Análisis tecno-económico y ecológico energético de un sistema integrado de gasificación de RSU con ciclo supercrítico de CO2 y una central de generación a carbón.

Abstract

Considerando la crisis energética mundial, el uso indiscriminado de combustibles fósiles y la contaminación ambiental asociada a las tecnologías de generación de energía actualmente empleadas, se ha hecho imperiosa la necesidad de buscar alternativas ecológicas y energéticamente más eficientes. La presente investigación se enfocó en la determinación de las condiciones técnicas, económicas y ambientales para la implementación de un sistema de gasificación de Residuos Sólidos Urbanos y ciclo supercrítico de CO2 integrado a una central a carbón. En el análisis técnico fue determinada la potencia eléctrica de los ciclos, considerando el tamaño de la planta y la variación del flujo de combustible de RSU ingresado al sistema de gasificación. Se integró un sistema de absorción por variación de presiones, lo que permite separar el flujo de CO2 de los gases de salida del proceso. En el análisis económico de las configuraciones propuestas, se observó un aumento en los costos de inversión total de capital y los costos operacionales a medida que aumentaba el tamaño de la planta. También se observó una disminución en la potencia eléctrica generada debido al alto consumo energético del PSA. Sin embargo, se obtuvo un valor actual neto positivo y un retorno de inversión en un rango de 1.33 a 25.92 t año-1, lo que indica la viabilidad económica y energética de implementar el sistema. En cuanto al análisis ambiental de la propuesta, se efectuó la comparación con la incineración convencional de residuos y su disposición en vertederos; resultando en una disminución del impacto ambiental si se usa el gas de gasificación obtenido a partir de RS; con una reducción de 134 kg CO2eq por tonelada de RSU y un menor potencial de acidificación. La configuración propuesta podría emitir 0.285 kg CO2eq/kWh, representando el 58.51% del rendimiento potencial del calentamiento global en 100 años de la incineración. El modelo de gasificación empleado fue validado mediante la comparación con experiencias experimentales, alcanzando una predicción adecuada del poder calorífico inferior y la composición del gas para ambos combustibles. En resumen, se concluye que la implementación de un sistema de gasificación con ciclo supercrítico de CO2 es una solución viable desde el punto de vista técnico, económico y ambiental para la valorización energética de los RSU en Chile, mitigando los problemas asociados a su incorrecta disposición y uso.