Potencial Cubano de Inserción en el Mecanismo de Desarrollo Limpio del Protocolo de Kyoto a Partir de la Gestión de los RSU

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(1)UNIVERSIDAD CENTRAL “MARTA ABREU” DE LAS VILLAS FACULTAD INGENIERÍA MECÁNICA DEPARTAMENTO ENERGÍA. TRABAJO DE DIPLOMA TÍTULO: Potencial Cubano de Inserción en el Mecanismo de Desarrollo Limpio del Protocolo de Kyoto a Partir de la Gestión de los RSU. AUTOR: EVELIO DÍAZ PÉREZ. TUTOR: Dr. CÁNDIDO QUINTANA PÉREZ “AÑO DE LA REVOLUCIÓN ENERGÉTICA EN CUBA” CURSO 2005-2006. 1.

(2) Resumen En el presente trabajo se realiza el estudio del potencial de Cuba para la aplicación de los mecanismos de desarrollo limpio del protocolo de Kyoto en el caso particular del comercio de emisiones. Se hace una breve introducción al tema para profundizar en el mismo y ver su gran importancia para el desarrollo del país .Se expone la metodología para el cálculo de las emisiones de metano (CH4), como gas de efecto invernadero, que se emite a partir de los Residuos Sólidos Urbanos (RSU). Además se realiza la estimación de los costos y beneficios del proyecto. Se selecciona el equipo de generación de energía eléctrica a poner en funcionamiento a partir del gas que se obtiene de los RSU del país (Cuba).. 2.

(3) Summary In this research work, the study of Cuban’s potential to the appliance of the Clean Development Mechanism of the Protocol of Kyoto specially of the emissions trade, is done, It appears a short introduction to this theme to deepen on it and to know it’s importance to the development of our country. It exposes the methodology to the calculus of emissions of methane (CH4), as gas of the hothouse effect, that it is emitted from Solid Waste . Besides that, the estimation of the costs and benefits from the project are exposed. It has been selected equipment of the generation of the electric energy to work wing the gas that is obtained from the Solid Waste of Cuba.. 3.

(4) ÍNDICE Resumen ……………………………………………………………….....2 Introducción……………………………………………………………....5 Capítulo I………………………………………………………………..…8 Introducción………………………..……………………………….….....8 1.1 Factores que Influyen en la Generación del GRS………....10 1.2 Modelo de Scholl-Canyon…………………………………15 Capítulo II……………….……………………………………………….22 Introducción……………………………………………………………..22 2.1 Datos demográficos de los principales municipios del país con más de 100 000 hab. en Cuba. ………..…………….22 2.2 Fuente de datos. ……………………………………………23 2.3 Cálculo de generación de metano del país a partir de los RSU en Cuba…………..……………………………...………….25 2.4 Beneficio del proyecto. …………………………………….31 2.5 Costo del proyecto. ………………………………………...35 Capítulo III. ……….…………………………………………………………37 Introducción……………………………………………………………….37 3.1 Factores que Determinan la Selección de Utilización del GRS…………………………………………………………………...37 3.2 Selección del equipo a instalar. ……………………………37 3.3 Beneficio a partir de la generación eléctrica………………41 3.4 Costo de instalación. ………………………………………44 3.5 Costo total del proyecto. …………………………………..46 Conclusiones………………………………………………………………47 Recomendaciones…………………………………………………………48. Bibliografía…………………...………………………………………….49 Anexos…………………………………………………………………..…51. 4.

(5) INTRODUCCIÓN La inserción de Cuba en los Mecanismos de Desarrollo Limpio del Protocolo de Kyoto, y más en lo particular, en el comercio de emisiones traería beneficios para el país. Tanto en el ámbito económico como en el medio ambiental. El comercio de emisiones es un aspecto más del amplio abanico que comprende el comercio de contaminantes que puede incluir contaminación de aire, agua y tierra., una solución de mercado para problemas medioambientales. Por un lado los contaminadores tienen asignados objetivos de reducción de sus emisiones de gases en un periodo de tiempo predefinido. Por otro lado, se les asigna una cantidad de derechos de "emisión" equivalente a la cantidad que se les permite contaminar, siendo ésta el nivel de sus emisiones menos su objetivo acordado. Los proyectos de generación de derechos aparecen bajo dos categorías en el Protocolo de Kyoto. Los proyectos que tienen lugar en un país sin objetivos de reducción (la mayoría en los países en "desarrollo") aparecen bajo la categoría de Mecanismos de Desarrollo Limpio (Clean Development Mechanism, CDM). Los proyectos que tienen lugar en países con objetivos de reducción aparecen bajo la categoría de Implementación Conjunta (Joint Implementation, JI). Los proyectos de Implementación Conjunta, están mayormente destinados a Europa del Este y Rusia, pero en teoría se pueden llevar acabo en cualquier país con una obligación de reducción, como América del Norte o Europa Occidental. Estos proyectos pueden ser monocultivos de plantaciones de árboles, que teóricamente absorben el carbono de la atmósfera (sumideros de carbono), proyectos de energía renovable como la energía solar o eólica, mejoras en la generación de energías existentes, etc. La cantidad de derechos ganados está calculada como la diferencia entre el nivel de emisiones del proyecto y el nivel de emisiones en un futuro alternativo (hipotético) imaginando "que hubiera sucedido de otro modo " sin el proyecto. Una complejidad añadida a estas hipótesis es que los contaminantes pueden ser intercambiados, es decir, que. 5.

(6) puedes usar la reducción de un gas (por ejemplo CO2) para reclamar reducciones por otro gas (por ejemplo CH4). El término financiero para esto es "fungibility" (fungibilidad). Los "contaminadores" en el Protocolo de Kyoto son países individuales que han aceptado los objetivos de reducción específica, que normalmente se establecen en un promedio de un 5.2 % por debajo de las emisiones de 1990. Cada país entonces decidirá internamente, como distribuirá sus derechos asignados entre los contaminadores nacionales. Según el Protocolo de Kyoto es probable que éstos sólo sean las grandes industrias contaminadoras como las empresas transnacionales. En muchos aspectos, los mercados de emisiones no son diferentes de los mercados financieros. Están sujetos a las mismas presiones de los mercados del capital, como la volatilidad del precio, los ciclos de “boom y bancarrotas”, las burbujas especulativas, etc. Ha habido muchos tipos de esquemas de comercio de emisiones, algunos más regulados que otros. A pesar de su rechazo del Protocolo de Kyoto, los EE.UU. tienen los mercados de emisiones más desarrollados, incluido el comercio de la niebla tóxica y los gases que causan la lluvia ácida. Sin embargo, el mercado de Kyoto, es un proyecto más ambicioso, cubriendo seis gases de efecto invernadero, objetivos variables de reducción, y numerosos mecanismos a escala global. Actualmente en Cuba se escapan a la atmósfera miles de metros cúbicos de metano (CH4) producto de la descomposición de la materia orgánica que viene con los. Residuos Sólidos Urbanos (RSU). Este gas es nocivo al efecto. invernadero con poder destructivo de 21 veces mayor a 100 años dióxido de carbono (CO2). Además se está. que el. perdiendo un modo de obtener. energía renovable muy valiosa.. 6.

(7) Problema: Calcular el potencial de generación de metano. (CH4) a partir de. los Residuos Sólidos Urbanos (RSU) de Cuba para la posible inserción en los Mecanismos de Desarrollo Limpio del Protocolo de Kyoto.. Hipótesis:. Si se realiza un correcto cálculo del potencial de generación de. CH4 a partir de los RSU entonces es posible insertar a Cuba en los Mecanismos de Desarrollo Limpio del Protocolo de Kyoto.. Objetivos: •. Calcular del potencial de generación de CH4 a partir de los RSU en las condiciones de Cuba.. •. Estimar del potencial de generación de energía eléctrica a partir del Gas de los Residuos Sólidos (GRS).. Viabilidad: El proyecto se puede realizar en el. país debido a:. 1. Existe la documentación necesaria sobre el tema. 2. Se cuenta con 14 Municipios con más de 100 000 habitantes en el país como lo exige la metodología de cálculo del “Manual para la preparación de proyectos de generación de energía de gas de Rellenos Sanitarios en América Latina y el Caribe”. 3. Existen fuentes de datos confiables de la población, cantidad de RSU generado y su clasificación.. 7.

(8) CAPITULO I. Introducción En los momentos actuales que vive el país de constate cambio y revolución energética es de vital importancia aprovechar todas las posibilidades que estén al alcance. Una de las más ventajosas opciones son las fuentes de energía renovables. Las energías renovables son aquellas que llegan en forma continua a la Tierra y que a escalas de tiempo real parecen ser inagotables. Son fuentes de energía renovables: •. Energía Hidráulica. •. Energía Solar. •. Energía Eólica. •. Energía de Biomasa. •. Energía Mareomotriz. ENERGIA DE BIOMASA: Este constituye en muchos aspectos la opción más compleja de energía renovable, debida fundamentalmente a la variedad de materiales de alimentación, la multitud de procesos de conversión y la amplia gama de rendimientos. Consiste en la transformación de materia orgánica, como residuos agrícolas e industriales, desperdicios varios, aguas negras, residuos municipales, residuos ganaderos, troncos de árbol, restos de cosechas, etc., en energía calórica o eléctrica.. 8.

