“Aprovechamiento del biogas producido en rellenos sanitarios

para generar energía eléctrica para autoabastecimiento municipal”

Presenta

M. en C. Luis Eduardo de Ávila

EN LOS SISTEMAS VIVIENTES NADA SE DESPERDICIAEN LOS SISTEMAS VIVIENTES NADA SE DESPERDICIA

Sistema Viviente

Nutrientes

DescomposiciónRegeneración

LOS SISTEMAS INDUSTRIALES GENERAN LOS SISTEMAS INDUSTRIALES GENERAN GRANDES CANTIDADES DE DESPERDICIOGRANDES CANTIDADES DE DESPERDICIO

Bienes deProducción

Bienes deUso

ExtracciónVentas

Desecho

Desperdicio

DesperdicioDe Uso

Desperdicio deProducción

DESPERDICIOS QUE TIENEN DIFERENTE VELOCIDAD DE DEGRADACIÓN

• Cáscara de naranja y de plátano hasta 2 años

• Colillas de cigarro de 1 a 5 años

• Calcetines de lana 1 a 5 años

• Bolsas de plástico 10 a 20 años

• Fibras de nylon 30 a 40 años

• Piel curtida hasta 50 años

• Latas 50 años

• Latas y tapas de aluminio 80 a 100 años

• Botellas de vidrio 1 millón de años

• Botellas de plástico indefinido

VARIABLES QUE INTERVIENEN EN LA DEGRADACIÓN DE LOS DESECHOS

ENERGÍA TIEMPO

EL TIEMPO ES LA VARIABLE MAS DIFÍCIL DE CONTROLAR

• A no ser nuestros amigos de Hollywood, nadie ha inventado aún una máquina para viajar en el tiempo

EN TEORÍA LA VARIABLE ENERGÍA, CADA DÍA ES MÁS FÁCILMENTE CONTROLABLE DEBIDO A LOS

AVANCES TECNOLÓGICOS

Sin embargo existen algunas barreras entre las cuales;

• Inversiones• Capacidad de pago de la población• Intereses de grupos• Marco jurídico

LA REALIDAD ES QUE HOY EN DÍA, LA DISPOSICIÓN FINAL ES LA SOLUCIÓN ECONÓMICAMENTE VIABLE

PARA EL 80% DE LOS DESECHOS GENERADOS

EL SISTEMA MÁS ADECUADO PARA LA DISPOSICIÓN EL SISTEMA MÁS ADECUADO PARA LA DISPOSICIÓN FINAL ES EL RELLENO SANITARIO.FINAL ES EL RELLENO SANITARIO.

BIOGÁSBIOGÁS LIXIVIADOSLIXIVIADOS

TERRENO NATURAL Y MANTO ACUIFEROCERCA PERIMETRALPROTECCION ARBOREACAMINO PERIMETRALDREN PERIMETRALEXCAVACIONGEOTEXTILGEOMEMBRANA

¿EN QUÉ CONSISTE UN RELLENO SANITARIO?

GEOTEXTILMATERIAL FILTRANTE Y DRENESDESECHOS SÓLIDOS COMPACTADOS EN

CELDA DIARIACUBIERTA INTERMEDIALLENADO DE FRANJAS Y PRIMER NIVELLLENADO DE NIVELES SIGUIENTESPOZOS DE VENTEOCUBIERTA FINAL

Bienes deProducción

Bienes deUso

ExtracciónVentas

Desecho

DesperdicioDe Uso

Desperdicio deProducción

Desperdicio

ES PRECISO QUE LA SOCIEDAD COMPRENDA LA NECESIDAD ES PRECISO QUE LA SOCIEDAD COMPRENDA LA NECESIDAD DE CAMBIAR EL ACTUAL CICLO INDUSTRIALDE CAMBIAR EL ACTUAL CICLO INDUSTRIAL

PRODUCCIÓN

SEPARACIÓN

TRANSFORMACIÓN

INSUMOS

LA SOCIEDAD COMPRENDA LA NECESIDAD DE CAMBIAR EL LA SOCIEDAD COMPRENDA LA NECESIDAD DE CAMBIAR EL ACTUAL CICLO…ACTUAL CICLO…

