Evaluación técnica y económica de un proceso de gasificación para la valorización energética de digestato proveniente de lodos sanitarios

Abstract

Actualmente, en Chile se tratan aproximadamente 1.280 millones de metros cúbicos de aguas servidas, lo que produce grandes cantidades de lodos sanitarios, generados principalmente en las regiones Metropolitana y del Maule. Existen distintas tecnologías para tratar los lodos sanitarios donde destaca la digestión anaeróbica por su eficiencia, en este proceso se obtiene biogás y lodos digeridos o digestato. Este último puede ser utilizado como fertilizante, pero su aplicación se ve limitada por la cantidad aplicable por metro cuadrado, rentabilidad en el transporte y emisión de gases de efecto invernadero (GEI), por lo cual surge la necesidad de encontrar un uso alternativo y eficiente de este. El presente trabajo consiste en la evaluación de un proceso de valorización energética de digestato proveniente de lodos sanitarios de la compañía Ecomaule. Para lograrlo, se selecciona una tecnología mediante el Proceso Analítico Jerárquico (PAJ). Una vez definida la tecnología, se lleva a cabo su análisis técnico, económico y ambiental. Estos dos últimos análisis también se realizan para el escenario base que corresponde al uso de digestato como fertilizante. En el PAJ se consideran las tecnologías de combustión, pirólisis, gasificación y carbonización hidrotermal y se concluye que la tecnología más apropiada es la gasificación del digestato para la producción de gas de síntesis, con un 34 % de las preferencias. En el análisis técnico se definen las operaciones unitarias del proceso: secado, conminución, gasificación, remoción del material particulado y nitrógeno del gas de síntesis. Las etapas críticas corresponden a la gasificación y la remoción del material particulado donde se utiliza un gasificador de lecho descendente y un ciclón, respectivamente. En este análisis se dimensionan los equipos y se plantean los balances de masa, donde a partir de 2.400 [kg h−1 ] de digestato se producen 710 [kg h−1 ] de gas de síntesis. En lo económico, para la venta del gas se obtiene un VAN, TIR y Payback de 1.272.000 [USD], 31 % y 1,9 años, respectivamente, y para la venta del digestato como fertilizante el VAN, TIR y Payback corresponden a 136.000 [USD], 25 % y 2 años, respectivamente; ambos escenarios en un horizonte de 10 años. Finalmente, en el análisis ambiental, el proceso de gasificación disminuye en un 92 % las emisiones de GEI y en un 81 % el potencial de eutrofización con respecto al uso de digestato como fertilizante. Se concluye que la gasificación del digestato para la producción de gas de síntesis es un proyecto factible técnico, económico y ambientalmente, presentando mayores retribuciones que el uso del digestato como fertilizante.