(9) Los métodos principales para convertir la biomasa en energía útil son: 1. Combustión directa 2. Digestión anaerobia 3. Fermentación alcohólica 4. Pirólisis 5.Gasificación El método de la combustión directa es el que más problemas plantea: •. La búsqueda de materia biológica (madera) para quemar puede afectar a. los ecosistemas naturales hasta el punto de provocar la desaparición del bosque, y con él la fauna. •. La combustión de residuos orgánicos puede acarrear la emisión de. determinados elementos tóxicos: . Dioxinas y furanos: altamente tóxicos y bioacumulativos.. . Metales pesados: bioacumulativos.(Unos controles estrictos y unos. adecuados sistema de depuración, podrían reducir las emisiones pero es más conveniente eliminar los materiales tóxicos en la combustión de residuos). •. La búsqueda de residuos aptos para el consumo energético puede afectar. las posibilidades de reciclado de los elementos presentes en la basura. El resto de modalidades energéticas de origen biológico no provocan un efecto significativo, quizá alguna repercusión social o económica, pero un mínimo perjuicio medioambiental.. La descomposición anaeróbica de la materia orgánica en vertederos de residuos sólidos por parte de las bacterias metanogénicas es fuente de emisiones de CH4 que se escapan a la atmósfera. Se estima que esta fuente representa entre el 5. 9.

(10) y el 20% de emisiones antropogénicas de CH4 en todo el mundo. (Tomado del IPCC) En la metodología de los vertederos de residuos sólidos (VRS) se dividen en controlados y no controlados dependiendo del grado y tipo de control activo en el vertedero. La clasificación se utiliza para utilizar un factor de corrección para el metano (FCM) que permite dar cuenta del potencial de generación de metano del vertedero. En los vertederos controlados deberá existir disposición controlada de los desechos, es decir, áreas específicas para depositar los desecho, cierto grado de control de la recolección de basura y ciertas medidas de control de incendios, asimismo, deberán utilizarse uno de los siguientes ‫׃‬material de cobertura, compacto mecánico, o nivelación de los desperdicios. Todos los demás vertederos de residuos sólidos no comprendidos en la categoría anterior se consideran no controlados. Estos se dividen en profundos o poco profundos para dar cuenta de su generación de CH4.. 1.1 Factores que Influyen en la Generación del GRS El GRS es generado como resultado de procesos físicos, químicos y microbiológicos que ocurren dentro del residuo. Debido a la naturaleza orgánica del residuo húmedo, el proceso microbiológico es el que gobierna el proceso de generación (Christensen, 1989). Estos procesos son sensibles a su entorno y por lo tanto, existe una amplia gama de condiciones naturales y propiciadas por el hombre que afectan la población microbiana y consecuentemente, la tasa de producción del GRS. Estudios de corto plazo adelantados en rellenos de gran tamaño, en los que se usaron datos generados mediante pruebas de extracción de GRS, indican un rango de producción del GRS entre 0.05 y 0.40 m3 de GRS por kilogramo de residuo dispuesto en el relleno (Ham, 1989). La masa de residuo representa tanto los materiales sólidos (75-80% por masa) como la. 10.

(11) humedad (20-25% por masa). Este rango depende del contenido orgánico del residuo colocado en el relleno. El rango de los valores de producción de GRS puede a primera vista no ser demasiado grande, sin embargo, usando la base de población en ALC y el valor del combustible del GRS, la cantidad que se produciría sería del orden de decenas de millones de metros cúbicos de gas natural. Un gas natural tipo gaseoducto tiene aproximadamente el doble de poder calorífico o contenido de combustible que el GRS. La composición del residuo es el factor más importante en la evaluación del potencial de generación de GRS de un sitio específico. El máximo volumen del GRS depende de la cantidad y contenido orgánico dentro de la masa de residuo (Environment Canadá, 1996) debido a que es precisamente la descomposición de los residuos orgánicos la fuente de todo el GRS que puede generar el relleno. Otros factores que influyen en la tasa de producción del GRS son el contenido de humedad; contenido de nutrientes; contenido de bacterias; nivel de pH; temperatura; y el diseño y planes de operación del sitio específico. Los residuos producidos en ALC típicamente tienen más alto contenido orgánico y de humedad que la mayoría de residuos de Norte América o Europa, por lo que se esperaría una generación de GRS a unas tasas más elevadas. La humedad es el principal factor que limita la tasa de descomposición del residuo (McBean etal, 1995; Reinhart, 1996). Las condiciones de humedad dentro del relleno son una función de muchos factores. Los rellenos son típicamente construidos y llenados siguiendo un patrón secuencial por capas. Este aspecto es importante para comprender como la humedad se mueve dentro y a través del residuo. El efecto de la disposición por capas tiende a producir sustancialmente diferentes características de flujo en relación con el movimiento de lixiviados y a la infiltración de agua dentro del relleno. El control del contenido de humedad y de los otros factores que influyen en la población de bacterias que producen el GRS puede tener un gran impacto en el porcentaje del GRS total que es producido, y así mismo en la tasa a la cual es producido. Así mismo, la tasa de producción del GRS puede en cierta forma ser objeto de control. 11.

(12) mediante sistemas de manejo de residuos bien diseñados. Los rellenos sanitarios convencionales como los desarrollados en Norte América en los 70s y 80s son referenciados generalmente como “cámaras secas” (“dry tombs”, en Inglés) debido a que la alternativa de diseño adoptada era evitar que el agua entrara en contacto con el residuo y así minimizar incursiones de lixiviados dentro del agua subterránea. Sin embargo, esta práctica también limita la tasa de actividad anaeróbica dentro del residuo. La actual tendencia es hacia el uso de la tecnología de bioreactor para rellenos sanitarios (Landfill Bioreactor Technology, LBT) mediante la cual se aumenta la cantidad de agua que entra en contacto con el residuo y en cierta forma se estabiliza más rápidamente la masa de residuos. Esta tecnología puede producir grandes tasas iniciales de generación del GRS pero a expensas de un decrecimiento repentino de la misma después de unos pocos años. Para efectos de una caracterización inicial del sitio, la producción del GRS puede ser simplificada en función del volumen, edad y tipo de residuo, y de su contenido de humedad. El volumen de gases de efecto invernadero (GHG) es directamente proporcional al potencial de generación del GRS. Esto también tiene repercusiones en otros potenciales impactos relacionados con olores y seguridad pública. En general, entre más gas sea producido mayor será la probabilidad de que surjan problemas relacionados con salud, seguridad y molestias por olores; pero al mismo tiempo, esta situación conlleva una factibilidad económica más favorable para la utilización del GRS. El primer paso es determinar el factor de ajuste del tonelaje basado en la composición del residuo. Este factor de corrección representa la proporción de residuos inertes en el relleno que no producen GRS, y la proporción de residuos Industriales/comerciales/institucionales (ICI) que producen menos GRS que un residuo doméstico típico. La capacidad del relleno se multiplica por el factor de ajuste de tonelaje dando como resultado una capacidad ajustada del sitio. El relleno puede ser entonces clasificado como seco o húmedo. Un relleno seco se descompondrá más lentamente que uno húmedo y por consiguiente la tasa de producción del GRS será más baja, y el tiempo de producción más largo.. 12.

(13) Entre los factores que inciden en el contenido de humedad de un relleno están la precipitación y temperatura del sitio, el tipo de cobertura del relleno, las condiciones de la cobertura (p.e., pendiente, continuidad), el tipo de sistema de recolección de los lixiviados, y el tipo de membrana impermeabilizante del relleno. La clasificación del sitio como seco o húmedo depende principalmente de la cantidad de precipitación que se infiltra dentro de la masa de residuo. Una aproximación conservativa para clasificar un sitio como seco o húmedo es la que se basa en el promedio anual de lluvias. Un relleno en el que una porción significativa del residuo se localiza dentro de un medio combinado de agua subterránea/lixiviados puede ser considerado como un sitio húmedo. Los sitios localizados en áreas con precipitaciones menores de 500 mm/año, se clasifican como sitios relativamente secos; más de 500 pero menos de 1000 mm/año, como sitios relativamente húmedos; y los sitios ubicados en áreas con mas de 1000 mm/año, como sitios húmedos. La mayoría de rellenos en ALC son considerados entre sitios relativamente húmedos y húmedos. Discusiones adicionales en relación con la importancia de este aspecto en los sitios de ALC serán presentadas más adelante junto con las discusiones de modelación y la asignación de los parámetros que apliquen. La capacidad ajustada del sitio se localiza en el eje izquierdo del cuadro para rellenos húmedos o secos. Este tiene que ver con el efecto que el tamaño del sitio (pequeño, mediano, grande) tiene en la producción de gas. El estado actual de utilización del sitio en cuanto a llenado se localiza en el eje inferior. Este se define como el porcentaje de llenado en que está el sitio o el número de años transcurridos desde el cierre del mismo. La producción de GRS se determina mediante la intersección de la capacidad ajustad del sitio y el estado actual de llenado. La producción de gas se clasifica como “alta”, “media” o “baja”. Cada categoría está definida mediante cifras que indican un nivel creciente de severidad dentro de la categoría. La producción máxima de GRS típicamente ocurre dentro de los dos años después del cierre del sitio, dependiendo de si el sitio tuvo un programa de disposición moderadamente uniforme. En la planeación y evaluación de la necesidad de instalar controles es muy importante. 13.

