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118Boletn IIE, octubre-diciembre del 2003
Los rellenos sanitarios son en laactualidad la forma ms
utiliza-da para disponer la basura ennuestro pas. Cuando esto no
sehace, la basura termina tirada enlas calles, los bosques, o a la
ori-lla de las carreteras, con los con-secuentes impactos
ambientales.Actualmente existen millones detoneladas de basura
confinadasbajo el subsuelo nacional que, enmenor o mayor grado,
estn emi-tiendo gases a la atmsfera y l-quidos al subsuelo, y en
algunoscasos representan un riesgo po-tencial de incendio o
explosin.
La posibilidad tcnica de con-vertir estos gases (conocidos
ge-nricamente como biogs) enelectricidad est plenamente pro-bada;
la tecnologa para ello exis-te comercialmente, pero la prc-tica de
aplicarla en un determi-nado entorno socio-poltico-eco-nmico, no
est difundida ennuestro pas. Existen muchas ra-zones para ello, que
se describi-rn a lo largo de este trabajo.
Biogs de rellenos sanitariosBiogs de rellenos sanitariosBiogs de
rellenos sanitariosBiogs de rellenos sanitariosBiogs de rellenos
sanitarios
para produccin de electricidadpara produccin de electricidadpara
produccin de electricidadpara produccin de electricidadpara
produccin de electricidad
Jos L. Arvizu F. y Jorge M. Huacuz V.
Introduccin
Existen muchas maneras de eliminar los residuos slidos
municipales, pero slo unas pocas ayudan a tratarlos ydisponerlos
adecuadamente. Algunas de las formas para evitar los problemas que
ocasiona la basura son: no pro-ducindola, reciclndola en un 100%
creando un mercado ficticio donde su valor sea igual o mayor al
delproducto que le dio origen; en cualquier caso, estas
alternativas no son del todo prcticas. La basura tambin sepuede
incinerar, segregar, reciclar parcialmente o disponer en rellenos
sanitarios. De cualquier manera, la basurasiempre ha existido y
seguramente seguir existiendo.
Basura o energa?
La produccin diaria nacional de basura en el ao 2000 se estim en
84,200toneladas, de las cuales, slo el 53% (44,600 toneladas) se
depositaron en51 rellenos sanitarios ubicados en ciudades medias,
zonas metropolitanasy muy poco en localidades pequeas. Esto
representa un confinamientoanual en rellenos sanitarios de
16279,000 toneladas.
Con el biogs que ya produce la basura confinada en los ltimos
cin-co aos, sera posible soportar una capacidad de generacin
elctrica cer-cana a los 80 MW, e incorporar 16 MW adicionales con
la nueva basuraque, ao con ao, se estar acumulando en los rellenos
existentes. De estaforma, a lo largo de diez aos la capacidad total
de generacin elctricapodra ascender a 240 MW.
En el caso de que toda la basura actualmente producida fuera
confina-da en rellenos sanitarios, la capacidad de generacin
elctrica por mediodel biogs resultante podra llegar a los 400 MW
para todo el pas. Con-forme la poblacin y la economa del pas vayan
creciendo, esta capaci-dad podr tambin ir en aumento.
Lamentablemente, excepto por unproyecto reciente de 8 MW en la
ciudad de Monterrey, el biogs produci-do en el pas no se aprovecha,
por lo que ms de 40 millones de toneladasequivalentes de CO2
terminan incorporndose anualmente a la atmsferacon las
implicaciones ambientales que conllevan: el metano tiene un
im-pacto equivalente a 21 veces el efecto invernadero producido por
el bixi-do de carbono.
La dimensin ambiental
El metano es uno de los constituyentes principales al inventario
mundialde gases con efecto invernadero (GEI) a los cuales se
atribuye en granmedida el cambio de clima observado en nuestro
planeta. En Mxico, laaportacin de este gas al inventario nacional
de emisiones es la segunda enimportancia con un 23%; detrs del
bixido de carbono que proviene,principalmente, de la quema de
combustibles fsiles y que contribuyecon el 75%. Las principales
fuentes de metano a nivel mundial son: laganadera, el cultivo del
arroz, las minas de carbn, los rellenos sanita-
En el IIE las actividades en tornoa la generacin de electricidad
conbiogs de rellenos sanitarios inicia-ron en 1991.
