Desarrollo de Proyectos MDL en Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales

7/21/2019 Desarrollo de Proyectos MDL en Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales

1/103

Desarrollo deproyectos MDL enplantas detratamiento deaguas residuales

Daniel A. Nolasco

Banco

Interamericanode Desarrollo

Sector deInfraestructura yMedio Ambiente

NOTA TCNICA

No. 116


2/103


3/103

Desarrollo de proyectosMDL en plantas de

tratamiento de aguasresiduales

Daniel A. Nolasco

Banco Interamericano de Desarrollo

2010


4/103

Esta Nota Tcnica forma parte de los productos de conocimiento generados por laIniciativa de Agua y Saneamiento, aprobada por el Directorio del BancoInteramericano de Desarrollo en Mayo del 2007. Su implementacin es llevada acabo por la Divisin de Agua y Saneamiento (INE/WSA) a cargo del Sr. FedericoBasaes.

La Nota Tcnica fue dirigida por Rodrigo Riquelme, y cont con el apoyo deHoracio Terraza, Camilo Garzn y Fernando Bretas, todos de INE/WSA.

Banco Interamericano de Desarrollo, 2010

www.iadb.org

Las Notas tcnicas abarcan una amplia gama de

prcticas ptimas, evaluaciones de proyectos, lecciones

aprendidas, estudios de casos, notas metodolgicas y otrosdocumentos de carcter tcnico. La informacin y lasopiniones que se presentan en estas publicaciones sonexclusivamente del autor y no expresan ni implican el avaldel Banco Interamericano de Desarrollo, de su DirectorioEjecutivo ni de los pases que representan.


5/103

Contenido

1 Introduccin ............................................................................................................... 1 1.1 Objetivo y organizacin del documento ................................................................ .. 1

1.2 El Panel Intergubernamental de Cambio Climtico................................................ . 21.3 El Protocolo de Kioto .............................................................................................. 3

1.4 Mecanismo de Desarrollo Limpio ........................................................................... 4

1.5 Condiciones necesarias para implementar un proyecto MDL ................................. 5

1.6 Ciclo del proyecto MDL ......................................................................................... . 6

1.6.1 Participantes ..................................................................................................... 7

1.6.2 Etapas del ciclo de proyectos MDL .............................................. .................... 9

1.7 Metodologas aprobadas .............................................................. .......................... 112 Procesos de tratamiento de aguas residuales y generacin de GEI ......................................................................................................... 13

2.1 Tratamiento biolgico de aguas residuales ............................................................ 13

2.2 Emisiones de GEI en plantas de tratamiento ....................................... .................. 16

2.2.1 Emisin de metano ............................................................... .......................... 16

2.2.2 Emisin de xido nitroso ................................................................................ 18

2.2.3 Consumo de energa ............................................................ ........................... 212.3 Generacin de energa ........................................................................................... 24

2.4 Caractersticas particulares de las unidades de tratamiento ms comunes ............ 26

2.4.1 Lagunas de tratamiento ............................................... .................................... 26

2.4.2 Lodos activados ...................................................................................... ........ 30

2.4.3 Reactores anaerbicos ......................................................... ........................... 32

2.5 Manejo de lodos y emisin de GEI ...................................................... .................. 35

2.5.1 Concepto .................................................... .................................................... . 352.5.2 Manejo de lodos dentro de la PTAR ................................... ........................... 35

3 Procesos de captacin y utilizacin de metano ....................................................... 42 3.1 Generacin de biogs ................................................. ............................................ 42

3.2 Acumulacin ..................................................... ..................................................... 42


6/103

3.3 Captacin ............................................................................................................... 43

3.4 Conduccin ................................................................................. ........................... 43

3.5 Condensacin .................................................... .................................................... . 44

3.6 Remocin de cido sulfhdrico ................................................... ........................... 45

3.7 Uso final del biogs ............................................................................................... 46

3.8 Impactos ambientales de la captacin y utilizacin de biogs ............................... 47

4 Mtodos de clculo de reduccin de emisiones ....................................................... 48 4.1 Componentes del clculo de reduccin de emisiones ............................................ 48

4.2 Clculo de reduccin de emisiones ...................................................... .................. 50

5 Lineamientos para un anlisis costo-beneficio ....................................................... 51 5.1 Consideraciones generales ..................................................................................... 51

5.2 Costos de evaluacin y diseo del proyecto .......................................................... 52

5.3 Costos de transaccin ................................................. ............................................ 52

5.4 Costos de inversin inicial, operacin y mantenimiento ....................................... 54

5.5 Beneficios por la venta de CER ............................................................................. 55

5.6 Beneficios por ahorro de energa ........................................................................... 56

5.7 Beneficios socio-ambientales...................................................... ........................... 57

5.8 Alternativas para reducir costos en proyectos pequeos ............................... ........ 57

6 Lineamientos para un anlisis de pre-factibilidad de proyectos MDL ............................................................................................................ 61

6.1 Anlisis de la lnea de base .................................................................................... 61

6.2 Definicin de las posibles alternativas ................................................. .................. 63

6.3 Clculo de reduccin de emisiones y costos asociados ........................................ . 63

6.4 Casos de aplicacin .................................................... ............................................ 63

6.4.1 Caso 1 .................................................................................. ........................... 63

6.4.2 Caso 2 .................................................................................. ........................... 71

6.4.3 Caso 3 .................................................................................. ........................... 76

6.4.4 Cuadro comparativo ....................................................................................... 79

6.5 Comentario .............................................. ....................................................... ........ 80

7 Experiencias en proyectos MDL en plantas de tratamiento ................................. 82


7/103

8 Bibliografa ................................................................................................................ 83 ANEXO I ....................................................................................... ................................... 85

ANEXO II ................................................. ...................................................... .................. 88


8/103

Siglas y acrnimos

AM Metodologas aprobadas

BE Emisiones de base

BioCF Fondo del Biocarbono

CDCF Fondo del carbono para el desarrollo comunitario

CER Certificados de reduccin de emisiones

CH4 Metano

CO Monxido de carbono

COP Conferencia de las partes

CO2 Dixido de carbono

CO2e Dixido de carbono equivalente

CPA Proyectos individuales

DNA Autoridad nacional designada

DOE Entidades operacionales designadas

DQO Demanda qumica de oxgeno

ESG Eficiencia del sistema generador

GEI Gases de efecto invernadero

H2 Hidrgeno

H2S Sulfuro de hidrgeno

HDPE Polietileno de alta densidad

IPCC Panel Intergubernamental de Cambio Climtico

MCF Factor de correccin de metano

MDL Mecanismo de desarrollo limpio


9/103

N2 Nitrgeno

NO2 Nitrito

NO3 Nitrato

N2O xido nitroso

O2 Oxgeno

PCF Fondo tipo para reducir las emisiones de carbono

PDD Documento de diseo del proyecto

p.e. Poblador equivalente

PE Emisiones del proyecto

PIN Nota de identificacin del proyecto

PoA Programtico MDL

PTAR Plantas de tratamiento de aguas residuales

UNEP Programa Medioambiental de las Naciones Unidas

UNFCCC Convencin Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climtico

WMO Organizacin Meteorolgica Mundial


10/103

1

1 Introduccin

1.1 Objetivo y organizacin del documento

La presente nota tcnica tiene el objetivo de difundir los conocimientos que existen en elmbito del tratamiento de aguas residuales con respecto a la emisin de gases de efectoinvernadero (GEI), la posibilidad de reducir dichas emisiones para generar bonos decarbono y el potencial de generacin de energa que presentan algunos sistemas detratamiento.

Al implementar un proyecto que reduzca emisiones de GEI y/o el uso de una fuentede energa basada en combustibles fsiles (que por lo tanto emite GEI), existe la posibilidad

de generar los llamados bonos de carbono, los cuales despus pueden ser vendidos a partes interesadas que los necesiten para as poder contabilizar dicha reduccin deemisiones de GEI como propias.

Luego de una breve contextualizacin de la situacin actual de este tipo de proyectos en el mundo, en especial en Amrica Latina y el Caribe, y una introduccin alorigen y caractersticas principales de los proyectos de Mecanismo de Desarrollo Limpio(MDL), se realiza una revisin de las unidades de tratamiento de aguas residuales msutilizadas y su relacin con la emisin de GEI y consumo y generacin de energa.

A continuacin se detallan los procesos de captacin y utilizacin de metano (gasgenerado en sistemas de tratamiento anaerbicos), desde la generacin del gas hasta su usofinal, y se describen las tecnologas disponibles. Asimismo, se detalla el ciclo que debecumplir un proyecto MDL desde la concepcin del mismo hasta la implementacin ygeneracin de bonos de carbono.

En el captulo posterior, se describen los costos y beneficios asociados a proyectosde reduccin de emisiones de GEI durante todo el ciclo MDL, considerando, entre otros,

los costos de evaluacin y diseo, costos de transaccin y beneficios por venta de bonos decarbono y generacin de energa. Tambin se describen los lineamientos generales conrespecto a la evaluacin de prefactibilidad de un proyecto MDL.

Por ltimo, se presentan ejemplos de proyectos MDL implementados en el mundomediante un cuadro comparativo que considera lnea de base, descripcin del proyecto


11/103

2

implementado, cantidad de efluente tratado, metodologas aplicadas, energa generada einversin requerida.

La presente nota tcnica concluye con un captulo con bibliografa de consulta y tresanexos donde se detallan las metodologas aprobadas para proyectos MDL y se describenlos pasos a seguir, junto con las frmulas utilizadas para el clculo de reducciones deemisiones.

1.2 El Panel Intergubernamental de Cambio ClimticoEl Panel Intergubernamental de CambioClimtico (IPCC) fue creado en 1989 porla Organizacin Meteorolgica Mundial

(WMO) y el Programa Medioambiental delas Naciones Unidas (UNEP), con elobjetivo de proveer a los gobiernos delmundo informacin cientfica sobre elcambio climtico, sus consecuenciasambientales, sociales y econmicas yofrecer posibles estrategias de mitigacin.

El IPCC est formado por cientficos de todo el mundo y constantemente revisa yevala informacin producida mundialmente, relacionada con el entendimiento del cambioclimtico y sus consecuencias.