(14) considerar la futura producción del GRS. La producción del GRS en un sitio se incrementa en la medida que se va llenando, y cómo luego disminuye lentamente después de su cierre. Otros asuntos relacionados con la producción del GRS que son materia de evaluación, incluyen los riesgos por la migración subterránea de los GRS y el impacto de los mismos en la calidad del aire. Los principales factores que inciden en la distancia de migración del gas son la permeabilidad del suelo adyacente al relleno y el tipo de cobertura final superficial alrededor del mismo. Generalmente, entre mayor es la permeabilidad del suelo adyacente al relleno, mayor es la distancia de migración. El contenido de agua en el suelo tiene también una importante incidencia sobre su permeabilidad con respecto al flujo de GRS. En la medida que el contenido de agua se incrementa, la transmisividad del medio disminuye. Adicionalmente, el tipo de cobertura en la superficie del terreno afecta la ventilación del GRS hacia la atmósfera. Superficies pavimentadas o congeladas limitan la ventilación del gas a la atmósfera y por lo tanto incrementan la distancia potencial de migración. Una membrana impermeable en un relleno puede reducir inmensamente el potencial de migración subterránea. Así mismo, la presencia de suelos heterogéneos alrededor del sitio o tuberías de alcantarillado y otros servicios públicos enterrados incrementan la distancia potencial de migración a lo largo de estos ductos y corredores. Por lo tanto, estos factores deben ser considerados cuando se evalúe el potencial de migración subterránea de un sitio en particular. Los principales determinantes de los impactos sobre la calidad del aire son la cantidad de GRS emitido a la atmósfera, la concentración de trazas de compuestos del gas en el GRS, la proximidad del receptor al sitio y las condiciones meteorológicas.. 14.

(15) 1.2 El Modelo Scholl-Canyon Los modelos matemáticos son herramientas útiles y económicas para la estimación del potencial de generación del GRS en el sitio. Los resultados del modelo pueden también ser usados para evaluar los riesgos potenciales asociados a la migración/emisión del GRS, y para evaluar la factibilidad del proyecto de administración del GRS. Hay disponibles numerosos modelos para calcular la producción del GRS. Todos estos modelos pueden ser usados para elaborar una curva de generación que permita predecir su comportamiento y cambios a lo largo del tiempo. La totalidad del gas existente y la tasa a la cual es generado puede variar de alguna manera según los diferentes modelos que se usen, no obstante, el parámetro de entrada que es común a todos ellos es el de la cantidad de residuo que es degradable. Los demás parámetros de entrada pueden variar dependiendo del modelo que se use, pero por lo general, estos están determinados por un número de variables incluyendo las que inciden directamente en la generación del GRS, incertidumbres en la información disponible sobre el sitio, y la forma en que la operación de la extracción del GRS afecta la generación en sí misma, en los casos en que se induce infiltración de aire. Otro factor importante es el espacio de tiempo que se asume entre el momento de la disposición del residuo y el comienzo de la descomposición anaeróbica o fase metagénica dentro de la masa de residuo. (Augenstein, 1991) La heterogeneidad y naturaleza variable de todos los rellenos conlleva una dificultad que es inherente a la confiabilidad de los datos que se recolectan sobre el sitio, la cual esta ligada a la disponibilidad de un continuo desembolso de recursos para adelantar dicha actividad. Cualquier resultado del modelo será aceptable en la medida que lo sean los datos de entrada, aunque muchas veces estos parten de hipótesis generales en cuanto a la estimación inicial de las cantidades y tipos de residuo. Por lo tanto, es recomendable usar un modelo simple que utilice pocos parámetros y que puedan ser razonablemente asignados de acuerdo con las condiciones específicas del sitio. La predicción del. 15.

(16) resultado de cualquier modelo depende en mayor medida del grado de precisión que se requiera, de la confiabilidad de los datos de entrada, de la experiencia individual para analizar los datos, y del grado de similitud que exista entre el sitio objeto de estudio y otros sitios que ya hayan sido exitosamente modelados. (Zison, 1990.) Todos los modelos que se usan para determinar la tasa de producción estimada del GRS del sitio deben ser objeto de un completo análisis de sensibilidad con miras a determinar un rango aceptable de resultados y establecer cuáles parámetros ejercen mayor influencia en los cálculos de la producción del GRS. La identificación de parámetros sensibles puede requerir una recolección de datos confiable y adelantar posteriores refinamientos en las predicciones de la producción del gas. Dada la naturaleza heterogénea de las condiciones dentro del relleno y las típicas limitaciones respecto de los datos de entrada que normalmente se encuentran en un sitio candidato, es recomendable establecer un rango de valores aproximado y adelantar un análisis de sensibilidad que refleje las condiciones esperadas de generación del GRS. Usando los limites más altos y más bajos en la generación del GRS versus el perfil de tiempo basado en las condiciones probables dentro del relleno, es posible asignar valores y escoger datos de entrada que sean representativos como para considerarlos en una primera evaluación del potencial de un sitio, así como para establecer oportunamente qué factores de riesgo pueden surgir. Los modelos cinéticos de primer orden son frecuentemente usados para estimar la producción de metano a lo largo de la vida útil de un relleno. Estos modelos son adaptados a rellenos específicos mediante hipótesis que se basan en las condiciones particulares del sitio. El modelo de degradación empírica de primer orden más ampliamente aceptado y utilizado por la industria y agencias reguladoras, incluyendo la U.S. EPA, es el Modelo Scholl Canyon. Este modelo se basa en la hipótesis de que el relleno tiene una fracción constante de material. 16.

(17) biodegradable en el relleno por unidad de tiempo. El modelo se basa en la siguiente ecuación de primer orden: QCH4i = k * Lo * mi * e-kt QCH4i = metano producido en el año i desde la sección ith del residuo k = constante de generación de metano Lo = potencial de generación de metano mi = masa de residuo dispuesto en el año i ti = años después del cierre Es una práctica típica asumir que el GRS generado está compuesto de cincuenta por ciento de metano y cincuenta por ciento de dióxido de carbono para que el total de GRS producido sea igual a dos veces la cantidad de metano calculado a partir de la ecuación . El Modelo Scholl Canyon predice el potencial de generación de metano (Lo), los datos históricos de llenado del residuo y las proyecciones futuras del residuo que será dispuesto en el sitio. La U.S. EPA asigna valores de ajuste a cada uno de estos parámetros y de esta forma obtener una evaluación preliminar conservativa del sitio. Sin embargo, estos parámetros de entrada deben ser seleccionados con conocimiento de las condiciones específicas del sitio y sus alrededores. En ALC, las diferencias en el contenido orgánico del residuo, la presencia de humedad, y el nivel al cual el residuo es compactado hacen que el potencial para la generación de GRS sea mayor, en comparación con un sitio típico de Norte América y Europa. En este trabajo se ha seleccionado el Modelo Scholl Canyon no porque sea el único modelo disponible, o el mejor, sino porque es el más adecuado para el propósito buscado; es el más comúnmente utilizado y aceptado en Norte América y Sur. 17.

(18) América; y tiene la mejor base de datos disponible sobre los rellenos de ALC. El modelo es sencillo de entender y aplicar, y está generalmente aceptado por las agencias e instituciones financieras que están interesadas en apoyar estos tipos de proyectos tanto en Norte América como en ALC. La tasa constante de generación de metano (k) representa la tasa de biodegradación de primer orden a la cual el metano es generado luego de la disposición del residuo en el sitio. Esta constante depende del contenido de humedad, la disponibilidad de nutrientes, el pH, y la temperatura. Como se mencionó anteriormente, el contenido de humedad dentro de un relleno es uno de los parámetros más importantes que inciden en la tasa de generación del gas. La humedad sirve además como medio para el transporte de nutrientes y bacterias. El contenido de humedad dentro de un relleno sanitario depende principalmente de la infiltración de aguas lluvias a través de la cobertura del relleno. Otros factores que afectan el contenido de humedad en el residuo y la tasa de generación incluyen el contenido inicial de humedad del residuo; la cantidad y tipo de cobertura diaria que se usa en el sitio; la permeabilidad y tiempo de disposición de la cobertura final; el tipo de impermeabilización de la base; el sistema de recolección de lixiviados; y la profundidad del residuo. Los valores típicos de k oscilan entre 0.02 para sitios secos y 0.07 para sitios húmedos. El valor predeterminado utilizado por la U.S. EPA para sitios con precipitaciones de más de 25 pulgadas (625 mm) por año es 0.05 (U.S. EPA, 1994). Se considera que este valor produce una estimación razonable de la generación de metano en ciertas regiones geográficas y bajo ciertas condiciones en el sitio. La siguiente tabla presenta los rangos sugeridos y la asignación de los parámetros recomendados de la constante k.. 18.