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119Aplicaciones tecnolgicas
rios, la quema de biomasa, las fuentes de suministro de
combustibles fsi-les y el venteo en las plantas procesadoras de
hidrocarburos. Su distribu-cin global en 1994 se muestra en la
Figura 1.
Para dar seguimiento a los acuerdos derivados del Protocolo de
Kyoto,las naciones comprometidas a reducir sus emisiones de GEI
establecieronel Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL) y han creado
instrumentoscomo el Mercado de Bonos de Carbono. Los proyectos de
captura demetano y su conversin a electricidad, son idneos para
tales mecanis-mos. Las emisiones actuales en Mxico pueden ser
negociadas con unvalor que en el mercado internacional supera los
cincuenta millones dedlares anuales, con lo que podra financiarse
la capacidad de generacincorrespondiente. Sin embargo, para que
esto sea posible deben establecer-se las reglas que den seguridad a
las inversiones. De igual modo, se debevalidar la informacin que
sustenta las cifras anteriores y establecer losprogramas
correspondientes para laejecucin de los proyectos.
El proceso de generacin
El metano representa un poco ms del50% de los gases que
constituyen elbiogs, lo que hace a ste un combus-tible con buenas
caractersticas paraser usado en turbinas o mquinas decombustin
interna que accionen ge-neradores elctricos.
El proceso de generacin comien-za con la extraccin del biogs a
tra-vs de pozos verticales perforados entoda la profundidad del
relleno sani-
tario. Mediante una red superfi-cial de tuberas, el biogs es
con-ducido hasta una estacin en don-de se le quita la humedad y
otrassubstancias indeseables, a fin detener una combustin limpia
yeficiente. Este proceso se mues-tra esquemticamente en la Figu-ra
2.
La economa de generacincon el biogs de rellenos sanita-rios
depende fuertemente de lasinversiones que para ello debanhacerse.
Si el relleno ya existe, lasinversiones consideran la perfo-racin
de los pozos de extraccin,la construccin de la red de reco-leccin,
de la planta de tratamien-to del gas y del bloque de poten-cia. En
tales casos, los costos degeneracin se estiman entre tresy seis
centavos de dlar por kWh.Si el relleno no existe, la econo-ma del
proyecto debe analizarsetanto desde el punto de vista elc-trico
como desde el punto de vis-ta ambiental.
.Marco normativo
La Ley de Proteccin al MedioAmbiente y la Ley del ServicioPblico
de Energa Elctricaconstituyen el marco legal actualpara este tipo
de proyectos, puesestablecen la obligatoriedad depresentar un
estudio de impactoambiental y definen los esquemas
Figura 1. Emisiones mundiales de metano por fuente en 1994
(Marlan et.al, CDIAC, 2003).
Figura 2. Esquema de generacin de electricidad en un relle-
no sanitario
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120Boletn IIE, octubre-diciembre del 2003
de negocio bajo los cuales es po-sible realizar estos proyectos,
res-pectivamente. Existe ya una nor-ma y un proyecto de norma
enmateria de construccin y ubica-cin de rellenos sanitarios,
peroninguna establece la obligacinde evitar las emisiones a la
atms-fera.
De acuerdo con este marconormativo, los gobiernos muni-cipales
son la autoridad respon-sable de la gestin de la basura.Pero esta
autoridad, por lo gene-ral, se encuentra lejos del nego-cio
elctrico y enfrenta un con-junto de problemas muy distin-tos. Sin
embargo, la autogenera-cin elctrica municipal se pre-senta como una
alternativa inte-resante para que los municipiosresuelvan varios de
estos proble-mas con un solo movimiento.
Biogs y electricidad en el
IIE
En el IIE las actividades en tornoa la generacin de
electricidadcon biogs de rellenos sanitariosiniciaron en 1991, con
un proyec-to para evaluar la factibilidad tc-nico-econmica de
generacincon el biogs producido en losrellenos sanitarios del
DistritoFederal (ver Figura 3). En ese aoexistan en el D.F. seis
sitiosclausurados y tres en operacin.Como parte del proyecto, se
ins-tal una planta piloto de 20 kWde capacidad de generacin
elc-trica, en colaboracin con Comi-sin Federal de
Electricidad,Compaa de Luz y Fuerza delCentro y el Departamento
delDistrito Federal. Paralelamente,se desarrollaron metodologas
delaboratorio para la evaluacinmetanognica de la basura, mo-delos
matemticos para predecirla produccin de gas y energa deacuerdo con
las caractersticas delos sitios, y tcnicas para adaptarmotores
diesel para operar con
biogs. En cinco de los sitios estudiados se identific un
potencial de 26MW, con costos de generacin entre 2 y 3 centavos de
dlar por kWh.
