RECUPERACION
DE ENERGIA EN HORNOS
CEMENTEROS. RESIDUOS
Y ENERGÉTICOS ALTERNOS
Ing.
Juan Manuel Diosdado
Resumen
El autor proporciona datos relevantes del consumo mundial de
combustibles alternos en la industria cementera y de las condiciones
de operación de los hornos cementeros que los hacen propicios
para aprovechar ciertos residuos orgánicos como combustibles
alternos. Menciona el volumen anual de residuos peligrosos que
se produce en México y que tienen un poder calorífico
significativo.
Introducción
La actividad económica de los países involucra
la generación de desechos de todo tipo. Su manejo inadecuado
representa una amenaza para el equilibrio ecológico del
mundo. En México se generan anualmente cerca de 5 millones
de toneladas de residuos peligrosos, de los cuales 550 mil toneladas
corresponden a residuos orgánicos con un poder calorífico
apreciable. En la gráfica se ilustra la proporción
que guarda el residuo peligroso con respecto al total de residuos.
Además, cada año se desechan en nuestro país
17 millones de llantas usadas. México no cuenta con una
infraestructura suficiente para manejar adecuadamente estos
residuos. El manejo inadecuado de estos residuos produce un
impacto considerable en el medio ambiente. Impacta al aire al
quemarlas en condiciones no controladas, impacta el agua al
contaminar acuíferos e impacta al suelo al constituirse
en focos de infección provocados por mosquitos y roedores.
Estrategia mundial del tratamiento de residuos
La estrategia mundial para tratar residuos comprende la reducción
en la fuente, reuso, reciclaje, incineración
y confinamiento. Una de las formas más comunes de reutilizar
los materiales de desecho consiste en aprovecharlos en los procesos
productivos como materia prima o para recuperar energía.
Recuperación de energía en hornos cementeros
Desde hace más de 15 años se hace uso de la tecnología
de los hornos cementeros en Estados Unidos y Europa, para recuperar
energía de residuos industriales y de llantas de desecho
al utilizarlas como combustible alterno. La industria cementera
nacional puede recuperar la energía de una parte de los
residuos producidos en México.
En la Tabla siguiente se consignan cifras del consumo anual
en hornos cementeros de combustible alterno, proveniente de
residuos industriales en E.U.A, Japón y algunos países
Europeos.
País |
Miles
de Toneladas |
E.U.A |
1,200 |
España |
34 |
Francia |
240 |
Japón |
125 |
Suiza |
82 |
Reino Unido |
50 |
Alemania |
150 |
Noruega |
35 |
Las características de diseño de los hornos cementeros
les permite utilizar residuos que tengan poder calorífico,
de suerte que se recupere la energía que contienen en
forma segura y controlada, sin generar, emisiones y residuos
adicionales.
Horno cementero
La combustión en un horno cementero tiene las siguientes
características favorables:
- Elevada
temperatura.
- Prolongado
tiempo de residencia.
- Turbulencia.
- Atmósfera
oxidante.
- Estabilidad
e inercia térmicas.
- Medio
alcalino masivo.
- Sin
generación de residuos.
Los gases de combustión en un horno cementero tienen
un tiempo de residencia de más de 3.5 segundos, a una
temperatura igual o superior a 1,200 °C, circunstancias que
hacen de un horno cementero, el equipo adecuado para desarrollar
una combustión muy eficiente y controlada, en una atmósfera
altamente alcalina.
Las características antes descritas del horno cementero
lo convierten en un proceso adecuado para utilizar residuos
orgánicos con poder calorífico como combustibles
alternos, debido a que:
- Destruye
compuestos orgánicos.
- Neutraliza
y retiene azufre y cloro.
- Encapsula
y fija metales pesados.
Con el propósito de ilustrar el nivel de destrucción
de compuestos orgánicos contenidos en algunos combustibles
alternos, se incluye la siguiente Tabla:
Material |
Nivel
de destrucción (%) |
Freón |
99.999 |
Metil etil cetona |
99.998 |
Tricloro etano |
>99.999 |
Tolueno |
99.995 |
De la Tabla se infiere que la eficiencia de destrucción
de los productos orgánicos en los hornos cementeros es
superior a 99.99%. Las condiciones de temperatura, turbulencia,
tiempo de residencia y exceso de oxígeno destruyen estos
compuestos, convirtiéndolos en gases de combustión.
En lo que respecta a los compuestos que contienen azufre y cloro,
el ambiente turbulento y altamente alcalino del horno neutraliza
estos elementos y forma sales, cloruros y sulfatos, que se integran
a los constituyentes del clinker. Los compuestos que contienen
metales pesados se destruyen debido a las elevadas temperaturas
y tiempos de residencia, para formar óxidos metálicos
que quedan encapsulados y que fijan en la estructura cristalina
del clinker.
Combustible Alterno
El combustible alterno es el producto que se obtiene a partir
de uno o más residuos industriales con poder calorífico,
que cumple con una especificación definida y reglamentada
por la autoridad ecológica.
Formulación
El residuo industrial tiene que sujetarse a un proceso de formulación,
de manera que resulte adecuado su manejo, tratamiento, mezclado
y homogeneización y se produzca un combustible uniforme
y que cumpla con las especificaciones que aseguren la calidad
del cemento y la protección al ambiente.
Los residuos industriales típicos que se utilizan en
la formulación de combustibles alternos son:
- Aceites
y grasa usados.
- Solventes
gastados.
- Lodos
de pinturas.
- Desperdicios
plásticos
- Adhesivos.
- Resinas
- Otros
líquidos y lodos orgánicos.
Mientras que los residuos inadecuados para formular combustibles
alternos son:
- Bifenilos
policlorados.
- Biológicos
y hospitalarios.
- Plaguicidas.
- Radiactivos.
Implementación
Para recuperar adecuadamente la energía del residuo orgánico
en hornos cementeros, se requieren las siguientes instalaciones:
- Planta
formuladora.
- Laboratorio
de formulación.
- Horno.
- Laboratorio
de producción.
- Monitoreo
continuo de emisiones.
- Equipos
para recepción, dosificación y control del combustible
alterno.
Conclusión
La recuperación de energía en hornos cementeros
coadyuva a un manejo económico y adecuado de los residuos
y a conservar recursos energéticos no renovables en el
país.