(19) Rango de Valores de k Sugeridos según la Precipitación Anual. Precipitación. Rango de Valores k (Según condición del residuo). Anual Relativamente. Moderadamente. Altamente. Inerte. Degradable. Degradable. <250 mm. 0,01. 0,02. 0,03. >250 a <500 mm. 0,01. 0,03. 0,05. >500 a <1000 mm. 0,02. 0,05. 0,08. >1000 mm. 0,02. 0,06. 0,09. El potencial de generación de metano (Lo) representa la reserva total de metano (m3 de metano por tonelada de residuo). El valor Lo depende de la composición del residuo, y en particular, de la fracción de materia orgánica presente. Este valor se ha estimado con base en el contenido de carbono del residuo, la fracción de carbono biodegradable, y el factor de conversión estequiométrico. Los valores típicos de este parámetro están el rango entre 125 m3 y 310 m3 de metano/tonelada de residuo. El aumento en la compactación del residuo no tiene efecto directo sobre el parámetro Lo. Sin embargo, la compactación y la densidad del residuo tienen una relación directa con la masa de residuo dentro de un volumen determinado, y por lo tanto con la cantidad potencial de GRS que puede ser producido a través del tiempo, así como con las características de desempeño de los sistemas que sea necesario instalar para su recolección. Existe también la percepción de que en la medida en que los programas de reciclaje y compostaje se incrementan y mejoran, más materiales orgánicos tales como residuos de comida y papel, pueden ser desviados del relleno lo cual reduciría la cantidad del GRS dentro del relleno. Sin embargo, hasta la fecha las iniciativas de reciclaje han tenido más éxito pero en la remoción de materiales inorgánicos tanto en países desarrollados como en países en desarrollo. En consecuencia, a través de la práctica cotidiana no se ha encontrado que el valor. 19.

(20) aplicable de Lo haya disminuido significativamente (U.S. EPA, 1994). El usuario del modelo puede aumentar o disminuir el valor Lo en función del conocimiento específico que se tenga del residuo, en términos de la proporción orgánica. La cantidad (en toneladas) de un residuo típico dispuesto en un relleno en un año determinado está representada por “m” en la ecuación del Modelo Scholl Canyon. En rellenos donde hay información suficiente y confiable que indique por ejemplo que hay una significativa porción de residuos inertes, tales como residuos de construcción y demolición, este parámetro puede ser reducido a un valor que refleje únicamente la cantidad de residuo que no es inerte. Sin embargo, en muchos casos no siempre hay suficiente información como para determinar qué porcentaje del residuo es inerte.. Valores de Lo Sugeridos según el Contenido Orgánico del Residuo. Categorización. del. Residuo Residuo. Relativamente. Inerte. Valor Mínimo Lo. Valor Máximo Lo. 5. 25. 140. 200. 225. 300. Residuo Moderadamente Degradable Residuo Degradable. Altamente. 20.

(21) Vida Media de Subproductos de Biodegradación. Categoría del Residuo. Vida Media Mínima. Vida Media Máxima. ½ año. 1 ½ año. 5 años. 25 años. 10 años. 50 años. Rápidamente Degradable (comida y residuos de jardín, etc.). Moderadamente Degradable (papel, etc.). Pobremente Degradable (algunas porciones de residuos de construcción y demolición, etc.). 21.

(22) CAPITULO II Introducción En el presente capítulo se realiza el cálculo de las emisiones de CH4 a partir de los RSU para el caso particular de Cuba. Teniendo en cuenta la metodología expuesta en el capítulo anterior la cual será adaptada a esta situación.. 2.1 Datos demográficos de los principales municipios del país con más de 100 000 hab Tabla 2.1. Tabla 2.1. Municipios con más de 100 000 hab. (Tomado de Anuario Estadístico de Cuba 2005). Municipios. NO. HABITANTES. CANTIDAD DE (RSU) en TON/año 32475.95. Sancti Spiritus. 110 994. Santa Clara. 219 170. 64240.00. Pinar del Río. 152 724. 44604.17. Matazas. 136 718. 39921.66. Manzanillo. 105 401. 30777.09. Las Tunas. 156 392. 45666.46. Holguín. 281 559. 82215.23. Guantánamo. 223 181. 65168.85. 1 850 000. 540200.00. Cienfuegos. 156 202. 45610.98. Ciego de Ávila. 117 815. 34401.98. Camaguey. 307 783. 89872.64. Bayamo. 158 739. 46351.79. Santiago de Cuba. 447 791. 130754.97. Ciudad Habana. 22.

(23) 2.2 Fuente de datos. (Tomado de datos estadísticos Oficina de Servicios Comunales MINTUR). RESULTADO DE LA RECOLECCIÓN DE R.S.U EN LAS TRECE LOCALIDADES ESTUDIADAS Provincia Villa Clara Año 2005. Cod.. Localidad. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10. Corralillo Quemado Sagua Encrucijada Camajuaní Caibarién Remedios Placetas Sta. Clara Cifuentes Sto. Domingo Ranchuelo Manicaragua Total. 11 12 13. Población Muestreada. RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS TOTAL RECOLECTADO. 4967 10816 43714 10122 21852 33465 15887 40733 202352 5596. PESO Kg./d Lunes Miércoles Viernes 3813.5 2133.4 2067.7 10762.9 5052.6 5293.2 41711.7 23795.1 24564.1 8526.9 4454.8 4485.1 27883.0 12950.9 11769.5 36374.2 15911.7 18965.8 16808.3 7342.3 7794.6 43984.8 23870.2 20658.5 243361.7 124169.5 117949.8 5425.2 2297.6 2126.8. 13396. 15523.5. 14073 17655 434628. 17337.8 6930.0 7256.2 25201.1 10056.1 9079.2 496714.6 246744.6 238959.9. 7780.4. 6949.4. PESO kg./h/d 0.5 0.7 0.7 0.6 0.8 0.7 0.7 0.7 0.8 0.6. VOLUMEN m3/d Lunes Miércoles Viernes 34.90 21.20 20.00 110.40 57.00 58.20 402.30 246.40 250.90 73.90 41.80 40.90 227.70 110.80 104.20 321.90 155.10 177.30 162.70 77.80 80.30 344.90 1223.90 175.10 2275.00 1224.90 1199.50 53.70 24.40 23.30. VOLUMEN m3/h/d 0.005 0.007 0.007 0.005 0.007 0.007 0.007 0.014 0.008 0.006. 0.8. 120.40. 36.60. 58.40. 0.005. 0.7 0.8 0.8. 134.30 223.40 4485.50. 58.00 94.90 3372.80. 59.30 88.20 2335.60. 0.006 0.008 0.008. 23.

(24) NU.. COMPONENTES. 1. Papel y Cartón Env. Met. de cervezas y otros Latas estañadas Hierro Cobre Aluminio Otros metales Cuero Huesos Trapos Algodón Gasa Otros textiles Plásticos Pet Películas Vidrio Blanco Vidrio color Envase de vidrio Nylon Otros recuperables. 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21. 22 23 24. Santa Clara kg. % 81.02 6.48 23.83 10.96 24.70 3.85 9.77 2.48 1.61. 1.90 0.88 1.97 0.31 0.78 0.20 0.13. 36.02. 2.88. 8.95 33.69. 0.72 2.69. 26.46 18.38 49.33 4.94 9.18. 2.11 1.47 3.94 0.39 0.73. TOTAL RECUPERABLE. 345.17. 27.59. Mat. Org.(rápida desc.) Materia Orgánica Misceláneas. 264.92 552.81 88.20. 21.17 44.19 7.05. TOTAL. 1251.10 100.0. 24.

(25) 2.3 Cálculo de generación de metano en las condiciones de Cuba. Usando la metodología del manual anteriormente expuesto se realizarán los cálculos para el cálculo. país. Partiendo del criterio que es necesario tener para el. rellenos sanitarios como lo exige la metodología .Asumiendo que el. residuo sólido de la fuente de datos es convertido en relleno sanitario se obtienen los siguientes resultados en diferentes variantes: ver tablas 2.2; 2.3; 2.4 y gráficos 2.2; 2.3; 2.4.. Tabla 2.2 Para un año después de cerrado el relleno sanitario Municipios Sancti Spiritus Santa Clara Pinar del Río Matazas Manzanillo Las Tunas Holguín Guantánamo Ciudad Habana Cienfuegos Ciego de Ávila Camaguey Bayamo Santiago de Cuba Total. CH4 emitido(m3/a) 435241 860888 597745 534994 370304 549450 989199 784100 7239285 611238 461025 1081331 557696. CH4 capturado(m3/a) 326430 645666 448309 401246 277728 412088 741899 588075 5429464 458428 345768 810998 418272. 1573221 16645723. 1179915 12484292. 25.