En 1995, se hicieron los estudios para estimar el potencial
energticodel relleno sanitario de Prados de la Montaa, ubicado en
Santa Fe en elDistrito Federal; y posteriormente, se hizo lo mismo
con el del rellenosanitario de Chiltepeque, en Puebla.
A partir del ao 2000 se inici una accin concertada con la
Secretarade Energa (Sener) para impulsar el desarrollo de esta
tecnologa y difun-dir su aplicacin en todo el pas, al tiempo que se
identifican las barrerasque tpicamente impiden este desarrollo y se
proponen estrategias pararemoverlas. La informacin recabada indica
que en general podra tratar-se de plantas de generacin
relativamente pequeas (de 20 MW o menoscada una), muy adecuadas
para el autoabastecimiento elctrico municipalo la pequea
generacin.
El plan piloto IIE-Sener
Las acciones concertadas con la Sener persiguen los siguientes
objetivos: Promover la instalacin y operacin de una planta
demostrativa con
capacidad para generar al menos 1 MW de electricidad con el
biogsde un relleno sanitario municipal.
Identificar las barreras que han impedido el uso de esta
tecnologa ennuestro pas y proponer acciones para removerlas.
Difundir los resultados del proyecto, a fin de que la
experiencia puedamultiplicarse.
Para alcanzar estos objetivos, primero se realiz un estudio que
iden-tificara aquellos municipios con potencial para la ejecucin
del proyecto.Entre los criterios utilizados con este propsito se
incluy el nmero dehabitantes, la cantidad de basura producida, los
esquemas existentes parael manejo de la basura, las dimensiones y
la edad de los rellenos, y lascaractersticas constructivas del
relleno. Se encuestaron 17 municipios conciudades de tamao medio
(poblacin cercana a un milln de habitantes),de los cuales cinco
fueron seleccionados para la siguiente etapa:Aguascalientes,
Acapulco, Puebla, Tlalnepantla y Zapopan.
Paralelamente, se estudiaron los esquemas prcticos para que los
mu-nicipios y los inversionistas pudieran formar una sociedad de
autoabaste-
Figura 3. Planta piloto en Santa Cruz Meyehualco, D.F.,
1991.
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121Aplicaciones tecnolgicas
cimiento de acuerdo al marco legal vigente. Para ello, se
contactaroninversionistas y empresarios interesados en formar dicha
sociedad. Ade-ms, se efectuaron los estudios de prefactibilidad
para cada uno de loscinco casos y se encontraron buenos mrgenes de
rentabilidad. Sin em-bargo, hasta el momento en que se escriba este
artculo, ninguno de losproyectos se haba materializado.
Lecciones aprendidas
El ejercicio arroj importantes lecciones. Solamente en el caso
deAguascalientes fue posible efectuar las pruebas de extraccin de
gas, nece-sarias para validar los estudios de prefactibilidad; en
el resto de los casos lafalta de financiamiento impidi esta
actividad. En algunos casos, esta li-mitacin se conjug con la
resistencia de las empresas concesionarias delos rellenos a
modificar su esquema de concesin para permitir la genera-cin de
electricidad; en otros, el cambio de autoridades municipales
fuemotivo para que el proyecto se detuviera.
El ejercicio tambin identific las principales barreras que han
impe-dido la aplicacin de esta tecnologa en nuestro pas, las cuales
se resumende la siguiente manera: Limitados tiempos polticos y de
gestin de los gobiernos municipa-
les. Falta de leyes de proteccin al medio ambiente en materia de
emisio-
nes de rellenos sanitarios. Desconocimiento de las oportunidades
y beneficios de la generacin
elctrica con el biogs de los rellenos sanitarios. Poca claridad
en los esquemas de asociacin entre los municipios y
los inversionistas privados para formar sociedades de
autogeneracin,y falta de incentivos para propiciar su
asociacin.
Poco financiamiento para efectuar los estudios de preinversin.
Informacin limitada sobre la cantidad y caractersticas de los
relle-
nos sanitarios y sitios de disposicin final en nuestro pas.