Cuadro 1.1

GEIPotencial de

calentamientoglobal

Dixido de carbono (CO2) 1

Metano (CH4) 21xido nitroso (N2O) 310

Perfluorocarbonos (PFCs) 6.500 9.200

Hidrofluorocarbonos (HCFs) 140 11.700

Hexafluoruro de azufre (SF6) 23.900

p. ej.: 1.000 tCH 4 x 21 = 21.000 tCO 2e

Los gases de efecto invernadero (GEI) poseen la propiedad de dejar pasar la radiacinen el espectro visible y ultravioleta (emitida por el sol) y absorber parte de la radiacininfrarroja (emitida por la Tierra). Al aumentarsu concentracin en la atmosfera debido a lasactividades antropognicas que los emiten,generan un cambio en el balance energtico dela Tierra. La atmosfera aumenta la capacidadde atrapar el calor emitido por la Tierra,calentndose.

Cada GEI tiene distinta capacidad paraabsorber la radiacin infrarroja emitida por la tierra, la cual le otorga suPotencial de Calentamiento Globalespecfico. Esta caracterstica se mide enrelacin con la capacidad del dixido decarbono. De esta forma se obtiene unaunidad de cuantificacin de GEIllamada dixido de carbonoequivalente (CO2e).


12/103

3

1.3 El Protocolo de KiotoEn el ao 1994 entr en vigencia la Convencin Marco de las Naciones Unidas sobre elCambio Climtico (UNFCCC), la cual constituye un tratado internacional (actualmenteratificado por 192 pases) creado con el objetivo de analizar las posibles formas de reducirel calentamiento global. En 1997, con base en esta convencin, surgi el Protocolo deKioto, con metas ms concretas y medidas jurdicamente vinculantes.

Bajo este tratado, los pases desarrollados que lo firman (pases Anexo I, cuadro 1)se comprometen a reducir, para el periodo 2008-2012, sus emisiones de gases de efectoinvernadero en aproximadamente 5% por debajo de sus niveles en el ao 1990.

Basndose en el hecho de que una reduccin en la emisin de GEI tiene el mismoefecto sobre el calentamiento global independientemente de la ubicacin donde sta ocurra,

el Protocolo de Kioto incluye tres mecanismos de flexibilizacin para cumplir sus metas dereduccin de GEI:

Comercio de emisiones (entre partesdentro de un mismo pasdesarrollado).

Implementacin Conjunta (acuerdoentre dos pases desarrollados).

Mecanismo de Desarrollo Limpio(acuerdo entre un pas desarrolladoy uno en vas de desarrollo).

Esta nota tcnica est enfocada en elMecanismo de Desarrollo Limpio (MDL),dado que ste es el mecanismo que aplicaen pases en vas de desarrollo, y tiene elobjetivo de difundir las oportunidades queexisten dentro del campo del tratamiento deaguas residuales en relacin con:

Protocolo de Kioto

- Establece metas concretas y jurdicamente vinculantes con respectoa la reduccin de GEI de los pases quelo firman.

- Propone mecanismos de flexibilizacin:

Mecanismo de Desarrollo Limpio(MDL).

Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL)

- Un pas en vas de desarrollo reduceemisiones para luego vender losCertificados de Reduccin deEmisiones a pases que secomprometieron a reducir, para que stelas contabilice como propias.

- 1.631 proyectos en Latinoamrica (26%del total mundial).

- 28% de ellos sobre manejo ydisposicin de residuos y agricultura.

- En Latinoamrica se generaron bonos por 40 M tCO2e.


13/103

4

La generacin de bonos de carbono (o Certificados de Reduccin de Emisiones) atravs de proyectos MDL; y,

El potencial de aprovechamiento energtico que presenta el biogs generado enciertos sistemas de tratamiento de aguas residuales.

1.4 Mecanismo de Desarrollo LimpioAl implementar (a travs del MDL) un determinado proyecto que reduzca emisiones deGEI, se generan Certificados de Reduccin de Emisiones (CER) que pueden ser vendidos a partes interesadas pertenecientes a pases (Anexo I) para que stas puedan contabilizarloscomo reducciones propias.

Dentro del Protocolo de Kioto, los proyectos MDL son clasificados en distintos

mbitos sectoriales. Dos mbitos sectoriales incluyen acti vidades relacionadas altratamiento de efluentes:

mbito 13: Manejo y disposicin de residuos; y,

mbito 15: Agricultura.Hasta mayo de 2009 haban sido registrados un total de 1.631 proyectos MDL, de los

cuales 455 pertenecan a estos dos mbitos (28% del total).1 A nivel mundial, 26% de los proyectos MDL se registraron en Amrica Latina y el

Caribe, y generaron Certificados de Reduccin de Emisiones por ms de 40 millones detCO2e (16% del total de CER emitidos).2

Se estima que 6,7% de los GEI emitidos a la atmosfera por actividadesantropognicas provienen del tratamiento de efluentes (incluyendo efluentes industriales,ganaderos y domsticos).3

La eventual generacin de bonos de carbono y la posibilidad de recuperacin deenerga constituyen un incentivo en el desarrollo e implementacin de tecnologas detratamiento de efluentes que permitan la generacin, captura y aprovechamiento energticode biogs (gas generado en sistemas anaerbicos de tratamiento de aguas residuales).

1 Vase .2 IGES CDM Project Database: .3 World Resources Institute, 2000. Navigating Numbers - GHG Data andInternational Climate Policy.


14/103

5

1.5 Condiciones necesarias para implementar un proyecto MDL

Para calificar como MDL, los proyectos deben cumplir una serie de caractersticas.Primero, debe ser demostrado que contribuye con la reduccin de emisin de GEI ms allde la lnea de base (ver grfico 1.1). Esta condicin, llamada adicionalidad, consiste endemostrar que el proyecto no se hubiera llevado a cabo en ausencia de los fondos provistos por la venta de bonos, debido a alguna de las siguientes barreras:4

Barrera de inversin: una alternativa con mayor emisin de GEI hubiera resultadoms econmica;

Barrera tecnolgica: existe una alternativa con tecnologa menos avanzada (y, por lotanto, con mayor emisin de GEI) que conlleva un riesgo menor, debido a laincertidumbre del performance y/o la baja participacin en el mercado de la nuevatecnologa propuesta por el proyecto;

Barrera debida a la prctica usual (business-as-usual ): la prctica usual y/o las polticas locales resultaran en una tecnologa con mayores emisiones;

Otras barreras: p. ej. barreras institucionales, informacin limitada, recursos degestin, capacidad para absorber nuevas tecnologas o capacidad de organizacin,hubieran resultado en mayores emisiones.

4 En la pgina web de la UNFCCC se encuentra disponible el documento Tool for the demonstration andassessment of additionality (Herramienta para evaluar y demostrar la adicionalidad de un proyecto MDL) .

Condiciones bsicas para un proyectoMDL:

- Reduce emisiones de GEI ms all de lalnea de base (adicionalidad).

- No forzado por regulaciones locales.- Contribuye al desarrollo sustentable de la

regin donde se implementa.


15/103

6

Grfico 1.1Emisin de GEI en el tiempo

En el grfico 1.1 se observa cmo, a pesar de que en ambas proyecciones (escenariosde base y proyecto) las emisiones aumentan con el tiempo (producto del aumento de la poblacin), en el escenario que considera la implementacin de un proyecto de reduccinde emisiones de GEI este aumento es marcadamente menor. La reduccin de emisiones encualquier punto del tiempo est determinada por la diferencia entre estas dos proyecciones.

Otras condiciones que debe cumplir un proyecto MDL son:

El proyecto no debe ser forzado por regulaciones locales; y,

El proyecto debe contribuir al desarrollo sustentable de la regin donde seimplementa.

1.6 Ciclo del proyecto MDLCon el fin de generar bonos de carbono dentro del marco del Protocolo de Kioto enLatinoamrica, un proyecto de reduccin de GEI debe ser implementado segn elmecanismo MDL. Para esto, el proyecto debe pasar por una serie de etapas, desde suconcepcin hasta su verificacin, y la consiguiente emisin de bonos.

En esta seccin se presentan y describen los participantes y etapas del ciclo MDL anivel nacional e internacional.


16/103

7

1.6.1 Participantes

Todos los proyectos en el Mecanismode Desarrollo Limpio requieren laaprobacin del pas husped donde sedesarrollar el proyecto (esto se realizaen la Instancia Nacional) y tambinrequieren la aprobacin de la Junta Ejecutiva del MDL (parte que se lleva a cabo en laInstancia Internacional).

En la instancia nacional participan:

El proponente del proyecto:Puede ser una persona fsica, empresa privada oagencia estatal; y,

La Autoridad NacionalDesignada (DNA):5 Tiene eldeber de evaluar el proyectoen cuestin.

En la instancia internacional del ciclode un proyecto MDL participan lassiguientes partes:

Junta Ejecutiva del MDL:6

Integrada por 10 miembrostitulares y 10 alternos querepresentan las distintasdivisiones regionales y lasPartes Anexo I y No Anexo I(pases en vas de desarrolloque ratificaron el protocolo pero no tienen compromiso dereduccin de GEI). Se encarga

5 En la siguiente seccin del sitio web de la UNFCCC puede encontrarse una lista actualizada de todas lasDNA registradas y sus datos de contacto: .6 En la siguiente seccin del sitio web de la UNFCCC puede encontrarse una lista actualizada de losmiembros de la Junta Ejecutiva: .

Ciclo de proyecto MDL

- El proyecto debe cumplir el ciclo MDL para poder generar bonos de carbono por

la reduccin de GEI lograda (ver grfico1.2, pg. 11).

Participantes del ciclo MDL

- Instancia nacional:o Proponente del proyecto.o Autoridad nacional designada para

gestionar los proyectos MDL.- Instancia internacional:

o Junta ejecutiva del MDL (supervisoradel mecanismo MDL).

o Entidades operacionales designadas.

o Partes interesadas (toda parte afectada por el proyecto, stakeholders ).o Corredores (intermediarios que

compran y venden CER).o Consultores (diseo y evaluacin de

proyecto, y asistencia general en elciclo MDL).

o Compradores de CER (gobiernos oempresas que necesitan CER).

o Estudios jurdicos (contratos compra-venta de CER, entre otras cosas).

o Bancos y entidades financieras(financian proyectos MDL).