(26) Grafico 2.2. CH4 capturado(m^3/a) 14,000,000.00 12,000,000.00. CH4 (m^3/a). 10,000,000.00 8,000,000.00 CH4 capturado(m ^3/a) 6,000,000.00 4,000,000.00 2,000,000.00. Sa. nc ti S Sa p i r n t i tu Pi a C s na la r d ra e M l Rí at o M az an a s La z an s i ll o Tu na G Ho s ua l g C iu ntá uín da n d am H C ab o i C e nf ana ie go ueg de os C Áv am il ag a Sa u nt B a ey ia go y a de m o C ub a To ta l. 0.00. Tabla 2.3 Para diez años de generación Municipios Sancti Spiritus Santa Clara Pinar del Río Matazas Manzanillo Las Tunas Holguín Guantánamo Ciudad Habana Cienfuegos Ciego de Ávila Camaguey Bayamo Santiago de Cuba Total. CH4 emitido(m3/a) 2877833 5692582 5977458 5349949 3703046 5494509 9891993 7841003 72392857 6112383 4610251 10813319 5576966 15732211 159188533. CH4 capturado(m3/a) 4269436 2158374 4483094 4012462 2777284 4120882 7418995 5880752 54294643 4584287 3457688 8109989 4182725 11799158 121549775. 26.

(27) Grafico 2.3. CH4 capturado(m^3/a) 140,000,000. 100,000,000 80,000,000 CH4 capturado(m ^3/a). 60,000,000 40,000,000 20,000,000. nc ti S Sa pi ri n t tus a C Pi na lar rd a el M Ri o at az M an as za La ni l lo s Tu na H s ol G gu ua i C ta n iu da na m d o H a C ban ie nf a C ie ue go g de o A C am v il a ag ue Sa B nt ay y ia am go o de C ub a To ta l. 0. Sa. CH4 (m^3/a). 120,000,000. Tabla 2.4 Para el máximo de generación. Municipios Sancti Spiritus Santa Clara Pinar del Río Matazas Manzanillo Las Tunas Holguín Guantánamo Ciudad Habana Cienfuegos Ciego de Ávila Camaguey Bayamo Santiago de Cuba Total. CH4 emitido (m3/a) 10880353 21522200 4238825 534994 9257615 13736274 24729984 19602508 180982144 15280958 11525627 27033299 13942416 39330528 392597732. CH4 capturado(m3/a) 8160264 16141650 3179119 401246 6943211 10302205 18547488 14701881 135736608 11460718 8644220 20274974 10456812 29497896 294448299. 27.

(28) Grafico 2.4 CH4 capturado max 25 años 350,000,000. CH4( m^3/a). 300,000,000 250,000,000 200,000,000 150,000,000. CH4 capturado(m^3/a). 100,000,000 50,000,000. Sa. nc ti S Sa p i r n t i tu Pi a C s na la r d ra e M l Ri at o M a za an s La z an s i ll o Tu n H as G ol g C ua ui iu n d a ta n a d m H a o C b C ie n ana ie g o fu e de go C Av am il a ag Sa nt Ba u e y ia go y a m de o C ub a To ta l. 0. En los escenarios anteriormente observados se puede apreciar que el comportamiento de la generación es en ascenso con respecto al tiempo. Por tanto el beneficio también sigue esa tendencia.. A continuación se pueden observar como ejemplos la tabla 2.5 y gráfico 2.5 que muestran el cálculo realizado en el municipio de Santa Clara para el tiempo de explotación. Para el resto de los municipios ver anexo 1.. 28.

(29) Tabla 2.5. Nu. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24. COMPONENTES Papel y Cartón Env. Met. de cervezas y otros Latas estañadas Hierro Cobre Aluminio Otros metales Cuero Huesos Trapos Algodón Gasa Otros textiles Plásticos Pet Películas Vidrio Blanco Vidrio color Envase de vidrio Nylon Otros recuperables Mat. Org.(rápida desc.) Materia Orgánica Misceláneas TOTAL. Santa Clara kg % 81.02 6.48 23.83 10.96 24.70 3.85 9.77 2.48 1.61 36.02 8.95 33.69 26.46 18.38 49.33 4.94 9.18 264.92 552.81 88.20 ton 1.25. kg/d 11397.58. ton/a 4160. 1.90 0.88 1.97 0.31 0.78 0.20 0.13 0.00 2.88 0.00 0.00 0.72 2.69 0.00 0.00 2.11 1.47 3.94 0.39 0.73. 3352.31 1541.81 3474.70 541.60 1374.40 348.87 226.48 0 5067.15 0 0 1259.05 4739.38 0 0 3722.29 2585.62 6939.55 694.94 1291.40. 1223 562 1268 197 501 127 82 0 1849 0 0 459 1729 0 0 1358 943 2532 253 471. 21.17 44.19 7.05. 37267.94 77767.21 12407.64 ton/d 176.00. 13602 28385 4528 ton/a 64240. 100.0. 29.

(30) Tabla 2.5 continuación. Metano (1 años) m3/a 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 251748 525324 83814 m3/a 860888. Metano (10 años) m3/a 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2517484 5253248 838147 m3/a 8608880. Metano Metano Metano (25 años máx.) (40 años) (50 años) m3/a m3/a m3/a 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6293710 1785236 725822 13133120 3725262 1514578 2095369 594360 241648 m3/a m3/a m3/a 21522200 6104858 2482050. 30.

(31) Grafico 2.5 CH4 vs AÑOS 25,000,000.00. CH4 (m^3/a). 20,000,000.00 15,000,000.00 CH4 10,000,000.00 5,000,000.00 0.00 1. 10. 25. 40. 50. AÑOS. La tabla y gráfico anterior dan un acercamiento más preciso de lo anteriormente expuesto del beneficio en ascenso.. 2.4 Beneficio del proyecto. Con el protocolo de Kyoto y el desarrollo de los Mecanismos de Desarrollo Limpio se puede obtener que: -1 ton de CH4 = 21 ton de CO2 equivalente. Por tanto con esta ecuación multiplicada por la densidad del CH4 (ρ=0.6673 kg/m3) y el precio del CO2 en el mercado que esta entre 6 y 16 usd/ton de CO2 equivalente se obtiene lo siguiente, solamente quemándolo libremente a la atmósfera ver tabla 2.6; 2.7; 2.8 y gráfico 2.6; 2.7; 2.8; 2.9.. 31.

(32) Tabla 2.6 Para el año inicial.. Municipios Sancti Spiritus Santa Clara Pinar del Río Matazas Manzanillo Las Tunas Holguín Guantánamo Ciudad Habana Cienfuegos Ciego de Ávila Camaguey Bayamo Santiago de Cuba Total. CO2e (ton/a) 4574 9047 6282 5622 3891 5774 10396 8240 76084 6424 4845 11364 5861. Valor (6 USD/ton) 27446 54287 37693 33736 23351 34648 62378 49445 456508 38544 29072 68188 35168. Valor (16 USD/ton) 73189 144766 100516 89964 62270 92395 166343 131853 1217355 102785 77525 181836 93782. 16534. 99207. 264552. 174946. 1049677. 2799138. Gráfico 2.6. Valor del CO2e 3,000,000 2,500,000. 1,500,000. V alor (6 USD/ton) V alor (16 USD/ton). 1,000,000 500,000. nc ti S Sa pi ri n t tu s a C Pi na lar rd a el M Rí o at az M an a s z La ani ll o s Tu na H s ol G gu u C a n tá ín iu n da am d o H C ab a ie n na C ie fue go go de s C Áv i am l a ag Sa u Ba e y nt ya ia go m o de C ub a To ta l. 0. Sa. USD/a. 2,000,000. 32.

(33) Tabla 2.7. Para diez años de explotación. Municipios Sancti Spiritus Santa Clara Pinar del Río Matazas Manzanillo Las Tunas Holguín Guantánamo Ciudad Habana Cienfuegos Ciego de Ávila Camaguey Bayamo Santiago de Cuba Total. CO2 e (ton/a) 59828 30245 62822 56227 38918 57747 103964 82408 760847 64240 48453 113647 58613 165345 1703313. Valor ( 6 USD/ton) Valor ( 16 USD/ton) 358973 957262 181475 483935 376937 1005167 337367 899645 233513 622702 346482 923954 623787 1663433 494452 1318539 4565082 12173554 385445 1027855 290721 775257 681886 1818363 351682 937820 992070 2645522 10219881 27253015. Gráfico 2.7. valor del CO2e 30,000,000 25,000,000. 15,000,000. V alor ( 6 USD/ton) V alor ( 16 USD/ton). 10,000,000 5,000,000. nc ti S Sa pi ri n t tu s Pi a C na la r d ra el M Ri o a M ta za an z s La an s i ll o Tu n H as G ol g C uat uin iu da ana m d o H ab C a C ie n na ie g o fu e de go C Av am il a ag Sa u nt Ba e y ia go y a m de o C ub a To ta l. 0. Sa. USD/a. 20,000,000. 33.