Resistencia de empresas concesionarias que operan los rellenos
sani-
tarios. Complicada tramitologa para formalizacin de los
proyectos. Incertidumbre de los inversionistas para recuperar su
capital. Falta de un programa oficial que facilite la implantacin
de los pro-
yectos.
Difusin
Para difundir los resultados del proyecto se realiz el Primer
ColoquioInternacional sobre la conversin a electricidad del gas
producido en losrellenos sanitarios en Mxico. ste se efectu en
octubre del ao 2002, enAguascalientes, en colaboracin con las
autoridades del H. Ayuntamien-to de esa ciudad, con el apoyo de la
Secretara de Energa y de las autori-dades del IIE.
Al coloquio asistieron ms de 150 delegados, procedentes de
EstadosUnidos, Canad, Espaa, Reino Unido y Colombia; funcionarios
de mu-nicipios de gran parte del pas; as como de organismos
nacionales e inter-nacionales, como la Sener, Banobras, la Comisin
Reguladora de Ener-ga, la Comisin Nacional para el Ahorro de
Energa, la Secretara deDesarrollo Social (Sedesol), el Gobierno del
Distrito Federal, el BancoMundial, las agencias norteamericanas
para la Proteccin Ambiental y
para el Desarrollo Internacio-nal. Tambin asistieron
repre-sentantes de la Embajada de Ca-nad en Mxico y de empresasdel
ramo, como GrupoGuascor de Espaa, Organics yEnvirogas del Reino
Unido,Conestooga y Americompassde Canad, Ingeniera y Desa-rrollo
Sustentable S.A. deC.V., el Sistema Metropolita-no de Procesamiento
de Dese-chos Slidos de Monterrey, yBioelctrica de Monterrey,
em-presa constituida para realizarel primer proyecto en Mxicode
generacin con biogs de unrelleno sanitario, el cual se des-cribir
ms adelante.
Entre las conclusiones msimportantes de este evento des-tacan
las siguientes: El uso energtico de los resi-
duos slidos municipalespuede ayudar a mitigar pro-blemas
ambientales, contri-buye al suministro elctrico,y abre nuevas
oportunidadesde participacin del sectorprivado en la generacin
deelectricidad.
Este nicho presenta a su vezbarreras de orden institucio-nal,
poltico y econmicoque deben ser removidas parafacilitar el
desarrollo de losproyectos.
Durante los ltimos diezaos en Mxico se ha inten-tado, con poco
xito, desarro-llar proyectos de generacincon residuos slidos
munici-pales, debido a las distintasbarreras existentes.
La remocin de barreras re-quiere de estrategias y esque-mas
innovadores, como lomuestran proyectos actual-mente en desarrollo
que seperfilan como los primerosejemplos de xito.
Las perspectivas para el des-pliegue de la tecnologa en mag-
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122Boletn IIE, octubre-diciembre del 2003
nitud nacional se complican porlos siguientes factores: La poca
informacin sobre
las caractersticas de los relle-nos existentes.
La falta de valorizacin de losrellenos como fuente de
ener-ga.
La carencia de un esquema deincentivos que aliente
nuevosproyectos.
Un marco programticoapropiado que promueva yfacilite su
desarrollo.
Marcos, legislativo yregulatorio, adecuados a lascaractersticas
de este recur-so.
Por otro lado, hay factoresque alientan el desarrollo de
estetipo de proyectos; por ejemplo,la existencia de instituciones
p-blicas y privadas comprometidascon la implantacin de la
tecno-loga. Adems del inters mani-fiesto de autoridades
municipalespor resolver, mediante laautogeneracin elctrica, la
pro-blemtica dual representada porlos residuos slidos urbanos y
loscargos por electricidad para ser-vicios pblicos.
El proyecto Monterrey
Naci como un proyecto demos-trativo promovido por la Sedesolpara
la captura y destruccin delas emisiones de metano del re-lleno
sanitario de Salinas Victo-ria, Nuevo Len, donde se depo-sita la
basura de los municipiosconurbados con la ciudad de
Monterrey. Es el primer proyecto de generacin de electricidad
con biogsde un relleno sanitario en Mxico y Latinoamrica, tiene una
capacidadnominal de ocho MW y fue inaugurado el 22 de septiembre de
2003.
El proyecto se hizo acreedor a un financiamiento de cinco
millonesde dlares por parte del fondo mundial para el medio
ambiente (GEF,por sus siglas en Ingls) gestionado a travs del Banco
Mundial. El objeti-vo de esta subvencin es cubrir los costos
incrementales que representa laintroduccin de una nueva tecnologa y
ayudar a remover algunas de lasbarreras mencionadas
anteriormente.