17/103

8

de supervisar el Mecanismo para un Desarrollo Limpio bajo la autoridad y gua dela Conferencia de las Partes (COP).

Entidades Operacionales Designadas (DOE):7 Son certificadores acreditados enel registro que la Junta Ejecutiva MDL cre para tal fin (por lo general se trata deconsultora y ONG). Realizan las etapas de validacin, verificacin o certificacinde los proyectos en el ciclo de proyectos MDL.

Partes interesadas: El trmino parte s interesadas se refiere al pblico en general,incluyendo a los individuos, grupos o comunidades que sean (o probablementesean) afectadas por la actividad del proyecto de mecanismo de desarrollo limpio propuesto. Debe publicarse en la pgina de Internet de la UNFCCC toda lainformacin del proyecto MDL que va a realizarse, sujeta a comentarios por las

partes interesadas. Corredores (brokers ): Son intermediarios que compran y venden CER. Algunas

veces pueden tambin brindar servicios de consultora.

Consultores: Los servicios que ellos ofrecen van desde la realizacin delDocumento de Diseo del Proyecto (PDD) (en el cual se establece la lnea base, secalcula la reduccin esperada y se establece un plan de monitoreo), trabajan con lasEntidades Operacionales Designadas (para que realicen la validacin, verificacin y

certificacin del proyecto) y buscan a aquellos interesados en comprar los CERgenerados por el proyecto.

Compradores de CER: Son gobiernos o empresas de los pases (Anexo I) quenecesitan comprar los CER para poder contabilizar como propia la reduccin deemisiones lograda por el proyecto.

Estudios jurdicos: Entre otras cosas, participan elaborando acuerdos de compra deCER.

Bancos y entidades financieras: Proporcionan prstamos y permiten utilizar comogaranta un acuerdo firmado de compra de CER; p. ej. el Banco Mundial administradiversos fondos que sirven para financiar proyectos MDL de distinto tipo alrededordel mundo (Fondo del carbono para el desarrollo comunitario CDCF , Fondo tipo

7 En la siguiente seccin del sitio web de la UNFCCC puede encontrarse una lista actualizada de todas lasDOE acreditadas y sus datos de contacto: .


18/103

9

para reducir las emisiones de carbono PCF , Fondo del Biocarbono BioCF ,entre otros).

1.6.2 Etapas del ciclo de proyectos M DL

El ciclo de etapas que debe cumplir un proyecto MDL est compuesto por una instancianacional y otra internacional (grfico 1.2, pg. 11). En la primera se evala el proyectodesde el punto de vista de su contribucin al desarrollo sustentable del pas. En la segundase evala el proyecto desde el punto de vista de la contribucin del mismo a la mitigacinde los efectos del cambio climtico. Tanto la instancia nacional como la internacional estncompuestas por etapas que pueden ser o no secuenciales y continuas a lo largo del tiempo;se pueden realizar algunas de ellas en forma paralela.

Diseo del proyectoEn esta fase del proyecto, se recomienda comenzar por la elaboracin de una Nota deIdentificacin del Proyecto (PIN). La PIN debe incluir informacin preliminar sobre elcontenido del proyecto, el plan de financiamiento y la primera estimacin de reduccin deemisiones del proyecto. Este documento debe ser presentado ante la DNA para recibir una primera indicacin sobre la probabilidad de apoyo nacional al proyecto, mediante una Cartade Consentimiento o una Carta de No-Objecin.

Una vez obtenida la preaprobacin nacional, debe disearse el proyecto y obtenersefinanciamiento. A partir del proyecto diseado, debe realizarse un Documento de Diseodel Proyecto (PDD). Este documento debe incluir, entre otras cosas, el clculo del potencialde reduccin de GEI que presenta el proyecto, el cual debe realizarse utilizandometodologas aprobadas por la Junta Ejecutiva del MDL. Si no existe una metodologaaprobada para el caso especfico del proyecto en cuestin, puede proponerse una nuevametodologa que se adapte al caso, para que sta pueda ser revisada y aprobada por la Junta

Ejecutiva del MDL. El PDD debe realizarse de acuerdo a los estndares de la UNFCCC ylos requisitos de la Junta Ejecutiva del MDL, publicados en la pgina oficial de laUNFCCC: .


19/103

10

Instancia nacionalEl primer paso consiste en la presentacin del proyecto a la Autoridad Nacional Designadaen el formato oficial de PDD. Si el resultado de la evaluacin es positivo, el segundo pasoconsiste en la expedicin de una carta de aprobacin del proyecto por parte de la mismaautoridad, la cual deber ser entregada a la Entidad de Operacin Designada 1(internacional), para que esta entidad pueda pedir el registro del nuevo proyecto a la JuntaEjecutiva del MDL.

Instancia internacional1. Validacin: En esta etapa la Entidad de Operacin Designada 1 (DOE1), que fue elegidadel registro por el proponente del proyecto, le solicitar al proponente del proyecto el PDD,

junto con la carta de aprobacin del pas donde se realizar el proyecto. La DOE1 verificarque las metodologas de clculo de lnea de base y el plan de monitoreo ya estn aprobadas por la Junta Ejecutiva del MDL.2. Registro: Es la etapa en que la DOE1 solicitar a la Junta Ejecutiva del MDL que registreel proyecto. El registro del proyecto representa la aprobacin oficial del proyecto por laJunta Ejecutiva del MDL.3. Monitoreo: Etapa en que se monitorearn (de acuerdo con el plan de monitoreo presentado, que sigue una metodologa ya aprobada y publicada) los parmetros clave que permitan calcular la reduccin real de GEI que el proyecto ha logrado en el corriente ao deacreditacin. Esto lo realizar el proponente del proyecto.4. Verificacin - certificacin: La Entidad de Operacin Designada 2 (DOE2) verificar ycertificar que la cantidad de CER logrados por el proyecto estn conformes con losresultados del plan de monitoreo.5. Expedicin de CER: La Junta Ejecutiva del MDL expide los CER en concordancia con elresultado de la certificacin realizada por la DOE2.


20/103

11

Grfico 1.2Instancia internacional

1.7 Metodologas aprobadasCon el objetivo de estandarizar el mtodo de anlisis para la estimacina priori dereduccin de emisiones que un determinado tipo de proyecto en el marco del MDL puedeconseguir, el responsable del proyecto debe utilizar una serie de metodologas para estimar

la reduccin de emisiones que se espera consiga el proyecto propuesto y establecer mtodosde monitoreoex-post .

Las Metodologas Aprobadas (AM) son aquellas metodologas propuestas en proyectos anteriores que han sido previamente revisadas y aprobadas por la Junta Ejecutiva(supervisora del mecanismo MDL) y publicadas junto con las guas pertinentes. Estasmetodologas se aplican en la etapa de creacin del Documento de Diseo del Proyecto(PDD) que el responsable deber presentar ante la Entidad de Operacin Designada parasu validacin y durante la operacin del proyecto implementado. La preparacin y presentacin del PDD es el primer paso formal que debe dar el dueo del proyecto paraverificar que su propuesta reducir emisiones (ver seccin 1.6Ciclo del Proyecto MDL ).

El marco de trabajo de las metodologas incluye, entre otros:

La aplicabilidad de la metodologa seleccionada para ese determinado proyecto(existe una metodologa para cada tipo de proyecto);

Diseo conceptual

del proyecto MDLpor parte delproponente

Preparacin del PDD

basado en lametodologa aplicable ypresentacin ante la

DNA

VALIDACIN yREGISTRO por la

DOE1 a travs de laDNA

MONITOREO por elproponente del

proyecto

VERIFICACIN yCERTIFICACIN

por la DOE2

EXPEDICI N de CERpor la junta ejecutiva

del MDL

Registro en pas (anexoI) y asignacin a una

compaa que necesitecrditos


21/103

12

La determinacin del escenario de lnea de base (business-as-usual ) y alternativas(se considera como lnea de base la alternativa ms probable);

El clculo de reduccin de emisiones: estimacinex-ante (clculos de emisiones delnea de base y de proyecto) y metodologa de medicinex-post (a partir de parmetros monitoreados); y,

Lineamientos sobre el monitoreo de los parmetros relevantes.Con el objetivo de reducir el costo de transaccin para los proyectos de pequea

escala, y porque se asume que estos proyectos requieren menos trabajo, el Panel deMetodologas de la UNFCCC ha desarrollado especialmente una serie de metodologas conclculos simplificados y menor requerimiento de informacin, para la estimacin dereduccin de emisiones.

Se consideran proyectos de pequea escala aquellos que conlleven una reduccin dehasta 60.000 tCO2e/ao.

Las metodologas de pequea escala se nombran comenzando con AMS, y las de granescala se nombran comenzando con AM o ACM.

En el Anexo I se presenta elcuadro 2, en que se detallan las

metodologas aprobadas que competena proyectos relacionados con eltratamiento de aguas residuales.

Para obtener ms detalles yrequisitos, se recomienda leer lasmetodologas aprobadas, las cuales se encuentran publicadas en el sitio webde laUNFCCC:

.

Utilidad de las metodologas aprobadas:

- Estandarizar el mtodo de estimacin y

(clculo) de reduccin de emisiones.- Determinar la lnea de base (business-as-

usual ).- Calcular reduccin de emisiones.- Establecer lineamientos de monitoreo.


22/103

13

2 Procesos de tratamiento de aguas residualesy generacin de GEI

2.1 Tratamiento biolgico de aguas residualesEl objetivo de los procesos de tratamiento biolgico de aguas residuales consiste enreproducir de manera confinada y controlada los mecanismos naturales, por los cualesdiversos microorganismos degradan la materia orgnica convirtindola en productosminerales inertes. Para que estos procesos puedan ser eficientemente aplicados a ladepuracin de aguas residuales generadas por una poblacin o industria, deben lograrsetasas de degradacin significativamente mayores a las alcanzadas en la naturaleza. Esto se

logra por medio del control de las condiciones fsico-qumicas en reactores diseados yoperados para cumplir objetivos de efluente predefinidos. De esta forma, se obtienenconcentraciones de biomasa mucho mayores que las encontradas en un cuerpo de aguanatural, y la velocidad de degradacin aumenta proporcionalmente, logrando as lareduccin de contaminacin deseada en espacios y tiempos considerablemente menores.