EXISTEN TECNOLOGÍAS NECESARIAS PARA LOGRAR CERRAR EL CÍCLO, PERO SU APLICACIÓN ES POCO VIABLE

• Requieren de altos consumos de energía (pirólisis)• Cambios culturales profundos (separación in situ)• Cambios en marco legal (incentivos económicos)• Adecuadas condiciones económicas de la población

(pago de tarifas)• Participación activa del sector industrial (ciclo de vida del

producto)

SIN EMBARGO, UNA ACCION QUE SE NECESITA LLEVAR A SIN EMBARGO, UNA ACCION QUE SE NECESITA LLEVAR A CABO Y CONTRIBUYE A CERRAR EL CÍCLO, ES LA CABO Y CONTRIBUYE A CERRAR EL CÍCLO, ES LA CAPTACIÓN, TRATAMIENTO Y/O USO DEL BIOGÁSCAPTACIÓN, TRATAMIENTO Y/O USO DEL BIOGÁS, ,

Ya que cuando éste no es controlado se pueden presentar:

recurrentes incendios

desprendimiento de olores desagradables

alto potencial de explosividad

contribuye importantemente a crear el efecto de invernadero

VARIABLES ECONÓMICAS

Demanda Potencialde Biogás

Variables que determinan el consumo

de biogás

Oferta Potencialde Biogás

Variables que determinan

la generación de biogás

RENTABILI

DAD

LA DECISIÓN DE TRATAR U APROVECHAR EL BIOGÁS

LA OFERTA DEPENDE DE FACTORES

a Cantidadde RSMdepositados

a Humedad

a Composición

a Antigüedaddel SDF

a Profundidad

Parámetrosasociados a

la generaciónde biogás

a Tamaño dela población

a Precipitaciónanual mín. y máx.

a Temperaturapromedio anual

a Composiciónde los RSM

> 500,000habitantes

promedionacional

15°C a 30°C

200 - 1000 mm.

Evaluación Técnica

Funcionesde

sensibilidadde los

factoresde campopara el

potencialde

producciónde biogás

Factoresde campo

Rangos deproducción óptima

3 a 15 años

2 a 10 millonesde toneladas

Antigüedad

Tonelaje

Altura Valores acotadospor los extremos

en los SDF( 12 a 30 mts.)

Superficie Valores extremos

en los SDF(16 a 54 ha. )

Valores extremosen los SDF

(200 a 1000 mm/año)

Precipitación

ANTIGUEDAD DEL SITIO DE DISPOSICIÓN FINAL

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

ANTIGÜEDAD (Años)

f(x)

TONELAJE DE RESIDUOS EN EL SITIO DE DISPOSICIÓN FINAL

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

2 3 4 5 6 7 8 9 10

TONELAJE ACUMULADO (Tons.)

f(x)

ALTURA DE RESIDUOS EN EL SITIO DE DISPOSICIÓN FINAL

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

ALTURA (Mts.)

f(x)

SUPERFICIE DEL SITIO DE DISPOSICIÓN FINAL

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54

SUPERFICIE (Has.)

f(x)

PRECIPITACIÓN PLUVIAL EN EL SITIO DE DISPOSICIÓN FINAL

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

200 300 400 500 600 700 800 900 1000

PRECIPITACIÓN (mm./año)

f(x)

y = 10(1-(A-9)2/62)

y = -2.5+1.25T

y = -6.6666667+0.5555556H

y = -4.210526316+0.2631578947S

y = 10(1-(P-600)2/4002)

Aplicación de Modelos de Predicciónde Producción de Biogás

1. Modelo USEPA

a Los Valores de los parámetrosconstantes fueron proporcionadospara sitios con características deMonterrey (k y Lo).

a Los valores de los parámetros seobtuvieron mediante la ponderaciónde los porcentajes de composiciónde la materia degradable con susrespectivas tasas de decaimiento.El parámetro Lo se calcula por el método estequiométrico.