(34) Tabla 2.8. Para el máximo de beneficio. Municipios Sancti Spiritus Santa Clara Pinar del Río Matazas Manzanillo Las Tunas Holguín Guantánamo Ciudad Habana Cienfuegos Ciego de Ávila Camaguey Bayamo Santiago de Cuba Total. CO2e (ton/a) 114352 226197 44549 5622 97297 144367 259911 206021 1902117 160602 121134 284119 146534 413362 4126192. Valor (6 USD/ton de CO2e) Valor (16 USD/ton de CO2e) 686113 1829635 1357186 3619164 267299 712799 33736 89964 583783 1556756 866207 2309886 1559469 4158584 1236131 3296349 11412706 30433885 963614 2569639 726804 1938144 1704715 4545908 879206 2344551 2480177 6613805 24757154 66019078. Gráfico 2.8. Valor del CO2e 80,000,000 70,000,000 60,000,000. 40,000,000. Valor (6 USD/ton de CO2e) Valor (16 USD/ton de CO2e). 30,000,000 20,000,000 10,000,000. nc ti S Sa pi ri n t tus a C Pi na lar rd a el M Ri o at az M an as za La ni ll o s Tu na H s G ol gu ua C ta in iu da na m d o H a C ba n i e a C ie nfu eg go de o C Av i am l a ag Sa u Ba ey nt ya ia go m o de C ub a To ta l. 0. Sa. USD/a. 50,000,000. 34.

(35) Gráfico 2.9. Beneficio del país desde el inicio hasta el máximo valor.. USD vs AÑOS 80,000,000 USD. 60,000,000. Valor (6 USD/ton de CO2 equivalente) Valor (16 USD/ton de CO2. 40,000,000 20,000,000 0 1. 5. 10. 20. 25. AÑOS. Tanto un escenario como el otro aportan significativos beneficios al país.. 2.5 -Costos del proyecto. Para la estimación del costo de este proyecto se tomo como referencia el cálculo del proyecto implantado en Montevideo (Uruguay) y otros similares. Donde se da un índice de costo de 2.14 dólares por tonelada de CO2 equivalente. Por tanto se obtienen en la tabla 2.9 y gráfico 2.10 los valores calculados para cada Municipio y el total a nivel de país.. 35.

(36) Tabla 2.9 Municipios Sancti Spiritus Santa Clara Pinar del Río Matazas Manzanillo Las Tunas Holguín Guantánamo Ciudad Habana Cienfuegos Ciego de Ávila Camaguey Bayamo. costo (USD) 244713 484063 95336 12032 208216 308947 556210 440886 4070532 343689 259226 608015 313583. Santiago de Cuba Total. 884596 8830051. Gráfico 2.10.. 10,000,000 8,000,000 6,000,000 4,000,000 2,000,000 0. nc. ti S S a pir n itu P i ta C s na la r d ra e M l R io a M t a za an z s La ani s llo Tu n Ho as G l C i u a t guin ud an ad am Ha o Ci ba Ci e n na e g fu e o de go C a Av m ila ag Sa nt B a uey ia g o ya m de o C ub T oa ta l. costo (USD). Sa. US D. costo (USD). Municipios. 36.

(37) CAPITULO III Introducción En la actualidad el problema de la energía se va haciendo tema de discusión en eventos y forum internacionales. Los precios de los hidrocarburos aumentan cada vez más y para muchos están en su fase de agotamiento. Por este motivo en este capítulo se seleccionará el equipo de generación de electricidad a instalar en el Relleno Sanitario como otro beneficio de este trabajo.. 3.1 Factores que Determinan la Selección de Utilización del GRS Como se comentó anteriormente, existen varias tecnologías para la utilización del GRS. La selección de la opción que más se ajusta a cada sitio específico depende de varios factores, entre los cuales se pueden citar los siguientes: • Disponibilidad proyectada del GRS; • Presencia y ubicación de mercados confiables; • Precio de mercado para productos finales; • Factores ambientales y regulatorios; y • Costos de operación y de capital de las opciones de sistemas de utilización, incluyendo costos de proceso y transporte.. 3.2- Factores que Determinan la Selección de Generación de Energía eléctrica Cuando se considera la opción de generación de energía a partir de Gases de Residuos Sólidos (GRS), deben evaluarse varios factores, bien sea que entre las opciones se contemplen microturbinas, motores de combustión interna, turbinas de gas, ciclo combinado, o turbinas de vapor. La eficiencia para la conversión de energía, la cual es una indicación de qué parte del valor de la energía del GRS puede ser convertida en energía eléctrica, varía con cada tecnología, y puede ser descrita en términos de la “tasa de calor” neta de la planta (kW/kWh) o eficiencia total del equipo. Esta eficiencia es igual. 37.

(38) al valor de energía total en el GRS recolectado dividido por el valor de energía en la carga suministrada a la red. La potencia neta suministrada a la red es igual a la salida total del generador menos las pérdidas parasitarias en la planta. Estas pérdidas incluyen la energía consumida por los compresores de gas, las bombas de agua, las bombas de aceite lubricante, los ventiladores del radiador y del generador, el transformador de la estación, y otras estaciones auxiliares. Otros factores importantes que deben ser considerados al momento de decidir si se va a utilizar o no el GRS para generación de energía incluyen la disponibilidad; los costos de instalación, operación y mantenimiento; y las emisiones, todos los cuales son particulares para cada sitio específico. La disponibilidad es el tiempo real de generación de energía dividido por la disponibilidad de horas por año. Esto constituye principalmente una medida de la confiabilidad del equipo de generación de energía y del abastecimiento del combustible a la instalación. Los costos/kW instalado describen el costo por kW instalado de una tecnología determinada. Los costos de operación y mantenimiento incluyen los materiales y mano de obra utilizados para producir la energía y se expresan como $/kWh de operación del equipo. Los cargos por mantenimiento cubren las revisiones mayores y menores. Igualmente, las emisiones de los tubos de escape de una antorcha de GRS o de una pieza de equipo de generación deben controlarse dentro de los límites aceptables establecidos por las agencias de gobierno. Las emisiones objeto de control incluyen los óxidos de nitrógeno, el dióxido de carbono, monóxido de carbono, hidrocarburos no metanos, compuestos orgánicos volátiles (COV), y productos de combustión incompleta. En la Tabla 3.1 se presentan los rangos típicos de flujo que se requieren para la implementación de tecnologías viables de generación de energía eléctrica. Esta figura también muestra los rangos de energía típicos asociados con las diferentes tecnologías y tasas de flujo.. 38.

(39) Tabla 3.1 – Tecnologías de Utilización de GRS y Rangos Típicos de Flujo/Potencia. 3.2- Selección del equipo a instalar. Con los cálculos realizados de generación de CH4 a partir de los RSU y la tabla 3.2 se realizará la selección del equipo de generación a poner en funcionamiento en cada municipio. [cfm (pies cúbicos por minutos)] Tabla 3.2 Municipios Sancti Spiritus Santa Clara Pinar del Río Matazas Manzanillo Las Tunas Holguín Guantánamo Ciudad Habana Cienfuegos Ciego de Ávila Camaguey Bayamo Santiago de Cuba Total. CH4 emitido (m3/a) 21522200 14943646 13374873 9257615 13736274 24729984 19602508 180982144 15280958 11525627 27033299 13942416. CH4 capturado(m3/a) 8160264. 16141650 11207735 10031155 6943211 10302205 18547488 14701881 135736608 11460718 8644220 20274974 10456812. 39330528. 29497896. 1983. 416142433. 312106824. 20985. 10880353. CH4 (cfm) 548 1085 753 674 466 692 1247 988 9126 770 581 1363 703. 39.

(40) -. De acuerdo con el flujo obtenido, se instalará un motor de combustión interna del cual se puede obtener un rango de energía que va desde 0,5 – 12 MW para todos los casos. Como se observa que Cuidad de la Habana esta fuera del rango pero como para la selección se toma como referencia el máximo valor de generación se asume el mismo equipo de los demás municipios en estudio y posteriormente se adiciona otro bloque de generación.. 3.3- Beneficio a partir de la generación eléctrica. En las tablas 3.3; 3.4; 3.5 y gráficos 3.1; 3.2; 3.3 se observa el incremento de la generación de energía transcurrir los años.. Tabla 3.3. Para el año inicial de generación. Municipios CH4 emitido (m3/a) 435241 Sancti Spiritus 860888 Santa Clara 597745 Pinar del Río 534994 Matazas 370304 Manzanillo 549450 Las Tunas 989199 Holguín 784100 Guantánamo 7239285 Ciudad Habana 611238 Cienfuegos 461025 Ciego de Ávila 1081331 Camaguey 557696 Bayamo 1573221 Santiago de Cuba 16645723 Total. CH4 capturado(m3/a) CH4 (cfm) 326430 21, 645666 43 448309 30 401246 26 277728 18 412088 27 741899 49 588075 39, 5429464 365 458428 30 345768 23 810998 54 418272 28 1179915 79 12484292 839. MW generado 0,05 0,10 0,07 0,06 0,04 0,06 0,12 0,09 0,91 0,07 0,05 0,13 0,07 0,19 2,09. 40.