Para crecer y reproducirse, los microorganismos necesitan:

Energa para sustentar sus funciones metablicas; y,

Carbono y nutrientes (nitrgeno, fsforo, calcio, magnesio, etc.) para generar nuevomaterial celular.

Todo esto lo obtienen de la materia contenida en el efluente, del medioambiente o deaportes del sistema de tratamiento. En general, existen tres tipos de microorganismos segnsus condiciones de respiracin:8

Organismos aerbicos: utilizan oxgeno disuelto para respirar. El carbono orgnicoes oxidado, obteniendo como productos finales de estas reacciones bioqumicasdixido de carbono (CO2) y agua.

8 Marcos von Sperling. Basic Principles of Biological Wastewater Treatment . IWA Publishing.


23/103

14

Organismos facultativos:utilizanoxgeno disuelto cuando ste seencuentra disponible. Cuando nohay oxgeno disuelto utilizan eloxgeno ligado al nitrito (NO2) onitrato (NO3), etc.

Organismos anaerbicos:utilizanreacciones endgenas dado que no pueden obtener energa medianterespiracin aerbica. Los principales productos finales son el

dixido de carbono y el metano (laforma ms reducida del carbono).

En condiciones aerbicas, el carbono orgnico es oxidado y como producto final seobtiene CO2 y agua. Por el contrario, cuando este proceso de degradacin ocurre encondiciones anaerbicas, el CO2 acta como aceptor de electrones y los principales productos finales son el dixido de carbono y el metano.

Respiracin aerbica

C 6 H 12O6 (carbono orgnico) + 6 O 2 6 CO 2 + 6 H 2O + energa para el metabolismo

Respiracin anaerbica

C 6 H 12O6 (carbono orgnico) 3 CH 4 + 3 CO 2 + energa para el metabolismo

Las metodologas aprobadas de la UNFCCC no toman en cuenta la emisin de CO2 por considerarlo de origen biognico, es decir que el carbono vuelve a la atmosfera de la

misma forma en que hubiera ocurrido naturalmente (como CO2). En otras palabras, el CO2 emitido en plantas de tratamiento no debe contabilizarse como emisin antropognica.9

9 Esto no es completamente cierto, ya que a pesar de que la mayor parte del carbono presente en el aguaresidual sea de origen biognico, este efluente tambin contiene cantidades relativamente pequeas dedetergentes, aceites y grasas de origen sinttico (derivados del petrleo).

Bases del tratamiento biolgico de aguaresidual

- Reproduce el mecanismo natural por elcual diversos microorganismos degradanla materia orgnica contenida en el aguaresidual.

- Por medio del control de las condicionesfsico-qumicas se logran tasas dedegradacin mucho mayores a laslogradas en la naturaleza.

- Bajo ciertas condiciones, durante eltratamiento biolgico de agua residual segenera metano y xido nitroso: dosimportantes GEI.


24/103


25/103

16

Reduciendo la emisin de metano en planta por medio de su captura y quemado (seaen una llama abierta o en un motor de combustin interna); y,

Desplazando una fuente de energa externa, lo cual se puede lograr haciendo mseficiente el uso de energa elctrica con mejores controles de proceso o generandoenergain situ, utilizando una renovable e interna (p. ej. biogs).

2.2 Emisiones de GEI en plantas de tratamientoA continuacin se describe la emisin de metano y xido nitroso y el consumo energticoen una planta de tratamiento.

2.2.1 Emisin de metano

En un medio libre de oxgeno disuelto, los microorganismos facultativos y anaerbicosdegradan la materia orgnica presente en el agua o lodo produciendo metano y dixido decarbono.

La cantidad de metano producida se ver influida por la cantidad de materia orgnicadegradada y la medida en que el medio se encuentre libre de oxgeno disuelto. Esta ltimacaracterstica se ve condicionada por el diseo y mecanismos de aireacin (naturales oforzados) que posea la unidad de tratamiento. Por ejemplo, en lagunas de tratamiento

anaerbicas abiertas (sin captura de biogs), puede existir una capa superficial quecontenga oxgeno disuelto. El espesor de dicha capa depender, entre otros factores, de latemperatura, la intensidad de la radiacin solar, la velocidad del viento y la turbidez delagua. Por otro lado, en sistemas predominantemente aerbicos (por ej., lagunas aerbicas poco profundas sin sistemas de aireacin forzada) pueden crearse zonas carentes deoxgeno disuelto en los sedimentos del fondo.

Segn datos del IPCC, en condiciones ptimas (ausencia total de oxgeno disuelto) unreactor anaerbico es capaz de producir 0,25 kg de metano por cada kg de DQO (demandaqumica de oxgeno) degradada.10

El gas emitido por una unidad de tratamiento anaerbica se denomina biogs y estcompuesto por diversos gases, los cuales se mencionan en el cuadro 2.1.

10 Valor para efluente cloacal.


26/103

17

Cuadro 2.1

Metano (CH4) 55 75%Dixido de carbono (CO2) 25 45%Monxido de carbono (CO) 0 0,3%Nitrgeno (N2) 1 5%Hidrgeno (H2) 0 3%Sulfuro de hidrgeno (H2S) 0,1 0,5%Oxgeno (O2) trazas

El mecanismo de degradacin anaerbica puede describirse en tres pasos bsicos:

Hidrlisis: el material particulado es convertido en compuestos solubles que luego

pueden ser hidrolizados an ms a molculas simples que son utilizadas por las bacterias que llevan a cabo la acidognesis.

Fermentacin: en esta etapa, tambin conocida como acidognesis, los cidosgrasos, aminocidos y azcares formados en el paso anterior son degradados anms. Los principales productos de la fermentacin son el acetato, el hidrgeno y eldixido de carbono.

Metanognesis: esta fase es llevada a cabo por una clase de microorganismosanaerbicos denominados metangenos. Existen dos grupos de microorganismosmetangenos: losacetoclsticos (degradan el acetato a metano y dixido decarbono) y losutilizadores de hidrgeno (generan metano a partir de hidrgeno ydixido de carbono). El desarrollo de los organismos metanognicos se ve inhibidoen presencia de oxgeno disuelto.

Las siguientes ecuaciones ilustran, de forma resumida, el proceso metanognico:

CH 3COOH (acetato) CH 4 + CO 2 (1)

CO 2 + 4 H 2 CH 4 + 2H 2O

El clculo bsico que utilizan las metodologas aprobadas de la UNFCCC paraestimar la produccin de metano con base en la cantidad de contaminantes orgnicosremovidos (expresados como DQO) es el siguiente:


27/103

18

CH 4 = B o x MCF x DQO d (2)

siendo Bo: mxima capacidad de produccin de metano del agua residual o lodo (0,25 kg

CH4/kg DQO);MCF: factor de correccin de metano, que representa la fraccin de materiaorgnica que ser degradada en condiciones anaerbicas, depende de las condiciones deoxigenacin del medio;DQOd: demanda qumica de oxgeno degradada, que representa elcontenido de materia orgnica del agua servida que es degradada durante el tratamiento enesa unidad (kg DQO/m3).

El IPCC asigna al metano un potencial de calentamiento global de 21.Al ser un gas inflamable, el metanogenerado puede capturarse y utilizarse para la generacin de energa calrica oelctrica, o puede quemarse en un arrestallamas (llama abierta) para transformarloen CO2 y as reducir 21 veces su potencial de calentamiento global.11

2.2.2 Emi sin de xido ni troso

El xido nitroso (N2O) puede generarse como subproducto durante los procesos denitrificacin/denitrificacin en plantas de tratamiento o en cursos de agua donde el efluentecrudo o parcialmente tratado es descargado. La generacin de N2O ocurre principalmentedurante los procesos metablicos llevados a cabo por bacterias auttrofas que oxidan elamonaco (p. ej. Nitrosomonas ) y bacterias hetertrofas que transforman nitratos en gasnitrgeno (p. ej. Pseudomonas ).

11 La mayor o menor produccin de metano es funcin de diferentes factores: nivel de biodegradabilidad de lamateria orgnica que entra al reactor, temperatura dentro del reactor y volumen de mezcla completa realdentro del reactor. En general, cuanto mayores son estos parmetros, ms aumenta el contenido del metano enel biogs; sin embargo, toxicidad, cortocircuitos hidrulicos, rgimen de operacin discontinua, solubilidaddel metano, entre otros factores, reducen el porcentaje de metano en el biogs. Los modelos matemticosdesarrollados al momento para simular el comportamiento de estos reactores no logran predecir con precisinel contenido de metano en el biogs.

Metano

- Se genera por degradacin biolgica decontaminacin orgnica en mediosanaerbicos.

- Es un GEI con potencial de calentamientoglobal 21 veces superior al del CO2.- Es el constituyente principal del biogs

(55 75%).- Puede capturarse y quemarse a llama

abierta o utilizarse para generar energa;ambas opciones generan crditos decarbono.


28/103

19

El N2O es un GEI con potencial de calentamiento 310 veces superior al del CO2, deah su importancia.

Nitrificacin Denitrificacin

N 2O N 2O

NH 4+ NH 2OH NO 2- NO3- NO3- NO2- NO N 2

En lneas generales, se puede decir que una planta de tratamiento biolgico de aguasresiduales tiene potencial para nitrificar cuando se cumplen las siguientes condiciones:

Presencia de oxgeno disuelto.

Temperatura media mayor a 15 C.

Tiempo de residencia hidrulico mayor a 5 horas. Tiempo de retencin de slidos mayor a 5 das.

Existencia de NH3 en el afluente a tratar.

No existencia de txicos en niveles que inhiban el accionar de las bacteriasnitrificadoras.

pH mayor a 6,5 y menor a 8,5.Los procesos de denitrificacin se disean con el fin de remover nitrgeno del

efluente y as evitar la eutrofizacin12

del cuerpo receptor o, en caso de usar el efluentetratado para recargar la napa fretica, para controlar el nivel de nitratos en la misma.