Q = Lo R [ e-kc - e-kt ]

k RECOMENDADA = 0.066 año-1

(TASA DE DECAIMIENTO)

Lo = 121.2 m3 / tonCH4

k = 0.187 año-1

(PONDERADA)

Lo = 137.39 m3 / tonCH4

Aplicación de Modelos de Predicciónde Producción de Biogás

a Los valores de los parámetrosse obtuvieron mediante elcálculo de las tasas dedecaimiento de cada tipo de materia degradable.

k = 0.231 año-1

(RAPIDAMENTE DEGRADABLE)

k = 0.139 año-1

(MEDIANAMENTE DEGRADABLE)

k = 0.035 año-1

(LENTAMENTE DEGRADABLE)

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

1 11 21 31 41 51

AÑO

MIL

LO

NE

S D

E M

3 D

E M

ET

AN

O

RD CH4 m3/año M D C H4 m3/año LD CH4 m3/año TOTAL C H4 m3/año

POTENCIAL DE PRODUCCION DE METANO EN EL SDF. DE MONTERREY, N.L.

KACUMULADA

36%

LA DEMANDA DEPENDE DEL USO POTENCIAL DEL BIOGÁS

GENERACIÓN DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICAENERGÍA ELÉCTRICA

LA DEMANDA DEPENDE DEL USO POTENCIAL DEL BIOGÁS

COMBUSTIBLE PARA COMBUSTIBLE PARA EQUIPOS AUTOMOTORESEQUIPOS AUTOMOTORES

LA DEMANDA DEPENDE DEL USO POTENCIAL DEL BIOGÁS

CALEFACCIÓN O GAS CALEFACCIÓN O GAS PARA CASAS HABITACIÓNPARA CASAS HABITACIÓN

LA DEMANDA DEPENDE DEL USO POTENCIAL DEL BIOGÁS

GAS PARA GAS PARA PROCESOS PROCESOS INDUSTRIALESINDUSTRIALES

Proceso para la Generación de energía eléctrica

ARREGLO TÉCNICO

PSE CONSIDERAN 2 SISTEMAS.vEXTRACCIÓN DE GASvPRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

CAPTACIÓN

GENERACIÓN

CONDUCCIÓN

LIMPIEZA

QUEMADO DEEXCEDENTES

SUCCIÓN

DOSIFICACION

TRANSFORMACIÓNDEL NIVEL

DE VOLTAJE

INTERCONECCIÓNA LA REDPÚBLICA

RED PÚBLICA

ALUMBRADOPÚBLICO

BOMBEO DE AGUAPOTABLE YRESIDUAL

MANEJO DE BIOGAS PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

Análisis de Barreras Económicas

Variables Consideradas parael Análisis Económico

Valorpresente

neto

Beneficio/Costo

Tasa interna de

retorno

Tiempo derecuperación

Medidade

mérito

Valor económicoactual del proyecto

Relación del beneficioeconómico actual entre

el costo económicoactual del proyecto

Tasa de interés devengadapor el flujo neto de

efectivo del proyecto

Tiempo en que el flujo netode efectivo recupera lainversión del proyecto

Concepto

Resultado

EconómicamenteViable

NoEconómicamente

Viable

Valorpositivo

Mayorqueuno

Mayor que latasa de interésde oportunidad

Menor que eltiempo máximoesperado de

recuperación

Valornegativo

Menorqueuno

Menor que latasa de interésde oportunidad

Mayor que eltiempo máximoesperado de

recuperación

ALTERNATIVA 1-A

GENERACION EN 4.16 KV

requiere subestación elevadora

ALTERNATIVA 1-B

GENERACION EN 13.8 KV

ALTERNATIVA 1

MOTOGENERADORES DE GN

ALTERNATIVA 2-A

GENERACION EN 4.16 KV

requiere subestación elevadora

ALTERNATIVA 2-B

GENERACION EN 13.8 KV

ALTERNATIVA 2

MOTOGENERADORES DE BIOGAS

GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA

ALTERNATIVA 3

MOTOCOMPRESORESDE GN

ALTERNATIVA 4

MOTOCOMPRESORESDE BIOGAS

SUMINISTRO DE METANO

ALTERNATIVAS DEINVERSION

OPCIONES COMUNES

1) AUTOABASTECIMIENTO DE AP Y BOMBEO

2) AUTOABASTECIMIENTO DE INMUEBLES

3) VENTA DE ENERGIA ELECTRICA A CFE

OPCIONES COMUNES

1) VENTA A LA INDUSTRIA

2) VENTA A DOMESTICOS

3) VENTA A AUTOMOTORES

4) VENTA A PERMISIONARIOS

5) VENTA A CFE

ANALISIS ECONOMICO DEL APROVECHAMIENTO DEL BIOGASGENERADO EN LOS SDF

a Identificación de barreras técnicas a nivel regional.

a Identificación de barreras técnicas a nivel municipal.

a Identificación de barreras específicas, técnicasy económicas.

a Identificación de barreras específicas, financierassociales, políticas y legales.

a Evaluación general de prefactibilidad.