Se trata de un proyecto de autoabastecimiento elctrico, donde el
or-ganismo operador del relleno sanitario (SIMEPRODE) y la
empresaBioelctrica de Monterrey (conformada por un consorcio
mexicano-in-gls-costarricense) constituyen la sociedad de
autogeneracin junto conlas empresas consumidoras de la energa,
entre ellas la empresa de agua ydrenaje de la ciudad de
Monterrey.
Este proyecto es un buen ejemplo de lo que puede lograrse en el
pas;y se espera que sea un escaparate de los beneficios energticos,
ecolgicos,econmicos y sociales de la tecnologa (Segovia, 2002).
Comentarios finales
Las experiencias en la generacin elctrica con biogs de rellenos
sanita-rios en Mxico son apenas incipientes; pero los resultados,
alentadores.Es poco probable que las condiciones financieras
favorables del primerproyecto se repitan en proyectos subsecuentes.
Pero es de esperarse queotras barreras, tales como la falta de
informacin sobre la viabilidad tc-nica del proceso y sus
caractersticas operativas, sean removidas con laprimera experiencia
descrita en la seccin anterior.
Sin embargo, an queda mucho por hacer: la Gerencia de EnergasNo
Convencionales del IIE ha sido un elemento catalizador de los
esfuer-zos de muchos actores, incluyendo instituciones pblicas y
privadas, or-ganismos nacionales e internacionales y empresas e
inversionistas del sec-tor privado; pues logr incorporar la
tecnologa a la cartera de ofertaenergtica de este pas. Se espera
que esta labor contine.
Por lo pronto, ya se organiza el Segundo Coloquio para el
aprovecha-miento de la basura como fuente de energa en Mxico, que
abarcar otrosprocesos distintos del uso de biogs. La oportunidad es
propicia para atraercapitales frescos al sector elctrico,
desarrollar nuevas formas del negocioelctrico, fomentar la creacin
de nuevas empresas y mitigar uno de losproblemas ambientales ms
serios que ensucian el rostro del pas: la basura.
Bibliografa
Arvizu Fernndez, Jos Luis. Energa a partir de la basura en:
Boletn IIE,Vol. 21, Nm. 6, 1997, p. 273-280.
Arvizu Fernndez, Jos Luis. Los Principales Pases Emisores,
EmisionesHistricas, libro sobre cambio climtico, por publicar.
Arvizu Fernndez, Jos Luis; Romero T., Hiplito y Jorge M. Huacuaz
V.Evaluacin Energtica del Relleno Sanitario de Metepec, Mxico,
reporteIIE/01/14/12447/I006/F/DC, julio 2003.
Semarnat/INE. Segundo Inventario de Emisiones de Gases Efecto
Inverna-dero 1994-1998, Tercera Comunicacin, Mxico, octubre
2000.
Huacuz Villamar, Jorge M. Comentarios y conclusiones del Primer
Coloquio
Existe ya una norma y un proyec-to de norma en materia de
cons-truccin y ubicacin de rellenossanitarios, pero ninguna
establecela obligacin de evitar las emisio-nes a la atmsfera.
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123Aplicaciones tecnolgicas
Internacional sobre la conversin a electricidad del gasproducido
en los rellenos sanitarios en Mxico, ITESM,Aguascalientes, octubre
2002.
Segovia Garca, Carlos G. Proyecto GEF-Banco Mun-dial en
Monterrey en: Memorias Primer Coloquio Inter-nacional sobre la
conversin a electricidad del gas pro-ducido en rellenos sanitarios
en Mxico, ITESM,Aguascalientes, octubre 2002.
Jorge M. Huacuz Villamar
Ver currculum en la pg. 117.
Jos Luis Arvizu Fernndez
Ingeniero qumico por la Universidad Nacional Autno-ma de Mxico
(1979). Desde 1983 colabora con el IIEdonde se ha desempeado como
investigador y jefe deproyecto en los desarrollos de su
especialidad: Biogs,biomasa y bioenerga.
Ha participado en conferencias en diversos congre-sos nacionales
y extranjeros; es autor de mltiples art-culos y dirigi varias tesis
de licenciatura. Fue Investi-gador Nacional por Sistema Nacional de
Investigado-res en el periodo de 1992 a
[email protected]