El proceso de denitrificacin se logra introduciendo un ciclo de por lo menos dosreactores: un tanque anxico (sin oxgeno disuelto) antes o despus de un reactor aerbico.De esta forma, el oxgeno ligado al nitrato generado a partir de la oxidacin del nitrgenoamoniacal (nitrificacin) se utiliza en el reactor anxico, liberando nitrgeno gaseoso (N2).

Debido al alto costo de este tipo de tratamiento, en los pases en vas de desarrolloexisten muy pocas plantas con procesos de nitrificacin/denitrifiacin; sin embargo,investigaciones recientes muestran que plantas que normalmente nitrifican (situacinrelativamente comn en sistemas aerbicos en regiones con temperaturas de aguas

12 La eutrofizacin es un proceso no deseado por el cual se acelera el crecimiento de algas en el cuerpoacutico receptor por efecto de un exceso de nutrientes (nitrgeno y fsforo, entre otros) descargados a dichocuerpo. La eutrofizacin altera el equilibrio del biosistema, dandolo.

Subproducto Intermedio


29/103

20

residuales superiores a los 18 C) pueden denitrificar parcialmente en zonas de bajo nivelde mezcla (anoxia parcial). Bajo estas condiciones, puede emitirse N2O.

En la actualidad, los proyectosMDL se enfocan principalmente enreducir la emisin del gas metano. Laemisin de xido nitroso en plantas detratamiento, a pesar de ser un gas deefecto invernadero de gran importanciaen sistemas que nitrifican/denitrifican,an no se encuentra incluida en lamayora de las metodologas aprobadas

de la UNFCCC. Por lo tanto, gran partede los proyectos MDL en plantas detratamiento de aguas residuales (PTAR)carecen de un mtodo estandarizado yaprobado que sirva para medir la reduccin de emisiones de xido nitroso y generar, enconsecuencia, bonos de carbono.13

La emisin de xido nitroso se contempla en el tratamiento a gran escala de efluentesganaderos y en proyectos que involucran la aplicacin al terreno de lodos generadosdurante el tratamiento de aguas residuales. Estos lodos poseen un gran contenido denitrgeno, lo que aumenta las tasas de nitrificacin y denitrificacin del suelo,incrementando la emisin de N2O.

En este caso, la emisin se calcula de la siguiente forma:

N 2O = S LA x W N x EF N2O (3)

donde, SLA: cantidad de lodo aplicado al suelo (toneladas/ao);WN: fraccin de nitrgenoen el lodo;EFN2O: factor de emisin de xido nitroso de lodo aplicado (0,016 tN2O/tN).

13 Investigaciones recientes (Shiskowski 2008, Rosso & Stenstrom 2008) muestran que el N2O podra ser tanimportante como el CH4 en PTAR. La limitacin para proyectos MDL reside en la falta de instrumentos que permitan medir N2O en la fase gaseosa (emisiones) de manera econmica y con precisin aceptable para permitir el monitoreo en la fase de implementacin del proyecto.

xido nitroso

- Se genera en plantas de tratamiento ocursos de agua durante los procesos denitrificacin/denitrificacin.

- Su Potencial de Calentamiento Global es310 veces superior al del CO2.

- Las metodologas aprobadas lo considerannicamente para proyectos de efluentesganaderos (de gran escala) y de aplicacinal terreno de lodos generados durante eltratamiento de aguas residuales.

- No existen an modelos matemticos

adecuados para la prediccin de emisionesde N2O en plantas de tratamiento de aguasresiduales. En la actualidad, se estnllevando a cabo iniciativas deinvestigacin al respecto.


30/103

21

2.2.3 Consumo de energa

Dentro de una planta de tratamiento existen cuatro componentes que consumen la mayorcantidad de energa:

Aireacin y/o mezcla: mecnica de superficie o por difusores sumergidos.

Bombas: flujo de efluente, recirculacin de lodos.

Calefaccin del sistema de tratamiento (slo para digestin anaerbica).

Manejo de lodos: bombas centrfugas para deshidratacin, operacin de filtros.Dependiendo del sistema de tratamiento implementado, cada uno de estos

componentes puede tener distinta implicancia dentro de la matriz energtica.En procesos totalmente aerbicos, se estima que el consumo de energa para aireacin

consume alrededor de 1 kWh/kg DBO5 removida. Este valor es altamente variable en

funcin del sistema de aireacin utilizado (p. ej., difusores de burbuja gruesavs. difusoresde poro fino), la ubicacin de la planta (a mayor elevacin sobre el nivel del mar, menor esla eficiencia de transferencia de oxgeno y, por ende, mayor el consumo elctrico), el tipode tratamiento (solamente remocin de carga orgnica, nitrificacin/denitrificacin, osolamente nitrificacin; el consumo de energa elctrica aumenta segn esta progresin).

Resta luego convertir los MWh

consumidos a lo largo del ao, en toneladas deCO2e/ao, para lo cual se precisa conocer elfactor de emisin de la red elctrica (verecuacin 4, pg. 23). Cada pas o regin dentrode un pas tiene un factor de emisin diferente.Las diferencias pueden ser hasta de 100%,dependiendo del tipo de generacin elctricadominante (sistemas hidroelctricos emitenmenos tCO2e/MWh que sistemastermoelctricos a base de carbn).

Adems, se emite de forma directa (gassaliendo de la planta) alrededor de 1 kg CO2/kgDQO removida, proviniendo de la degradacin

Principales consumos de energa enun sistema de tratamiento de aguas

residuales: - Aireacin.- Bombeo.- Calefaccin de digestores

anaerbicos (generalmente cubiertocon una caldera que funciona con biogs generado en el digestormismo).

El consumo de energa generaemisiones GEI:

- Por uso de combustibles fsilesin situ (poco comn); y,

- Por uso de electricidad de red(generada en parte por plantas degeneracin que utilizancombustibles fsiles).


31/103

22

de la materia orgnica contenida en el agua servida. Esta ltima emisin no debe serconsiderada en la estimacin de GEI ya que, como se dijo anteriormente, el CO2 generado por la oxidacin de materia orgnica se considera de origen antropognico.

El requerimiento energtico de una planta de tratamiento de aguas residuales dependede la capacidad de la planta, de la tecnologa de tratamiento, del tipo de tratamiento que sele d al lodo generado y de otros factores locales especficos.

Estudios realizados recientemente en plantas de tratamiento de lodos activadosreportan que el consumo especfico vara entre 30 y 60 KWh/(p.e. x ao),14 del queaproximadamente dos tercios corresponden al sistema de aireacin de la unidad detratamiento biolgico aerbico. En plantas aerbicas pequeas, con capacidad de entre1.000 y 5.000 p.e., pueden alcanzarse valores de consumo especfico significativamente

mayores, de hasta 150 KWh/(p.e. x ao). Por otro lado, en lagunas de tratamiento noaireadas o reactores anaerbicos sin sistema de calefaccin, pueden alcanzarse valores deconsumo menores a 10 KWh/(p.e. x ao).15

En sistemas de tratamiento anaerbicos, para lograr un grado de tratamiento eficientela temperatura del reactor suele llevarse a 30 -35 C. La energa requerida por el sistema decalefaccin depende, sobre todo, de la temperatura ambiente y del grado de dilucin delagua servida a tratar. Para aguas servidas diluidas (200 mg DBO/l), la energa requerida para llevar la temperatura de 20 a 30C puede llegar a igualar la energa requerida en unsistema de lodos activados de la misma capacidad.

El grfico 2.1 ilustra el consumo energtico de plantas de tratamiento aerbicas segnsu capacidad. Los valores estn basados en un estudio realizado mediante el anlisis dedatos de 45 plantas de tratamiento de aguas residuales secundarias.

14 p.e.: poblador equivalente, es el que genera 40-60 g de DBO/da.15 Kolisch,et al . 2009.


32/103

23

Grfico 2.1Consumo energtico de plantas

de tratamiento aerbicas

Fuente : Mauer, et al . 2009. Nota: p.e.: poblador equivalente, es el que genera 60 g de DBO/da.

En este grfico se observa que, por ejemplo, para una planta de tratamiento para120.000 p.e., el consumo ronda los 40 KWh/(p.e. x ao).

Por otro lado, Kolischet al . (2009) reportan un valor de consumo energtico de 75KWh/(p.e. x ao) para plantas aerbicas con capacidad de hasta 1.000 p.e. y de 32KWh/(p.e. x ao) para plantas con capacidad mayor a 100.000 p.e.

En las metodologas de la UNFCCC, la estimacin de emisiones indirectas de GEI por consumo de energa se calcula bsicamente de la siguiente forma:

EP = EE x EF (4)

donde, EP: emisin por consumo de energa (tCO2e/ao); EE: cantidad de energaconsumida (kWh/ao o toneladas de combustible/ao);EF: factor de emisin de la redelctrica (tCO2e/kWh) o emisin por uso de combustible fsil (tCO2e/tonelada de

combustible).El factor de emisin de una red elctrica depende de cmo est compuesta la matriz

energtica. Cuanto mayor sea la proporcin de plantas generadoras que utilizancombustibles fsiles, mayor ser el factor de emisin.


33/103

24

El IPCC publica en sus Directrices para Realizar Inventarios Nacionales de Gases de

Efecto Invernadero (en ingls, IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas

Inventories ) valores por defecto de factores de emisin para una gran cantidad decombustibles fsiles.

2.3 Generacin de energaEl biogs generado en procesos de tratamiento anaerbico est conformado por metano en50 - 75% (el resto es en su mayora CO2). El metano es inflamable, por lo que puede seraprovechado para generar energa elctrica o calorfica para suplir la demanda energtica dela planta de tratamiento. Adems, al quemarlo, se transforma en CO2, reduciendo su potencial de calentamiento global en 21 veces.

En PTAR anaerbicas, el potencial de generacin de energa es, en general, mayor ala demanda local de la planta, por lo que el excedente podra exportarse a la red elctrica outilizarse en instalaciones adyacentes. En estas plantas, es posible generaraproximadamente 35 KWh/(p.e. x ao) de energa elctrica.