RESULTADOS PRELIMINARES PROYECTO PREFACTIBILIDAD MONTERREY Y LEÓN

SDF Seleccionados

a Tipo de SDF Tiradero enproceso desaneamiento

a Superficie 25 ha

a Altura 35 m

a Inicio deoperación 1986

aCantidadacumulada 5’397,585 tn

aControl de Biogás

a No. Depepenadores 200 - 300

• Pozos de venteo 7• Pozos de quema 14

LOCALIZACIÓN DEL SITIO DE DISPOSICIÓN

MEX

46

MEX

80

MEX

51

37MEX

110MEX

MEX

45

MEX

110

MEX

90

MEX

15

MEX

37

MEX

110

MEX

43

MEX

45

MEX

120

La Piedad, Mich.

Purandiro

Cuitzeo Porvenir

Moroleón

37MEX

San Francisco Rinc. Gto.

León Gto.

Zamora de Hidalgo

Sahuayo

DISPOSICIÓN FINALSITIO DE

FINAL DE LEÓN.

SDF Seleccionados

a Tipo de SDF RellenoSanitario

a Superficie 44 ha

a Altura 20 m

a Inicio deoperación 1990

aCantidadacumulada 7’500,000 tn

aControl de Biogás

a No. Depepenadores no hay

• Pozos de venteo 5• Pozos de quema no

85MEX

MEX

53

MEX

54

MEX

40

85MEX

DISPOSICIÓN FINALSITIO DE

LOCALIZACIÓN DEL SITIO DE DISPOSICIÓNFINAL DE MONTERREY.

Santa Catarina

Villa de Garcia

Matriz de Contribución Proporcional

Factor de campo PonderaciónEvaluación

Ciudad Jerarquización

Monterrey 9.827150a Valor presente

neto 0.250

a Beneficio / Costo 0.250

a Periodo derecuperación 0.250

aTasa Internade Retorno 0.250

León 9.248275

Matriz de Evaluación General paraSelección del SDF, para la Instrumentación

del Proyecto de Aprovechamiento del Biogás

EvaluaciónSUMACiudad

29.57897León

35.709235Monterrey

Técnica Económica Financiera Social

6.047065 9.248275 8.033630 6.250000

7.632085 9.827150 8.250000 10.000000

CONSIDERACIONES FINALES

ØEL PROYECTO ES VIABLE DESDE SUS ASPECTOS TÉCNICOS, FINANCIEROS, LEGALES, INSTITUCIONALES Y SOCIALES.

ØEL APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS PRINCIPALMENTE PARA LA GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA ES UN PROCESO TECNOLÓGICAMENTE PROBADO. EN ESTADOS UNIDOS EXISTEN CERCA DE 350 PLANTAS Y EN INGLATERRA SE ENCUENTRAN OPERANDO POCO MÁS DE 200

. ØSUS BENEFICIOS EN MATERIA AMBIENTAL SON SIGNIFICATIVOS. SE

ESTIMA UNA REDUCCIÓN SIGNIFICATIVA DE EMISIONES CO2

ØSE ESTÁN INICIANDO A NIVEL INTERNACIONAL LA APLICACIÓN DE ESTÍMULOS A EMPRESAS QUE REDUZCAN EMISIONES QUE INCIDAN EN EL CAMBIO CLIMÁTICO GLOBAL.

ØEN MÉXICO EXISTE UN ALTO POTENCIAL DE UTILIZACIÓN DEL BIOGÁS GENERADO EN RELLENOS SANITARIOS ASOCIADOS A SERVICIOS MUNICIPALES.

Reflexión final

“El verdadero viaje de descubrimiento no es buscar nuevas tierras, sino ver con

nuevos ojos”

Marcel Proust