(41) Gráficos 3.1. . Para el año inicial de generación. Potencia eléctrica (MW) 2.5. Potecia (MW). 2 1.5 Pote ncia e lé ctrica (M W) 1 0.5. Sa. nc ti Sa Sp i n ri tu P i ta C s na la r d ra e M l Rí at o M az a n as La z an s i ll Tu o na H G ol s u g C an u iu í da tán n d am H C ab o C ie n an ie fu a go eg d e os C Áv am il ag a Sa u nt ia Bay ey go am de o C ub a To ta l. 0. Tabla 3.4. Para diez años de generación. Municipios CH4 emitido (m3/a) CH4 capturado(m3/a) 2877833 2158374 Sancti Spiritus 5692582 4269436 Santa Clara 5977458 4483094 Pinar del Río 5349949 4012462 Matazas 3703046 2777284 Manzanillo 5494509 4120882 Las Tunas 9891993 7418995 Holguín 7841003 5880752 Guantánamo 72392857 54294643 Ciudad Habana 6112383 4584287 Cienfuegos 4610251 3457688 Ciego de Ávila 10813319 8109989 Camaguey 5576966 4182725 Bayamo 15732211 11799158 Santiago de Cuba 159188533 121549775 Total. CH4 (cfm) 145 287 301 269 186 277 498 395 3650 308 232 545 281 793 8172. MW generado 0,36 0,71 0,75 0,67 0,46 0,69 1,24 0,98 9,12 0,77 0,58 1,36 0,70 1,98 20,43. 41.

(42) Gráfico 3.2. . Para diez años de generación. Potencia eléctrica (MW) 25 Potenc ia (M W). 20 15. Potencia eléctrica min (MW ). 10 5. Sa. nc ti S a S pi n rit Pi ta C us na l a r d ra el M Ri o a M ta z an a z s La an s il l o Tu n H as G ol g C ua u iu d a ta n i n d am H a o C ba i e n C ie n fu a go e d go C eA am v i a g la Sa ue nt B ia g o a ya y de m o C ub a To ta l. 0. Tabla 3.5. Para el máximo de generación CH4 CH4 emitido(m3/a) capturado(m3/a) Municipios 10880353 8160264 Sancti Spiritus 21522200 16141650 Santa Clara 14943646 11207735 Pinar del Río 13374873 10031155 Matazas 9257615 6943211 Manzanillo 13736274 10302205 Las Tunas 24729984 18547488 Holguín 19602508 14701881 Guantánamo 180982144 135736608 Ciudad Habana 15280958 11460718 Cienfuegos 11525627 8644220 Ciego de Ávila 27033299 20274974 Camaguey 13942416 10456812 Bayamo 39330528 29497896 Santiago de Cuba 416142433 312106824 Total. CH4 (cfm) 548 1085 753 674 466 692 1247 988 9126 770 581 1363 703 1983 20985. MW generado 1,37 2,71 1,88 1,68 1,16 1,73 3,11 2,47 22,81 1,92 1,45 3,40 1,75 4,95 52,46. 42.

(43) Gráfico 3.3. Para el máximo de generación.. Potencia eléctrica a instalar max (MW) 60 Potencia (MW). 50 40 30. Potencia eléctrica a instalar max (MW). 20 10. Sa. nc ti S Sa pi ri n t tu s Pi a C na la r d ra el M Ri o at M a za an s z La ani ll s Tu o na H s G ol g u u C iu ata in d a na m d o H ab C a C ie n na ie f go ue g de o C Av am il a ag Sa Ba ue y nt ia go y a m o de C ub a To ta l. 0. Se obtiene como benefio a partir de la venta de la energía eléctrica para los diferentes escenarios los siguientes resultados teniendo en cuenta el valor de compra de la empresa eléctrica los centrales azucareros del país: Para el año inicial 551493 CUC/año. Para diez años 5369461 CUC/año. Para el máximo de generación 13787318 CUC/año. 3.4-Costo de la instalación. Para la estimación del costo de esta instalación se asumió un índice de costo que aparece de referencia en el “MANUAL PARA LA PREPARACION DE PROYECTOS DE GENERACION DE ENERGIA A PARTIR DE GAS DE RELLENOS SANITARIOS EN AMERICA LATINA Y EL CARIBE”. Por tanto se obtiene que: ver tabla 3.6 y gráfico 3.4.. 43.

(44) Tabla 3.6. Costo por MW instalado. MW Municipios generado 1,37 Sancti Spiritus 2,71 Santa Clara 1,88 Pinar del Río 1,68 Matazas 1,16 Manzanillo 1,73 Las Tunas 3,11 Holguín 2,47 Guantánamo 22,82 Ciudad Habana 1,92 Cienfuegos 1,45 Ciego de Ávila 3,40 Camaguey 1,75 Bayamo 4,95 Santiago de Cuba 52,46 Total. costo (USD) 960181 1899315 1318764 1180321 816976 1212214 2182399 1729904 15971519 1348531 1017126 2385665 1230406 3470885 36724213. . Gráfico 3.4. MW generado por municipio. MW generado vs municipios. MW generado. Sa. nc ti S Sa p i r n t i tu Pi a C s na la r d ra el M Ri o a M ta z an as z La a n il s Tu lo n H as G ol g ui C ua n iu t da an a d m H o a C ba C ie n na ie g o fu e d e go C Av am il ag a Sa nt Ba u ey ia go y a m de o C ub a To ta l. Enegía (MW). 60 50 40 30 20 10 0. municipios. 44.

(45) Gráfico 3.5.Costo por MW instalado. 40,000,000 35,000,000 30,000,000 25,000,000 20,000,000 15,000,000 10,000,000 5,000,000 0. costo (USD). Sa. nc ti S Sa p i r n t i tu Pi a C s na la r d ra e M l Ri at o M a za an s La z an s i ll o Tu n H as G ol g C ua ui iu n d a ta n a d m H a o C b C ie n ana ie g o fu e de go C Av am il a ag Sa u nt ia Bay ey go a de m o C ub a To ta l. USD. COSTO vs Municipios. Municipios. 3.5-Costo inicial total del proyecto. El costo inicial total de este proyecto se obtiene con la siguiente expresión: Costo. inicial total= Costo de instalación del RS + Costo de instalación de. generación de energía eléctrica. Se muestra en la tabla 3.7.. Tabla 3.7. Costo total. Municipios Sancti Spiritus Santa Clara Pinar del Río Matazas Manzanillo Las Tunas Holguín Guantánamo Ciudad Habana Cienfuegos Ciego de Ávila Camaguey Bayamo Santiago de Cuba Total. Costo (USD) 244713 484063 336102 300818 208216 308947 556210 440886 4070532 343689 259226 608015 313583 884596 9359603. Costo Costo total (USD) (USD) 960181 1204895 1899315 2383379 1318764 1654866 1180321 1481140 816976 1025192 1212214 1521161 2182399 2738610 1729904 2170791 15971519 20042051 1348531 1692220 1017126 1276353 2385665 2993680 1230406 1543990 3470885 4355482 36724213 46083817. 45.

(46) La instalación para la obtención del metano tiene un valor de recuperación de un 11.2-30% y la energía eléctrica de un 36.5% sin tener en cuenta los costos de operación y mantenimiento. Hay que tener en cuenta que estos costos para el caso particular de Cuba pueden ser muy inferiores a estas cifra. Debido a que gran cantidad de operaciones se pueden realizar con recursos propios sin necesidad de inversión en divisas.. 46.

(47) CONCLUSIONES 1-El potencial calculado ascendente a 12484292 m3 / año de metano para un inicio, muestra las potencialidades que presenta Cuba para su posible inserción en el MDL del Protocolo de Kyoto. 2- Los costos de la instalación son de un aproximado de $2.14 USD/ton de CO2 equivalente y este se cotiza en el mercado internacional entre 6 y 16 USD/ton de CO2 equivalente. 3- El costo/MW instalado en proyectos similares a los abordados en este estudio se encuentra en el rango de 600 000 a 800 000 USD/MW y el de una termoeléctrica anda por el millón de USD/MW, lo cual demuestra la factibilidad económica de la presente propuesta. 4- La posible aplicación práctica de este estudio reduciría. notablemente la. contaminación del medio ambiente y el aporte al efecto invernadero en una magnitud de 174946 ton de CO2 equivalente al año.. 47.

(48) RECOMENDACIONES 1- Es importante darle seguimiento a este trabajo por las potencialidades que él representa. 2- Para llevar a cabo el proyecto es necesario fortalecer los programas de educación medio ambiental y en específico los temas relacionados con los Residuos Sólidos Urbanos.. 48.