En PTAR aerbicas (por ej. lodos activados), cuando el tratamiento de los lodosgenerados se realiza en condiciones anaerbicas, es posible instalar un sistema de capturade biogs y generacin de energa para abastecer el total de la demanda energtica deldigestor (energa calorfica) y abastecer una fraccin de la energa elctrica demandada porel sistema de aireacin del lodo activado. Para dicha configuracin, Kolischet al . (2009)afirman que pueden generarse aproximadamente 15 KWh/(p.e. x ao) de energaelctrica.16

A continuacin, se presenta un mtodo para la estimacin del potencial de generacinde energa elctrica, basado en los procedimientos de clculo publicados en las Guas del

IPCC parala Realizacin de Inventarios Nacionales de GEI :17

GM = QBOD x 365 x Bo x MCF x DBO d x (1 - L)/ DM (5)

GE = GM x ESG

16 Asumiendo una produccin de biogs de 20 l/(p.e. x da), con un contenido de 64% metano y una eficienciade generacin elctrica de 0.33.17 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories .


34/103

25

donde, GM = Cantidad de metano generado (m3CH4/(p.e. x ao)); QBOD = Carga orgnicaespecfica que recibe el sistema (kg DBO/(p.e. x da)); Bo = Mxima capacidad de produccin de metano del agua residual o lodo (0,6 kg CH4/kg DBO); MCF = Factor deCorreccin de Metano, representa la fraccin de materia orgnica que ser degradada encondiciones anaerbicas, depende del tipo de tratamiento; DBOd = Fraccin de la DBOdegradada por el sistema; L = Fraccin del biogs generado que se pierde en el sistema decaptura, ruteo y utilizacin; DM = Densidad del metano a c.n.t.p. (0,67 kg/m3); GE =Cantidad de energa elctrica generada (KWh/(p.e. x ao); ESG = Eficiencia del sistemagenerador (aprox. entre 2 - 3 KWh/m3CH4).

En la ecuacin propuesta se observan los factores que influyen en la cantidad deenerga que puede generarse en un determinado contexto. El MCF es el factor que

determina el grado en que la materia orgnica contenida en el agua residual se convierte enmetano. A mayor temperatura y menor contenido de oxgeno, se generar ms metano.Luego, la energa generada con esa cantidad de metano depende de la eficiencia del sistemade generacin utilizado.Ejemplo de aplicacin de la frmula propuesta para una planta de tratamiento queconsiste en un reactor anaerbico cerrado con sistema de captura de metano ygeneracin de energa elctrica:

Para el clculo se adoptaron los siguientes valores:

QDBO = 0,06 kg DBO/(p.e. x da)

MCF = 1. Corresponde a un sistema totalmente anaerbico, como lo es un reactorcerrado.

DBOd = 0,7. Valor tpico para un sistema anaerbico.

L = 0,1.

ESG = 2,5 KWh/m3CH4. Sistema de generacin medianamente eficiente.GM = 0,06 kg DBO/(p.e. x da) x 365 das x 0,6 kg CH4/kg DBO x 1 x 0,7 x 0,9 / 0,67GM = 12,4 m3CH4/(p.e. x ao)GE = 12,4 m3CH4/(p.e. x ao) x 2,5 KWh/m3CH4 GE = 31 KWh/(p.e. x ao)

Se observa que el valor calculado por este mtodo es muy similar al propuesto porKolischet al . (2009) de 35 KWh/(p.e. x ao).


35/103

26

Suponiendo que la planta se encuentra en una zona de clima templado y que, por lotanto, no se necesita calentar el reactor para lograr una temperatura de tratamiento adecuada(aproximadamente 30C), el consumo energtico de la planta rondara los 7 kWh/(p.e. xao). De esta forma, se obtiene una generacin neta de 24 kWh/(p.e. x ao).

Cuadro 2.2Ejemplos de consumo y generacin de energa

para distintos tipos de configuracin

Tipo de tratamiento EnergaconsumidaEnergagenerada

Generacin/consumoneto

Lodo activado - 40 - - 40Lodo activado + digestor

anaerbico de lodos congeneracin de energa - 45 15 - 30

Reactor anaerbico con sistemade calefaccin + generacin deenerga

- 25 35 10

Reactor anaerbico sin sistemade calefaccin + generacin deenerga

- 7 35 28

Nota: Para una poblacin de 120.000 habitantes [kWh/(p.e. x ao)].

2.4 Caractersticas particulares de las unidades de tratamiento ms comunesA continuacin se describen las caractersticas principales de las unidades de tratamientoms comunes en relacin con su capacidad de emisin de GEI y consumo y generacin deenerga.

2.4.1 Lagunas de tratamiento

Las lagunas de tratamiento son cuerpos de agua diseados para recibir y tratar el aguaservida a lo largo de tiempos de retencin hidrulicos prolongados (varios das) en

comparacin con otros sistemas biolgicos (p. ej., lodos activados). Cuando es necesario,stas cuentan con un fondo cubierto de material impermeable (p. ej. arcilla, membrana plstica) que evita que el agua residual se infiltre y contamine el agua subterrnea.

El tratamiento con lagunas es utilizado cuando no hay limitaciones de terreno, ya querequieren de una superficie mucho mayor que otros tipos de tratamiento. Por otro lado, elmantenimiento y operacin requeridos por las lagunas de tratamiento (y los costos


36/103

27

asociados) son notablemente inferiores a los de otros sistemas, como lodos activados oreactores anaerbicos.

Con respecto a la transferencia de oxgeno, en lagunas de tratamiento cobranimportancia otros mecanismos, adems de los de aireacin forzada (mecnica o pordifusores sumergidos), stos son:

Accin de los organismos fotosintticos que captan la luz solar y el CO2 disueltoliberando O2 al medio; y

Transferencia de oxgeno por superficie (este mecanismo ocurre debido a ladiferencia entre la presin parcial del oxgeno en el aire y en el agua, y se veintensificado por accin del viento).

A continuacin se describen los distintos tipos de lagunas de tratamiento.

Lagunas anaerbicasComo su nombre lo indica, estas lagunas tienen la propiedad de operar en ausencia deoxgeno disuelto; habitualmente se disean con una profundidad de entre 2 y 5 metros.Gracias a esto, la proporcin del lquido que recibe luz solar es escasa, restringindose la produccin de oxgeno por fotosntesis. El tiempo de residencia hidrulico para el que sedisean estas lagunas oscila entre los 20 y 150 das, dependiendo del nivel de tratamientorequerido y la carga orgnica recibida.

Los niveles de tratamiento requerido,las altas concentraciones de materialorgnico y la disponibilidad de terreno hacenque las lagunas anaerbicas sean muyutilizadas para el tratamiento de desechosanimales (p. ej. en granjas y tambos).

Normalmente, este tipo de tratamiento puede necesitar de un pulido mediante

tratamiento aerbico adicional. Su consumode energa puede considerarse nulo.

Una desventaja de las lagunas anaerbicas es que sin un mantenimiento adecuado pueden presentar problemas de olores.

Caractersticas de las lagunasanaerbicas:

- Profundidad: 2 a 5 metros.- Consumo energtico casi nulo.- El efluente puede necesitar un

tratamiento adicional.- Alta generacin de metano: posibilidad

de aprovechamiento energtico.- Buen potencial de implementacin de

proyectos MDL.


37/103

28

Esta clase de lagunas tienerelevancia en lo que concierne a proyectos MDL, ya que la gran mayorade las existentes en Amrica Latina y elCaribe carecen de algn tipo decobertura superficial destinada acapturar el biogs generado para luegoquemarlo o reutilizarlo.

En este tipo de situacin de base pueden implementarse sistemas de recuperacin yutilizacin o quemado de metano para as reducir al mnimo la emisin de GEI y obtener bonos de carbono.

El biogs capturado puede utilizarse para generar electricidad o calor y as cubrir parte del requerimiento energtico del establecimiento que dio origen al efluente, oexportarse a la red.

En pases donde el factor de emisin de GEI de la red elctrica (tCO2e/MWh) esrelativamente bajo, se presenta otra opcin que consiste en transformar la lagunaanaerbica en una laguna aerbica. Esta transformacin se logra mediante la instalacin dealgn sistema de aireacin en la laguna existente o reemplazando las lagunas existentes porun sistema de lodos activados. De esta forma, se logra una reduccin en la emisin de GEIal evitar la generacin anaerbica de metano, pero se aumentan las emisiones indirectas poruso de energa en aireacin. El balance de estos dos factores debe evaluarse previo a la

toma de decisin.

Laguna anaerbica cubierta con sistema dequemado de biogs (Chile) .


38/103

29

Lagunas aerbicasLas lagunas aerbicas pueden utilizarsistemas de aireacin de superficie o pordifusores sumergidos o estar diseadascon el fin de aumentar al mximo laeficiencia de los procesos de aireacinnaturales. En el primer caso su eficienciaes mayor, lo cual reduce tiempo deretencin hidrulico necesario y, porconsiguiente, el rea requerida.

La energa consumida por el sistema de aireacin es un factor importante que se debe

contemplar en el momento de evaluacin del proyecto.Si se quiere evitar la necesidad de un sistema de aireacin, la laguna debe estar

diseada en funcin de la direccin predominante del viento y debe contar con la superficierequerida para suplir la necesidad de oxgeno. Al depender exclusivamente de losmecanismos fotosintticos y de trasferencia por superficie, su profundidad debe ser escasa(menor a 2 metros) para que la luz solar alcance la totalidad del lquido. Esta condicinhace que este tipo de lagunas aireadas naturalmente sean las que requieren mayorsuperficie.

La generacin de metano en lagunas aerbicas es despreciable, pero cuando poseenun sistema de aireacin, consumen una cantidad de energa relativamente importantedependiendo del grado de aireacin.

Cuando el consumo energtico es elevado, las lagunas aerbicas son susceptibles deformar parte de un proyecto MDL. Transformando una laguna aerbica aireada en unalaguna anaerbica, se reduce o elimina el consumo de energa y, por lo tanto, las emisionesindirectas de GEI.

Las lagunas aerbicas son utilizadas principalmente en lugares donde minimizar los problemas de olor es un factor importante.

Caractersticas de las lagunas aerbicas:

- No generan metano.- Si poseen un sistema de aireacin, su

consumo energtico puede ser considerable.- Emisin de GEI indirecta por consumo de

energa.- Su potencial de formar parte de un proyecto

MDL depende, sobre todo, del nivel deconsumo energtico.


