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La transformación de la basura en energía

Tecnología

Por Rodrigo Herrera Vegas
Para lanacion.com

Hacia principios de año, mi amigo Tomas Gotthold, geólogo, ecologista y experto en Permacultura, me habló de un dispositivo que parece demasiado bueno para ser realidad. Para describirlo, me preguntó primero si sabía lo que era el "plasma" , y con orgullo de ingeniero dije "el cuarto estado de la materia" sin relación alguna a los televisores planos.

Todos conocemos los tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso. El plasma es un cuarto estado que consiste en gas a altísima temperatura, como mínimo, varios miles de grados Celsius. En este estado una porción las partículas están ionizadas, es decir que tienen una carga eléctrica y por lo tanto les falta o sobra uno o más electrones.

Un ejemplo bastante conocido de plasma es el que se genera en una reacción termonuclear: las temperaturas llegan a varios miles de grados Kelvin (0 grados Kelvin es equivalente a -273.15 grados celcius también llamado el cero absoluto) como lo que ocurre en nuestro sol. Los científicos están trabajando hace años para lograr envasar esta alta energía a través de campos magnéticos y lograr la tan deseada central eléctrica de fusión nuclear utilizando elementos livianos como el hidrógeno. Las actuales centrales son de fisión y utilizan elementos pesados como el Uranio y Plutonio.

¿Qué tiene que ver esto con la basura? La gasificación por arco de plasma es un sistema relativamente nuevo que utiliza energía eléctrica y altas temperaturas creadas por un gasificador de arco eléctrico. Este mecanismo divide la basura dentro de un dispositivo llamado convertidor de plasma entre gas elemental y desecho sólido. El proceso está diseñado para ser un generador de electricidad neto (generar más energía del que consume) y simultáneamente lograr reducir la cantidad de basura que terminaría en rellenos sanitarios.

Diagrama de una antorcha de plasma. Foto: sustentator.org
 

Aunque parezca de ciencia ficción, tal como el generador de energía a bordo del Delorean que maneja Marty en la película "Volver al futuro", las centrales de plasma son una realidad y están siendo probadas en distintos países como India, Taiwan, Canada, Inglaterra y Japón, que ya tiene dos centrales operativas de forma comercial.

Su funcionamiento

Un convertidor de plasma es una antorcha aplicada a la basura, que utiliza gas y poderosos electrodos para crear plasma. A estas altas temperaturas, la basura no tiene chances de sobrevivir. Las moléculas se rompen a través de un proceso llamado disociación molecular y los remanentes son los componentes elementales de las moléculas. El cianuro, por ejemplo, se transforma en átomos de carbono y nitrógeno.

Si bien los componentes de la basura son muy diferentes y variados, el plasma trabaja sobre cada uno de ellos. Las moléculas orgánicas (basadas en carbono) se vuelven volátiles y se transforman en gases. Los componentes inorgánicos se derriten y se vitrifican creando una sustancia similar a la obsidiana . Los metales también se derriten y se combinan con el resto de la materia inorgánica creando la escoria. El único desecho incompatible con el plasma es el radiactivo.

A diferencia de los incineradores que utilizan combustión para desintegrar la basura, el plasma no produce oxidación de los materiales (estos no se queman). El calor de los convertidores de plasma provoca pirólisis , un proceso a través del cuál se descompone la materia orgánica. Las antorchas de plasma operan en recintos cerrados y herméticos, evitando la combustión que requiere la presencia de oxígeno a diferencia de la pirólisis.

Estos convertidores pueden tratar prácticamente todo tipo de basura, desde desechos medicinales hasta elementos contaminados, transformándolos en gas y escoria. Estos últimos, al ser componentes elementales e inertes, dejan de ser contaminantes y pueden ser luego desechados de manera segura.

Diagrama con el procesamiento de los residuos sólidos para la generación de energía. Foto: AFP 
 

De acuerdo a la proporción de material orgánico que reciba la planta, variará el porcentaje resultante de gas y escoria. Como vimos anteriormente, el calor generado por instalaciones de plasma es inmenso. El calor de la escoria líquida ayuda a mantener las temperaturas del horno y parte del calor de los gases puede utilizarse para convertir agua en vapor y hacer girar una turbina generadora de electricidad.

El objetivo de los ingenieros que desarrollan estas plantas es lograr mayor eficiencia de manera de convertir estas plantas en auténticas generadoras de electricidad. Imaginemos por un segundo poder alimentar nuestras centrales de la costanera con basura en vez de gas proveniente de Bolivia.

En Japón, entre los pueblos de Mihama y Mikata , inició su operación en el 2002 la planta de Hitachi. Esta puede procesar hasta 24 toneladas diarias de desechos municipales sólidos y dos toneladas de lodo (aguas residuales tratadas). Se aprovecha su calor tanto para generar electricidad como para calefaccionar un parque industrial cercano.

A su vez, la planta en Utashinai , que también se inauguró en el año 2002, procesa actualmente 300 toneladas diarias de desechos municipales sólidos y genera 7,9MWh de electricidad de los cuales 4,3 MWh se venden a la red eléctrica.

En Israel, está cerca de entrar en operación comercial una instalación de demostración. En los Estados Unidos, GeoPlasma en el estado de Atlanta, está fabricando una planta que procesará hasta 1000 toneladas diarias de basura y generará 67MWh diarios de los cuales 33MWh serán de generación neta. El costo de la planta se estima entre 60 y 100 millones de dólares.

Una vista del convertidor de plasma de la compañía Startech. Foto: Gentileza Startech
 

GeoPlasma creó un innovador diseño modular con la intención de agrandar la planta hasta procesar 3000 toneladas de basura dentro de los próximos años. Otras empresas pioneras especializadas en este tipo de plantas son Startech , Recovered Energy , y Plasco Energy Group .

Como toda nueva tecnología, la lista de desafíos a superar es larga. Lograr generar más energía de la que se consume no siempre es fácil y sobre todo es clave lograr rentabilidad con la venta de electricidad a la red y la venta de escoria en todas sus formas. A su vez, otros desechos se pueden utilizarse para fabricar ladrillos y la lana de roca emplearse como aislante.

El proceso de tratamiento de residuos sólidos según la compañía Plasco Energy Group

La idea es conceptualmente maravillosa. Es importante destacar que el reciclado sigue siendo la alternativa más sustentable y la idea no es justificar la generación de mayores cantidades de basura cuando estas plantas estén funcionando masivamente. La basura acumulada en la actualidad ya es inmensa y lograr transformarla en energía y materiales de construcción a gran escala sería muy positivo.

Estas plantas todavía generan proporcionalmente muy poca energía, pero esta tecnología es muy nueva y seguramente haya espacio para saltos cuánticos en mejorarla en el futuro. No olvidemos que hace pocos años una computadora ocupaba el espacio de una habitación entera.

Rodrigo Herrera Vegas es co-fundador de sustentator.org.

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