Valorización energética de residuos sólidos en el relleno sanitario de Doña Juan.

Abstract

En la presente monografía se proponen dos soluciones a la problemática de aprovechamiento de residuos sólidos urbanos (RSU) en Bogotá. La primera es la generación de energía eléctrica a partir de la gasificación de la fracción inorgánica de los RSU generados en la ciudad y la segunda, la producción del energía eléctrica y de abono orgánico por medio de la combustión del biogás formado por los desechos orgánicos al momento de su descomposición en el relleno sanitario Doña Juana (RSDJ). Las dos técnicas para el tratamiento de los RSU, fueron evaluadas técnica y económicamente mediante el cálculo de la cantidad de energía y abono producidos, el dimensionamiento de la capacidad de los equipos y posteriormente un análisis económico que incluye variables como el capital total de inversión, costos de diseño, equipos, tubería, instrumentación, obra civil, instalación eléctrica, entre otros. El cálculo de la energía eléctrica y el abono producido se realizó a partir de simulaciones en los softwares Super Pro Designer y ASPEN HYSYS V10 y el análisis económico fue simulado en el software Aspen Process Economic Analyzer V10 añadiendo condiciones como el aumento anual en el precio de la energía eléctrica, el precio de venta del abono orgánico, el impuesto a la renta, entre otros. Las condiciones iniciales de los procesos fueron ajustadas basadas en la literatura y en algunos cálculos manuales realizados. Se obtuvo una producción energética de 127,91 MWH a partir de la gasificación de 2.274,64 ton/día de residuos inorgánicos y 165,67 MWH a partir de la digestión anaerobia de 3.991,59 ton/día, correspondientes a la fracción orgánica de los residuos. Esos valores se 8 relacionaron con el consumo de energía eléctrica en hogares colombianos resultando en el abastecimiento de 479.080 y 620.295 hogares por medio de los tratamientos inorgánico y orgánico de residuos respectivamente. El tratamiento de digestión anaerobia también permitió la generación de 3.991,59 ton/día de abono orgánico como subproducto del tratamiento. El análisis económico arrojó $350.575.597 USD como costo total del proyecto, 60,17% como tasa interna de retorno (TIR) y retribución económica de cuatro años a partir del valor presente neto (VPN). The monograph to be presented proposes two solutions to the problem of the use of municipal solid waste (MSW) in Bogotá. The generation of electrical energy from the gasification of the inorganic fraction of the MSW generated in the city and the production of the same resource and organic fertilizer by means of the combustion of the biogas formed by the organic waste at the moment of its decomposition in the Doña Juana Sanitary Landfill (DJSL). The two techniques for the treatment of MSW, were evaluated technically and economically by calculating the amount of energy and fertilizer produced, the capacity dimensioning of the equipment and then an economic analysis that includes variables such as the total capital of investment, design costs, equipment, pipeline, instrumentation, civil works, electrical installation, among others. The calculation of the electric energy and the produced fertilizer was made from simulations in the Super Pro Designer and ASPEN HYSYS V10 software and the economic analysis was simulated in the Aspen Process Economic Analyzer V10 software adding conditions such as the annual increase in the price of the electric power, the sale price of the organic fertilizer, the income tax, among others. The initial conditions of the processes were adjusted based on the literature and some manual calculations performed. An energy production of 127,918 MWH was obtained from the gasification of 2.274,64 ton/day inorganic waste and 165,67 MWH from the anaerobic digestion of 3.991,59 ton/day, corresponding to the organic fraction of the waste. These values were related to the consumption of electricity in Colombian households, resulting in the supply of 479.080 and 10 620.295 homes through the inorganic and organic waste treatments, respectively. The treatment of anaerobic digestion also allowed the generation of 3.991,59 ton/day of organic fertilizer as a by product of the treatment. The economic analysis yielded $ 1.136.636.203.511 COP as the total cost of the project, 60,17% as Internal Rate of Return (IRR) and economic compensation of four years from the Net Present Value (NPV).