39/103

30

Lagunas facultativasCuando las lagunas sin sistema de aireacin adicional superan una determinada profundidad (factor que depende de la eficacia de los procesos naturales de aireacin), seforma una zona inferior (que incluye el manto de lodos sedimentados) que carece deoxgeno disuelto y donde, por lo tanto, la descomposicin es anaerbica, y una superiordonde el oxgeno disuelto es suficiente para mantener los procesos aerbicos.

En estas lagunas facultativas, la produccin de metano suele ser menor ala mitad de la de una laguna anaerbicacon generacin mxima (BO) y suconsumo de energa nulo, por lo que no

es susceptible de formar parte de un proyecto MDL.

2.4.2 Lodos activados

Bsicamente, un sistema de lodoactivado est constituido por unreactor aireado donde sedesarrollan los microorganismosque degradan la materiaorgnica, un sedimentador quesepara la fase lquida de la slida(biomasa) y un sistema querecircula la biomasa nuevamentehacia el reactor. Una fraccin considerablemente menor a la biomasa recirculada es purgada del sistema como compensacin por el crecimiento de microorganismos. Al

separar la biomasa y retener gran parte de la misma dentro del sistema, esta configuracinreduce notablemente el tamao necesario del reactor en comparacin con sistemas delagunas.

La aireacin del reactor se realiza por medio de difusores sumergidos o por aireadoressuperficiales mecnicos.

Caractersticas de las lagunas facultativas:

- Zona aerbica + zona anaerbica.- Generacin de metano media.- Consumo energtico casi nulo.- Poco susceptibles a formar parte de un

proyecto MDL.

Caractersticas de los sistemas de lodos activados:

- Reactor aireado + sedimentador + sistema derecirculacin de lodos.

- Poca superficie requerida.- Consumo energtico intensivo.

- Emisin nula de metano.- Poseen potencial para formar parte de un

proyecto MDL debido a que sus emisionesindirectas de GEI son elevadas.


40/103

31

Al ser un sistemaaerbico, cuando esoperado correctamente nogenera metano. Este tipode sistemas presenta unconsumo de energaintensivo debido almecanismo de aireacin.Por este motivo, a pesar de no generar emisiones directas de GEI, los sistemas de lodosactivados indirectamente emiten una importante cantidad durante la generacin de energaelctrica.

Se puede recuperar parte de la energa utilizada en el sistema de aireacin cuando las plantas de lodos activados cuentan con un sistema de digestin anaerbica para eltratamiento de los lodos purgados del lodo activado, por medio de la recuperacin yutilizacin del biogs del digestor. De esta manera, se pueden reducir los costos deoperacin de la planta.

Otra opcin para implementar proyectos MDL sobre este tipo de plantas estcontemplada en la Metodologa Aprobada AMS III.H. Dicha metodologa considera uncaso en que la situacin de base consiste en un sistema de tratamiento aerbico, el cual es

cambiado por un sistema anaerbicocon recuperacin de metano, con elconsiguiente ahorro de energa y laeventual produccin de energa a partir de biogs.

Como se menciona en elsiguiente punto (Reactores

anaerbicos), tambin es posibleimplementar un proyecto MDL en elcual se transfiera de un tratamientoanaerbico sin recuperacin a unoaerbico.

Sistema de lodo activado: superficie del reactoraireado.


41/103

32

Los factores con mayor influencia en la posibilidad de reducir emisiones de GEI pasando de un sistema aerbico a uno anaerbico o viceversa, son los siguientes:

Sistema aerbico:o Consumo de energa en aireacin: determina las emisiones indirectas del

sistema.o Condiciones de operacin: un sistema aerbico operado de forma ineficiente

o sobrecargado puede generar metano.o Manejo del lodo generado: en un sistema aerbico, la cantidad de lodo

generado es relativamente mayor a la de un sistema anaerbico. Si el lodo estratado de forma anaerbica sin recuperacin de metano, las emisiones de

GEI pueden ser considerables. Sistema anaerbico:

o Prdidas en el sistema de captura, ruteo y utilizacin de biogs: existenreactores en los que debido a su diseo y al sistema de captacin instalado,las prdidas pueden ser menores a 5% del biogs generado. Por otro lado, enlagunas donde se instal una membrana superficial y un sistema de ruteo yquemado/utilizacin de biogs, estas prdidas pueden estar en el orden de

20%.o Generacin de energa con el biogs capturado: la generacin de energa

permite reducir o eliminar el consumo neto de la planta. En algunos casos, elexcedente puede exportarse a la red elctrica.

Estos factores deben ser cuantificados utilizando las ecuaciones presentadas en elcuadro A (Anexo II), de acuerdo con el escenario de base y el proyecto a implementar.

En el Captulo 6 se proporcionan casos de aplicacin en que se evala la factibilidadde pasar de un sistema anaerbico sin recuperacin de metano a uno aerbico y viceversa.

2.4.3 Reactores anaerbicos

Un reactor anaerbico es un tanque cerrado, no aireado, que puede o no contar con unmecanismo de mezcla para mejorar el contacto entre los microorganismos y el materialorgnico a degradar. El medio se encuentra libre de oxgeno disuelto y las distintas


42/103

33

variables ambientales (p. ej. temperatura, pH, carga orgnica, presencia de inhibidores) pueden controlarse para lograr una tasa metablica alta. Si la tasa metablica se optimiza, la produccin de metano se acercar a la mxima posible.

Las bacterias que intervienen en ladegradacin anaerbica de la materiaorgnica se dividen en tres tipos segnsea su rango trmico ptimo: psicroflicas, mesoflicas y termoflicas.Las dos ltimas son, por lo general, preponderantes en digestoresanaerbicos, siendo las mesoflicas las

ms comunes, ya que los reactorestermoflicos son mucho ms sensibles a

la variacin de temperatura y carga orgnica recibida y precisan de sistemas decalentamiento y mezcla ms sofisticados.

Las bacterias mesoflicas tienen su rango ptimo de temperatura entre 30C y 40 C, por lo que en climas templados o fros requieren de un sistema de calefaccin que lamantenga dentro de dicho rango. Esto se logra haciendo recircular parte del licor de mezclaa travs de un intercambiador de calor. Generalmente, el biogs capturado es utilizado paragenerar este calor.

Al igual que para las lagunas anaerbicas, para lograr la calidad de efluente finalrequerida para descargar, los reactores anaerbicos pueden necesitar de un pulido

mediante un tratamiento aerbico adicional. Estos reactores son utilizados tanto para trataragua residual como para digerir lodos generados en otras unidades de tratamiento.

En lo referente a proyectos MDL en este tipo de sistemas, la Metodologa AprobadaAMS III.H contempla casos en los que se instala un sistema de recuperacin de biogs a un

sistema de tratamiento anaerbico que en la lnea de base carece de este sistema.

Caractersticas de los reactores anaerbicos:

- Consisten en un tanque cerrado, libre deoxgeno disuelto.

- Son ms eficientes en el rango de los 30 40 C: en climas fros pueden requerir deun sistema de calefaccin.

- El efluente puede necesitar un tratamientoadicional.

- Mxima generacin de metano: posibilidadde aprovechamiento energtico.

- Gran potencial de implementacin de proyectos MDL.


43/103

34

El biogs puede ser capturado y quemado en una mecha para as generar bonos decarbono correspondientes a la cantidad de metano quemado, o puede ser utilizado comofuente de energa para abastecer el propio sistema de tratamiento y/o exportar energa a lared. De esta manera se genera una reduccin de GEI adicional por la energa (elctrica ocalrica) que se evita producir y que deotra forma sera generada a partircombustibles fsiles.

Otra opcin de MDL se encuentracontemplada en la MetodologaAprobada AMS III.I, la cual considerael caso en que una planta de tratamiento

anaerbica sin sistema de recuperacinde biogs sea sustituida por una plantade tratamiento aerbica. En esta nueva planta se evita la generacin de metano, pero aumentan las emisiones indirectasde GEI por consumo de energa paraaireacin.

Reactores UASB (UpflowAnaerobic Sludge Blanket ): En estetipo de reactores se concentra laactividad bacteriana para acelerar ladegradacin de la materia orgnica. Ellquido se introduce en el reactorlentamente desde su parte ms baja. Su diseo produce la formacin de partculas de lodode peso especfico mayor al del agua, los cuales quedan suspendidos en el digestor

formando una capa concentrada de partculas en suspensin. Los microorganismosanaerbicos se sitan en dicha capa y degradan la materia orgnica a medida que sta fluyelentamente. El biogs se produce en esta capa y burbujea hacia la parte superior del reactor.El uso de este tipo de reactor es comn cuando el espacio es limitado y el lquido a tratar

Biodigestores de bajo costo

Es una alternativa econmica para tratarefluentes de establecimientos ganaderos pequeos.

- Consisten en un tubo flexible construidocon lmina de polietileno.

- Es un sistema de tratamiento anaerbico.- Genera biogs, que puede ser aprovechado

para reemplazar el consumo de gas natural

o generar electricidad.- Costo aproximado: US$ 250/vaca.- Su potencial para formar parte de un

proyecto MDL es bajo: a tan pequeaescala, los proyectos MDL individualesdejan de ser financieramente viables.


44/103

35

posee fundamentalmente materia orgnica soluble; aunque en Brasil existe extensaexperiencia en el uso de estos reactores para tratamiento de aguas residuales municipales.

2.5 Manejo de lodos y emisin de GEI

2.5.1 Concepto

Los slidos removidos durante el tratamiento del agua residual (tambin llamados lodos) seencuentran en forma de lquido o lquido semislido, y pueden contener entre 0,25 y 12%de slidos (en peso).

El cuadro siguiente ilustra las principales fuentes de slidos en una planta detratamiento:Cuadro 2.3

Unidad o proceso Tipo de slidosRejas Slidos gruesosDesarenado Arenilla y escoriaSedimentacin primaria Lodos orgnicos e inorgnicosSedimentacin secundaria Lodos biolgicos

El manejo de los lodos generados en una planta de tratamiento consta de dos etapas:1. Dentro de la planta de tratamiento; y,

2. Fuera de la planta de tratamiento.

2.5.2 M anejo de lodos dentr o de la PTAR

Existen cuatro funciones principales en las actividades de manejo de lodos dentro de una planta de tratamiento:

Espesado;

Estabilizacin;

Deshidratacin; y, Almacenamiento.Al sistema que dentro de una planta de tratamiento tiene la funcin de espesar,

estabilizar y deshidratar el lodo producido, se lo denomina Tren de lodos.