(49) Bibliografía 1- Anuario Estadístico de Cuba. Publicación del 2005. 2- Balenzategui, J.L. Producción de electricidad con energía renovable. No 4. Madrid. España: IER-CIEMAT, Marzo 1996. 3- Empresa Provincial de Servicios Comunales. Informe estadístico. Santa Clara. 2005. 4- Handbook for the Preparation of Landfill Gas to Energy Projects in Latin America and the Caribbean. The World Bank – ESMA. Prepared by: Conestoga-Rovers & Associates 651 Colby Drive Waterloo , Ontario N2V 1C2 January 2004 Ref. No. 019399 (6). 5- http://www.iadb.org/NEWS/articledetail.cfm?language=Spanish&ARTID=2 952&ARTTYPE=SP&PARID=5 6- http://www.medioambienteonline.com/site/root/resources/industry_news/3 733.html 7- http://www.tierramerica.net/2004/1218/articulo.shtml 8- http://www.google.com.cu/search?q=financiamiento+del+carbono+para+a merica+latina+y+el+caribe&hl=es&lr=&as_qdr=all&start=30&sa=N 9- Martínez Márquez, J.A. Tecnología y tendencia en el uso de las fuentes renovables de Energía para la Generación de Electricidad. Perspectivas en Cuba.1996. 10- Ministerio de Economía y Planificación. Departamento independiente de Servicios Comunales. Fuente de datos 2004. Avenida 20 de Mayo y Territorial, Plaza de la Revolución, Ciudad Habana, Cuba. 11- Sánchez Sudon, F. Producción de electricidad con energía renovable. Situación y perspectivas. IER-CIEMAT. 1995. 12- Turrini, E. Protección del Medio Ambiente. Independencia y Democracia. Tres aspectos de un Desafío en el cual las alternativas energéticas juegan un rol fundamental. La Habana. Cuba.1994 13- Turrini, Enrico. El camino del sol. Editorial cubasolar.1999.. 49.

(50) 14- www.ipcc.ch 15- www.worldbank.org/htm/fpd/em/model/model.stm 16- www.iea.org 17- www.lbl.gov 18- www.ecosecurities.com 19- www.nature.org/aboutus/projects/climate/docs 20- www.carbofinance.org 21- www.lukor.com 22- http://www.universia.com.ar/ 23- http://www.unicen.edu.ar/. 50.

(51) ANEXO1 Nu. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24. COMPONENTES Papel y Cartón Env. Met. de cervezas y otros Latas estañadas Hierro Cobre Aluminio Otros metales Cuero Huesos Trapos Algodón Gasa Otros textiles Plásticos Pet Películas Vidrio Blanco Vidrio color Envase de vidrio Nylon Otros recuperables Mat. Org.(rápida desc.) Materia Orgánica Misceláneas TOTAL. Ciego de Ávila kg % 81.02 6.48 23.83 10.96 24.70 3.85 9.77 2.48 1.61 36.02. 8.95 33.69. 26.46 18.38 49.33 4.94 9.18 264.92 552.81 88.20 ton 1.25. Metano. Metano. Metano. 3. 3. 3. m /a. m /a. Metano. Metano. 3. 3. m /a. m /a. kg/d 6103.666. ton/a 2227.838. m /a 0. 0. 0. 0. 0. 1.90 0.88 1.97 0.31 0.78 0.20 0.13 0.00 2.88 0.00 0.00 0.72 2.69 0.00 0.00 2.11 1.47 3.94 0.39 0.73 21.17 44.19 7.05. 1795.24 825.6749 1860.782 290.0409 736.0259 186.8316 121.2898 0 2713.578 0 0 674.251 2538.046 0 0 1993.372 1384.663 3716.291 372.1564 691.5781 19957.83 41646.11 6644.574 ton/d. 655.2627 301.3714 679.1854 105.8649 268.6495 68.19352 44.27079 0 990.4559 0 0 246.1016 926.3869 0 0 727.5808 505.402 1356.446 135.8371 252.426 7284.608 15200.83 2425.269 ton/a. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 134817 281323 44884 m3/a. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1348170 2813233 448847 m3/a. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3370425 7033084 1122118 m3/a. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 956034.68 199496 318293 m3/a. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 388694 811091 129408 m3/a. 100.0. 94.25. 34401.98. 461025. 4610251. 11525627. 3269290. 1329194. 51.

(52) Ciego de Ávila. CH4 (m ^3/a). CH4 vs AÑOS 14,000,000 12,000,000 10,000,000 8,000,000 6,000,000 4,000,000 2,000,000 0. metano. 1. 10. 25. 40. 50. AÑOS. 52.

(53) Nu. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24. COMPONENTES Papel y Cartón Env. Met. de cervezas y otros Latas estañadas Hierro Cobre Aluminio Otros metales Cuero Huesos Trapos Algodón Gasa Otros textiles Plásticos Pet Películas Vidrio Blanco Vidrio color Envase de vidrio Nylon Otros recuperables Mat. Org.(rápida desc.) Materia Orgánica Misceláneas TOTAL. Metano. Metano. Metano. Metano. Metano. kg/d 8092.39. ton/a 2953.722. m3/a. m3/a. m3/a. m3/a. m3/a. 0. 0. 0. 0. 0. 1.90 0.88 1.97 0.31 0.78 0.20 0.13 0.00 2.88 0.00 0.00 0.72 2.69 0.00 0.00 2.11 1.47 3.94 0.39 0.73 21.17 44.19 7.05. 2380.173 1094.7 2467.07 384.5433 975.8411 247.7058 160.809 0 3597.727 0 0 893.9384 3365.004 0 0 2642.861 1835.82 4927.149 493.414 916.9111 26460.58 55215.43 8809.538 ton/d. 868.7633 399.5655 900.4806 140.3583 356.182 90.41263 58.6953 0 1313.171 0 0 326.2875 1228.226 0 0 964.6444 670.0742 1798.409 180.0961 334.6726 9658.11 20153.63 3215.481 ton/a. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 178743 372985 59509 m3/a. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1787436 3729854 595092 m3/a. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4468591 9324635 1487731 m3/a. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1267534 2644970 422001 m3/a. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 515340 1075364 171572 m3/a. 100.0. 124.96. 45610.98. 4334505. 1762278. Cienfuegos kg % 81.02 6.48 23.83 10.96 24.70 3.85 9.77 2.48 1.61 36.02. 8.95 33.69. 26.46 18.38 49.33 4.94 9.18 264.92 552.81 88.20 ton 1.25. 611238. 6112383. 15280958. 53.

(54) Cienfuegos. CH4 (m^3/a). CH4 vs AÑOS 18,000,000 16,000,000 14,000,000 12,000,000 10,000,000 8,000,000 6,000,000 4,000,000 2,000,000 0. metano. 1. 10. 25. 40. 50. AÑOS. 54.

(55) Nu. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24. COMPONENTES Papel y Cartón Env. Met. de cervezas y otros Latas estañadas Hierro Cobre Aluminio Otros metales Cuero Huesos Trapos Algodón Gasa Otros textiles Plásticos Pet Películas Vidrio Blanco Vidrio color Envase de vidrio Nylon Otros recuperables Mat. Org.(rápida desc.) Materia Orgánica Misceláneas TOTAL. Bayamo kg % 81.02 6.48 23.83 10.96 24.70 3.85 9.77 2.48 1.61 36.02. 8.95 33.69. 26.46 18.38 49.33 4.94 9.18 264.92 552.81 88.20 ton 1.25. Metano. Metano. Metano. Metano. Metano. 3. 3. 3. 3. m3/a. kg/d 8223.825. ton/a 3001.696. m /a 0. 0. 0. 0. 0. 1.90 0.88 1.97 0.31 0.78 0.20 0.13 0.00 2.88 0.00 0.00 0.72 2.69 0.00 0.00 2.11 1.47 3.94 0.39 0.73 21.17 44.19 7.05. 2418.832 1112.48 2507.14 390.789 991.6905 251.729 163.4209 0 3656.161 0 0 908.4575 3419.658 0 0 2685.786 1865.637 5007.174 501.428 931.8034 26890.34 56112.23 8952.621 ton/d. 882.8736 406.0551 915.106 142.638 361.967 91.88109 59.64861 0 1334.499 0 0 331.587 1248.175 0 0 980.312 680.9574 1827.619 183.0212 340.1082 9814.975 20480.96 3267.707 ton/a. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 163086 340313 54296 m3/a. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1630865 3403136 542965 m3/a. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4077163 8507839 1357413 m3/a. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1330296 2775936 442896 m3/a. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 597740 1247308 199006 m3/a. 100.0. 126.99. 46351.79. 4549128. 2044055. 557696. m /a. 5576966. m /a. 13942416. m /a. 55.

(56) Bayamo. CH4 (m ^ 3/a). CH4 vs AÑOS 16,000,000 14,000,000 12,000,000 10,000,000 8,000,000 6,000,000 4,000,000 2,000,000 0. metano. 1. 2. 3. 4. 5. AÑOS. 56.