 5 Materia orgánica biodegradable % < 10 % Producción de combustible sólido recuperado (CSR) Caracterización de CSR Densidad t/m3 < 0,40 CSR densificado Densidad t / m3 1,20

22. Combustible Sólido Recuperado (CSR) Ventajas de la valorización energética del CSR • Combustible a partir de rechazos debidamente tratados • Poder calorífico elevado • Carácter de combustible renovable (parcialmente): P. Kioto • Bajo rechazo del proceso • Cierra el ciclo de tratamiento • Reduce el uso de vertedero • Disminuyen las emisiones fugitivas de metano del vertedero • Alternativa económica y mediambientalmente viable Usos potenciales del CSR • Centrales térmicas multicombustible • Cementeras • Plantas de gasificación • Plantas industriales (siderurgia, papeleras, cerámicas, ..)

23. Combustibles Sólidos Recuperados (CSR) Situación actual de los combustibles sólidos recuperados en Europa La cantidad estimada de combustibles sólidos alternativos usados en el 2000 fue del orden de 1,4 millones de toneladas, realizándose esta utilización casi totalmente en plantas cementeras. En la actualidad el consumo ha aumentado considerablemente especialmente en la producción de cemento, donde se alcanzan porcentajes de sustitución de combustibles tradicionales por encima del 35% en Suiza, y del 25% en Alemania, Austria, Francia y Bélgica. En España, el porcentaje de sustitución fue inferior al 3% en 2004. La cantidad de combustibles alternativos utilizados es del orden de 150.000 t/a, de los que 2/3 son combustibles sólidos, de los que más de la mitad son harinas cárnicas destinadas a la destrucción. La utilización de combustibles alternativos en otras actividades industriales es prácticamente marginal, salvo en el sector de la cerámica.

24. Combustibles Sólidos Recuperados (CSR) Situación actual de los combustibles sólidos recuperados en Europa Hay dos motivos más que han hecho que se incremente la demanda de CSR en Europa, Por un lado, que puedan ser parcialmente elegibles como fuente de energía renovable (Directiva 2001/77/CE) y, por otro, la posibilidad de contabilizar la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEIs), al menos de la fracción correspondiente a la parte biogénica presente en los mismos (papel-cartón, textiles, maderas, ….).

25. Combustibles Sólidos Recuperados (CSR) • CSR usado en cementeras • Este CSR se prepara en instalaciones independientes, en forma de escamas constituidas fundamentalmente por residuos biológicamente estabilizados en los que predominan las fracciones de plásticos y papel y cartón. De esta forma se obtienen CSR con un PCI de 20-25 Mj/kg. • El transporte de los CSR desde las plantas de producción hasta las cementeras se realiza tras ser compactados, hasta alcanzar una densidad aparente mayores de 0,8 t/m3, aunque en la alimentación a la planta de cemento deban ser fluidificados para facilitar su alimentación a los precalcinadores por medios neumáticos. • Las características más importantes de los CSR de alta calidad destinados al sector del cemento son: • Poder calorífico elevado > 20 Mj/kg (> 4.500 kcal/kg) • Reducido contenido de cloro < 0,5% • Reducido contenido en mercurio < 10 mg/kg m.s.

26. Combustible Sólido Recuperado (CSR) CSR usado en cementeras Las empresas cementeras españolas utilizaron durante 2005 cerca de 256.000 toneladas de residuos como combustible alternativo, lo que supone en torno al 5% del total, según la Agrupación de Fabricantes de Cemento (OFICEMEN). Con ello, en 2005 se produjo un ahorro de recursos energéticos no renovables equivalente a 140.000 toneladas de petróleo. A pesar de ser una de las grandes apuestas del sector cementero, España se sitúa por detrás de otros países europeos en los que las empresas cementeras sustituyen prácticamente la totalidad del combustible del horno por alternativos. De hecho, de las 38 empresas cementeras que hay, tan sólo 19 llevan a cabo esta práctica.

27. Combustible Sólido Recuperado (CSR) CSR usado en cementeras Por contra, Holanda y Suiza, por ejemplo, cuentan con unos niveles de sustitución de combustibles tradicionales muy elevados, del 83 y del 50 por ciento, respectivamente. Así, en Europa el 70 por ciento de las empresas cementeras utilizan combustibles alternativos. El Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) realizó un estudio durante los años 2000 y 2003. Después de estudiar al 70% de las empresas cementeras españolas y analizar las posibles diferencias existentes entre las emisiones producidas utilizando combustible tradicional o combustibles alternativos derivados de residuos, la conclusión fundamental fue que el uso de residuos como combustible alternativo no influía en la emisión de dioxinas; no había diferencia sustancial entre el uso de combustibles tradicionales o alternativos derivados de residuos. Las emisiones estaban siempre por debajo de la normativa establecida.  

28. Combustible Sólido Recuperado (CSR) Condiciones adecuadas del proceso cementero • Los gases permanecen durante másde 3 segundos a una temperatura superior alos 1.200 ºC; en estas condiciones los compuestos orgánicos son destruidos en su totalidad. • Existe un ambiente altamente alcalino en el interior del horno de clinker, que garantiza la neutralización de los compuestos ácidos tales como ácido clorhídrico, fluorhídrico y compuestos de azufre (SO2 y SO3).  • No se genera ningún residuo. Los metales pesados son incorporados, de forma estable, a la estructura del clínker sin mermar sus propiedades ni su calidad. No se produce escorias ni cenizas.  • La alta inercia térmica del horno de clinker garantiza que no sea posible un cambio significativo de temperatura en un corto espacio de tiempo. En caso de anomalía, se interrumpe la alimentación y la alta inercia del sistema permite que los restos presentes sean perfectamente destruidos. 

29. Combustible derivado de residuos Resumen CSR • Fabricado a partir de residuos secundarios, a los cuales se les ha recuperado todos los materiales posibles y cuyo único destino es la eliminación. • Con alto poder calorífico, lo que permite buscarle un destino alternativo al vertido, bien en plantas específicas de aprovechamiento energético o en instalaciones industriales, como combustibles secundario, sustitutivo de combustibles fósiles • Con características definidas y homogéneas, que hagan del mismo un material independiente de los residuos de los que procede • Perfectamente estabilizado, para evitar problemas en el lugar de uso, y con concentraciones limitadas de algunas sustancias potencialmente contaminantes, cuyas emisiones deben cumplir unos valores límite de emisión • Significando un importante nº de ventajas ambientales, como son el incremento de los ratios de aprovechamiento de los residuos (fundamentalmente urbanos), la prolongación de la vida del vertedero, la obtención de energía renovable, la disminución de las emisiones de CO2, … • Creación de mayor actividad económica y empleo de más calidad, disminución de la dependencia exterior, reducción de la inversión pública en instalaciones, …..

30. Anexo. Tecnología de gasificación y vitrificación mediante plasma Cuando a una corriente de gas que circula entre los dos electrodos de un generador de plasma (antorcha) se la somete a un potente arco eléctrico y se superan los 4.000 ºC. En estas condiciones, el gas se encuentra en el estado que se denomina “plasma”, o cuarto estado de la materia, en el que coexisten los núcleos atómicos envueltos en una nube de electrones, habiéndose roto los enlaces que configuraban la estructura atómica y molecular primitiva del gas (pero no afectando al núcleo de los átomos). Es por tanto un estado ionizado de la materia. Dentro de la cámara del reactor que alberga las antorchas, el plasma ascendente a altísima temperatura se encuentra con los residuos que descienden a contracorriente, desarrollándose un proceso que produce los siguientes efectos:

31. Anexo. Tecnología de gasificación y vitrificación mediante plasma • Disociación térmica completa de las moléculas orgánicas contenidas en la corriente de residuos, oxidación parcial (en una atmósfera reductora y controlada) de los elementos simples resultantes de la disociación, y recomposición y formación de nuevos compuestos. Estos constituyen lo que se denomina “gas de síntesis”, formado principalmente por monóxido de carbono (CO), hidrógeno (H2), etileno (C2H4), anhídrido carbónico ((CO2), nitrógeno (N2) y trazas de ácidos inorgánicos (clorhídrico y sulfhídrico), así como vapor de agua. No existe O2 libre porque la cantidad de aire aportada es inferior a la estequiométricamente necesaria para la oxidación total de los elementos. • La recombinación molecular está limitada porque sólo determinados compuestos son estables a esas elevadas temperaturas. • Los tres primeros compuestos (CO, H2 y C2H4) tienen un potencial energético que permite su aprovechamiento, por ejemplo, como gas de combustión en turbinas.

32. Anexo. Tecnología de gasificación y vitrificación mediante plasma • Los contaminantes ácidos del gas son neutralizados, precipitados y separados de la corriente del gas de síntesis por medio del lavado y depuración del gas. • El efluente del proceso se reincorpora a la corriente sólida de residuo inerte (y valorizable) de la cámara del reactor. • Disociación y fusión de los compuestos inorgánicos no gasificables (vidrio, cascotes, polvos y arenas, metales férricos y no férricos, metales pesados, etc) que a la temperatura a la que son tratados (superior a los 3000 ºC) se transforman en una lava de tipo volcánico, que va colándose por los intersticios del material difusor y se recogen en el fondo de la cámara del reactor. Una vez en el exterior se enfría con agua o aire solidificándose en una estructura cristalina similar al basalto, completamente inerte y no lixiviable, que representa el 10% en peso del residuo tratado.

33. Anexo. Tecnología de gasificación y vitrificación mediante plasma La tecnología de plasma consigue una eficiencia de destrucción muy elevada (99,99%) y la retención de los metales pesados en el residuo vitrificado es muy alta. Las elevadas temperaturas garantizan la ausencia de dioxinas y furanos y la disociación completa de los residuos tratados impidiendo la formación de alquitranes. Esto permite la limpieza del gas de síntesis antes de su inyección en la turbina de gas, con lo que disminuyen las emisiones a la atmósfera. La producción energética neta por tonelada de residuo es mayor que en las incineradoras (de 1,5 a 2,5 veces más que la que se produce en las incineradoras de última generación).

34. Anexo. Tecnología de gasificación y vitrificación mediante plasma • Las principales características del proceso son las siguientes: • Recepción de los residuos, tratamiento primario y clasificación. • Módulo de cogeneración, sistema de secado y preparación del combustible sólido de residuos (CSR). • Alimentación del reactor de plasma con los CSR. Las antorchas de plasma descomponen la materia orgánica en compuestos elementales. • El gas de síntesis (syn-gas) formado se extrae por la parte superior. Por la parte inferior se obtienen las escorias vitrificadas, que aglutinan toda la fracción inorgánica de los residuos entrantes. • El gas de síntesis sufre un proceso de enfriamiento y tratamiento / limpieza. Por medio de un intercambiador de calor se puede aprovechar parte de la energía. • El syn-gas tratado se introduce en una turbina de alta eficiencia termodinámica y se genera energía eléctrica, que se exporta a la red.

35. Anexo. Tecnología de gasificación y vitrificación mediante plasma

36. Anexo. Tecnología de gasificación y vitrificación mediante plasma

37. Anexo. Tecnología de gasificación y vitrificación mediante plasma