45/103

36

El siguiente grfico ilustra las fuentes de lodos y el tren de lodos de una planta detratamiento de lodos activados.

Grfico 2.2

Fuentes y tren de lodos

EspesadoAl estar constituido por un gran porcentajede agua, resulta muy til espesar el lodo conel fin de reducir su volumen, y as facilitar sutratamiento, transporte y disposicin final.Para esto se utilizan sistemas de

espesamiento (p. ej. por gravedad,centrifugacin, flotacin). Como ilustracin,un lodo activado que cuando es purgadocontiene aproximadamente 0,6% de slidos, puede ser llevado a 4% mediante un espesador.

Fuentes de lodos en plantas detratamiento:

- Sedimentacin primaria y tratamientosecundario.

Actividades de manejo de lodos dentrode una PTAR:

- Espesado, estabilizacin,deshidratacin y almacenamiento.


46/103

37

No existen emisiones directas de GEI durante esta etapa del manejo de lodos; lasemisiones indirectas dependen del consumo energtico.

EstabilizacinLos lodos biolgicos estn compuestos de la misma materia orgnica que contena el aguaresidual antes de ser tratada, pero en forma de material celular de los microorganismos quela degradaron.

Con el objetivo de reducir patgenos, eliminar olores e inhibir, reducir o eliminar el potencial de putrefaccin, estos lodos deben ser estabilizados. Esto se logra mediante lareduccin biolgica del contenido de slidos voltiles (p. ej. digestin aerbica oanaerbica, compostaje) o por la adicin de sustancias qumicas que inhiban el desarrollo

de los microorganismos (p. ej. estabilizacin alcalina).A los procesos de estabilizacin por digestin aerbica o anaerbica se les aplican los

mismos principios generales de emisin de GEI y generacin de energa que los explicados para reactores y lagunas de tratamiento de aguas residuales.

DeshidratacinLuego del espesado y estabilizacin, el lodo sigue siendo lquido y por diversas razones (p.ej. reducir el costo de transporte, facilitar el manejo, hacerlo apto para incineracin ocompostaje) es conveniente deshidratarlo en mayor grado. Con el fin de lograr un materialsemislido, se utilizan centrfugas, filtros de banda o filtros de prensa, o bien se dejareposar a cielo abierto en playas de secado por un determinado periodo de tiempo; as, seobtienen lodos con una concentracin de slidos de entre 20% y 40%.

No existen emisiones directas de GEI durante esta etapa del manejo de lodos; lasemisiones indirectas dependen del consumo energtico.

Mtodos de almacenamientoA veces, los lodos biolgicos digeridos necesitan ser almacenados por un determinado periodo de tiempo antes de ser dispuestos o aplicados al terreno. Los lodos lquidos puedenser almacenados en tanques o lagunas; mientras que los lodos deshidratados puedenacumularse en playas o contenedores de almacenaje.


47/103

38

Si bien los lodos ya deben haber sido estabilizados previo a su almacenaje, ancontienen material orgnico putrescible, lo cual limita el tiempo de almacenaje.

Tanto en tanques y lagunas de almacenamiento como en playas y contenedores, laactividad biolgica contina, por lo que los lodos se estabilizan y concentran an ms.Durante este periodo, se genera una cantidad de metano que depende de la carga orgnica yde las condiciones de oxigenacin que presente el lodo (generalmente las condiciones sonanaerbicas, con una fina capa superficial aerbica).18 De cualquier forma, esta generacindifcilmente llega a ser suficiente para justificar la implementacin de un sistema de capturay quemado o utilizacin. Igualmente, debe considerarse en el momento de evaluacin de proyectos de reduccin de GEI que incluyan manejo de lodos.

Digestor anaerbico y almacenado de biogs en Planta de Tratamiento de Aguas Residuales(PTAR) en Osorno, Chile. Detalle de sistema de captura de gas en domo de digestor anaerbicoen otra localidad.

2.5.3 M anejo de lodos fuera de la PTAR

A continuacin se describen las actividades del manejo de lodos que ocurren fuera de unaPTAR, las cuales consisten principalmente en su disposicin final.

La eleccin del mtodo de disposicin final es una decisin compleja que depende,entre otras cosas, de las caractersticas del lodo, las regulaciones locales, la disponibilidadde opciones y los costos relacionados.

18 Cuanto mayor sea la presencia de oxgeno, menor ser la generacin de metano.


48/103

39

Aplicacin al terrenoLos lodos biolgicos digeridos pueden serutilizados como acondicionador de suelosen explotaciones agrcolas o forestales, oen suelos degradados (p. ej. erosionados,sobreexplotados). La utilizacin enterrenos agrcolas o forestales es beneficiosa debido a que la materiaorgnica mejora la estructura del suelo, suaireacin y su capacidad de absorber y

retener agua; adems, contienemacronutrientes (p. ej. nitrgeno, fsforo, potasio) y micronutrientes (p. ej. hierro,manganeso, cobre, zinc) que ayudan alcrecimiento de las plantas.

Por otro lado, el contenido demicroorganismos patgenos, metales pesados o sales debe controlarse ya que puede constituir un serio problema en estetipo de aplicaciones.

Con respecto a la generacin deGEI, son importantes las emisiones de N2O debido al incremento en las tasas denitrificacin y denitrificacin que produceun aumento en el contenido de nitrgeno del suelo. Tambin se emite una pequea cantidad

de metano debido a las zonas anaerbicas presentes en el lodo aplicado.

Disposicin en relleno sanitarioPara ser apto para disposicin en rellenos sanitarios, el lodo debe estar deshidratado y enalgunos casos (dependiendo de las regulaciones locales) se requiere que est estabilizado.

Opciones de disposicin final de lodos yemisiones de GEI relacionadas

Aplicacin al terreno: - Usado como acondicionador de suelos.- Debe controlarse el contenido de

patgenos, metales pesados y sales.- Importante fuente de emisin de xido

nitroso. Disposicin en relleno sanitario:

- El lodo debe estar deshidratado.- Al ser un medio anaerbico, la

generacin de metano suele serelevada.

Combustin:- Mxima reduccin de volumen.- Destruccin de patgenos.- Mayor inversin inicial y costo de

mantenimiento que en otros sistemas.- Se deben controlar las emisiones

gaseosas.

Compostaje aerbico: - Se obtiene un fertilizante de altacalidad.

- La generacin de metano suele serdespreciable.

- Debe controlarse su calidad por la posible presencia de metales pesados.


49/103

40

Las condiciones anaerbicas que reinan en un relleno sanitario hacen que se generemetano durante la degradacin de los residuos orgnicos, por lo que es necesario contar consistemas de captacin y utilizacin de biogs.19

En caso de que el lodo no estabilizado se disponga en rellenos sanitarios sin sistemade captacin y destruccin de biogs, pueden aplicarse metodologas que consideran elcompostaje, incineracin, gasificacin o pirlisis de residuos orgnicos (adems de las quese refieren exclusivamente a lodos generados en plantas de tratamiento de aguasresiduales). En este tipo de proyectos, se evita la emisin de metano que ocurrira en elrelleno sanitario.

Combustin

Durante la combustin se produce la oxidacin total de los slidos orgnicos contenidos enel lodo.

Las principales ventajas de esta opcin son la reduccin mxima del volumen, ladestruccin total de patgenos y compuestos txicos, y la posibilidad de recuperacin deenerga. Por otro lado, este tipo de tecnologa requiere de una gran inversin inicial, loscostos de operacin y mantenimiento suelen ser elevados, y puede generar emisionesgaseosas perjudiciales al medio ambiente.

Para que un lodo pueda ser incinerado no es necesario que se encuentre estabilizado, pero s deshidratado hasta un nivel de humedad que vara con el tipo de combustin.

Compostaje aerbicoEn este proceso, el material orgnico contenido en el lodo es degradado biolgicamente,resultando en un compuesto estable parecido al humus. Aproximadamente de 20% a 30%del material orgnico es transformado en dixido de carbono y agua.

Durante la descomposicin, la temperatura del compost alcanza entre 50 C y 70 C, y

los microorganismos patgenos entricos son destruidos.20 El compuesto final puede serutilizado como acondicionador de suelos.

19 El diseo de rellenos sanitarios escapa del alcance de esta nota tcnica.20 Los patgenos entricos son microorganismos que infectan a las personas a travs de la ruta fecal oral,invadiendo el sistema gastrointestinal.


50/103

41

Es importante el control de calidad del compost para asegurarse de que no contienemetales pesados.

El compostaje nunca es totalmente aerbico, siempre existen zonas anaerbicasdentro de las pilas. La proporcin de estas zonas depende de la calidad de operacin del proceso (p. ej. periodicidad de volteo de pilas), pero de cualquier forma la produccin demetano suele ser pequea.

Al igual que en el caso decombustin, si el lodo no estabilizadoest siendo dispuesto en rellenossanitarios sin recuperacin de biogs, puede aplicarse una metodologa que

contemple el metano que se evita producir en el relleno por medio de laimplantacin de un proceso decompostaje aerbico.

Compostaje aerbico de lodos biolgicos.Fuente : International Potato Center.


51/103

42

3 Procesos de captacin y utilizacin de metano

El biogs generado en procesos de tratamiento anaerbico est conformado en su mayor

parte por metano (50 - 75%).21

Este gas es inflamable, por lo que puede ser utilizado confines energticos (p. ej. como combustible en calderas o generadores de electricidad).Adems, al ser un GEI con un potencial de calentamiento global de 21 (ver cuadro 1.1, pg.2), puede ser quemado en una llama abierta para transformarlo en CO2 y as reducir suPotencial de Calentamiento en 21 veces.

El proceso realizado desde la generacin del biogs hasta su uso fin

Documents

Desarrollo de Proyectos MDL en Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales