Publicada el 10 de Junio de 2011

La valorización energética de los residuos aprovecha el potencial energético de aquellas fracciones de residuos que, por el estado actual de la tecnología o por su elevado coste, no pueden ser valorizadas materialmente. Como ocurre con todas las instalaciones de tratamiento de residuos, existe una gran oposición a estas plantas por parte de grupos ecologistas y ciudadanos. En general, esta oposición es puramente emocional y no se basa en el conocimiento científico de los procesos implicados. Es más, a veces se argumentan razones que van en contra de las leyes de la naturaleza.

Cuando comparo los nombre de las asignaturas que estudian mis hijos en ESO y bachillerato, con las que hace ya muchos años tuve que empollar en el antiguo bachillerato, me resulta sorprendente que la mayoría ya no se llamen igual. Muy pocas mantienen su vieja designación y, entre ellas, se encuentran la física y la química. Tan arraigados están estos nombres, que hasta han dado título actualmente a una serie televisiva de gran éxito entre los chavales de aquéllos cursos.

ciclo-del-carbonoDesconozco las razones por las que los numerosos responsables educativos, de todas las posiciones políticas, que han pasado por Ministerios y Consejerías a lo largo de las últimas décadas han mantenido estas asignaturas. Se han cambiado nombres, planes, contenidos, … (currículum les llaman ahora ellos), pero la física y la química permanecen. Mi impresión es que esto se debe a que ambas tratan sobre Ciencia, con mayúscula y básica, sobre leyes y ecuaciones de la naturaleza que, por muchas vueltas que se les quiera dar, son las que son y vienen demostrando su validez universal cada día, con independencia del lugar, el tiempo y la ideología de quienes las aplican.

La conclusión de esta introducción, que poca relación parece tener con el título del artículo, es que, desde hace varias generaciones, los estudiantes han recibido la misma formación en física y química. Por ello es más que sorprendente que, cuando se entablan debates sobre la gestión de residuos en general, y más específicamente sobre la valorización energética, una parte significativa de las personas que representan a la sociedad (porque han sido elegidos o porque se han apropiado de esta representación) tengan un desconocimiento absoluto de las leyes de la física y de la química. La situación es más grave aún, porque algunos las han sustituido por argumentos que pueden encuadrarse sin duda en la ciencia ficción o en la alquimia.

Trataré de enfocar el problema brevemente, porque ya vendrán otros artículos de este blog a desarrollar cada parte con más extensión. Los residuos contienen básicamente dos cosas que nos pueden resultar de utilidad: materia y energía (física y química, unidas por Einstein en su famosa ecuación E=m.c2). Empecemos por la parte química del asunto, la materia. Nadie pone en duda, y la legislación así lo establece, que el primer paso de toda gestión de residuos debe ser la recuperación de los materiales, denominada por ello valorización material. De esta forma, el material se reincorpora a la cadena productiva porque se le ha otorgado valor. Existen muchas tecnologías que se aplican cada día en cientos de plantas, pero al final siempre queda una fracción importante (hasta un 50%), que no puede valorizarse materialmente, tanto en España, como en los países que más invierten en esta actuación. Razones: o bien los residuos están tan mezclados, que no es posible su separación en las plantas; o no existe todavía tecnología para recuperar el material; o, simplemente, el proceso es tan caro que nadie paga para que se aplique (como se suele decir, vale más el collar que el galgo).

¿Qué hacemos con esta fracción aparentemente inservible? Desde tiempos prehistóricos se encontró una solución sencilla: la tiramos a determinados lugares que, más adelante, pasaron a llamarse vertederos y, desde hace muy pocos años, depósitos de seguridad. Pero nuestros antepasados remotos ya sabían que, tras recuperar manualmente algunas partes de sus residuos, el resto seguía teniendo utilidad y podía utilizarse como combustibles en sus hogares o cocinas. Lamentablemente, muchas personas que viven actualmente en algunos países se ven obligadas a seguir aplicando estos “procesos” de triaje manual de residuos y uso de combustibles.

Los países denominados desarrollados han diseñado complejas tecnologías y equipos para extraer de esta fracción residual toda la energía que pueda contener, llevándolas a cabo en modernas instalaciones que disponen de medidas para proteger la salud de las personas y el entorno. Los procesos que en las mismas se producen (combustión, pirólisis, gasificación, …) son conocidos desde hace siglos y, en modo alguno, exclusivos de estas instalaciones de valorización energética de residuos. Un combustible, para serlo, tiene que contener en su composición, y mayoritariamente, carbono e hidrógeno. Por ello, los químicos dicen que un combustible tiene que ser siempre una sustancia orgánica. Esto es pura química y lo mismo da que el átomo de carbono venga de la madera, del petróleo, de un plástico residual o una monda de patata. Toda combustión es un proceso químico de combinación entre los dos elementos anteriores y el oxígeno, con liberación de la energía contenida en los enlaces de las moléculas. Esto es pura física, termodinámica en concreto, y el proceso se desarrolla con independencia de si estos enlaces están en una molécula de metano (gas natural) o de un material residual. La combustión es pues una de las fases del ciclo natural del carbono.

Entre las muchas críticas que se hacen a la valorización energética, hay dos que vuelven a demostrar un olvido de lo aprendido en la escuela. La primera se sustenta en que los residuos no son un material homogéneo, de forma que contienen una gran variedad de sustancias cuya combustión puede originar otras más peligrosas. Aquí la palabra mágica es dioxina, o metales pesados volátiles como el mercurio. Lo que nadie dice es que las dioxinas y el mercurio se emiten en otros muchos procesos, tanto naturales como antrópicos, que las cantidades con ínfimas y que las plantas de residuos son las únicas que disponen de una legislación específica y de elementos específicos para evitar estas emisiones. Los incendios forestales, las barbacoas, los tubos de escape de los vehículos son también emisiores (pequeñísimos, pero son millones), aunque a nadie les preocupan. Los átomos y moléculas que salen de unos y otros son químicamente indistinguibles y si la dioxina o el mercurio nos van a matar, como afirman los detractores de la incineración, nuestro cuerpo no sabrá si vienen de una planta de residuos o de otro sitio.

El segundo argumento de oposición es que la valorización energética emite dióxido de carbono, CO2, el conocido gas de efecto invernadero. Esto es cierto, nadie puede negarlo, pero es una verdad parcial y presentada de forma interesada. La combustión de la materia orgánica sustenta la vida en la Tierra desde hace millones de años. La respiración que se produce mientras leemos estas líneas no es más que una combustión a baja temperatura de los alimentos que ingerimos. También fue la primera fuente energética externa que emplearon nuestros antepasados. Lo que aquí debemos saber es que todas las emisiones de CO2 que salen por la chimenea de una planta de valorización energética de residuos proceden de la combustión de la materia orgánica, pero ésta tiene dos orígenes que deben diferenciarse claramente:

1)      Lo que denominamos biomasa, es decir, materia procedente de organismos vivos (podas de jardines, restos de comidas, papel, etc.). Estos residuos se han creado porque las plantas previamente han capturado CO2 de la atmósfera y luego los animales (humanos incluidos) se las han comido. Por tanto, el gas emitido estaba previamente en el aire y el balance final es cero, no hay contribución neta a la concentración atmosférica. Sin embargo, lo que los detractores no dicen es que el destino inexorable de toda la materia orgánica en la Tierra es convertirse en CO2 y agua, aunque el hombre no hiciese nada con ella. Esto se debe a que la atmósfera contiene un 23% de oxígeno en su composición (químicamente se dice que es oxidante) y por ellos todas las plantas y animales literalmente se oxidan mientras viven y también cuando mueren. Por tanto, aunque la biomasa se utilice para la elaboración de compost (la propuesta favorita de los detractores) y suponiendo que hubiese ciudadanos suficientes dispuestos a usar este compost (lo que no ocurre en la actualidad), el carbono que éste contiene acabaría en la atmósfera en forma de CO2 en pocos años. La razón es clara: una parte la oxidará directamente el oxígeno del aire y la otra la metabolizarán los organismos del suelo. Repito: todas las moléculas de CO2 son idénticas y el mismo efecto invernadero causan las que salen por una chimenea, como las procedentes de nuestros pulmones o del compost esparcido en un terreno agrícola.

2)      La constituida por los plásticos irrecuperables (polímeros es su término correcto), que se han obtenido a partir del petróleo. Aunque muchos lo desconocen, el petróleo no son más que restos de organismos vivos que poblaron la Tierra hace millones de años. Por tanto, también el petróleo y el carbón se formaron a partir de CO2 atmosférico. No obstante, no lo contaremos es este análisis y admitiremos que son emisiones nuevas las procedentes de de su combustión en las plantas de valorización energética.

Sin embargo, dado que tanto los plásticos como todos los combustibles que usamos (gasolina, gasoil, coque, etc.) proceden del petróleo y del carbón, la valorización energética de los plásticos contenidos en los residuos evita la combustión de una cantidad equivalente de CO2, que procedería de las centrales térmicas. Es decir, la cantidad total de gas emitida por unidad energética producida es la misma, si bien su procedencia es distinta. Insisto en que todas las moléculas de CO2 son iguales, por lo que el efecto final es independiente de la fuente.

Lo que no dicen los detractores de la valorización energética es la energía que debería consumirse (y las emisiones de CO2 que se producirían) si hubiese que recuperar todos los plásticos de la masa de residuos, limpiarlos y transportarlos. El resultado final de este balance es claramente negativo para el medio ambiente.

Mientras sigamos produciendo energía mediante procesos de combustión, necesitaremos combustibles ricos en carbono e hidrógeno. Parece más razonable que el petróleo se utilice primero para la producción de plásticos y, cuando estos ya no sirvan, pasen a usarse como combustibles, que quemar directamente el petróleo.

La valorización energética de los residuos es una solución a la gestión correcta y ambientalmente segura de los mismos, al tiempo que constituye una fuente complementaria de producción energética en unos momentos de carestía y futura carencia de combustibles fósiles. Todos los países que realmente gestionan sus residuos usan una parte importante de ellos como combustible y España no puede ser una excepción. Decía Einstein que “educación es lo que queda después de olvidar lo que se ha aprendido en la escuela”. No sé si en España somos más educados, pero si sé que hemos olvidado mucha física y mucha química de la que aprendimos.

Escrito por Vicente Galván el 10 de Junio de 2011 con las etiquetas: carbón ecoeficiencia energía reciclaje residuos

Ya hay 5 comentarios

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hace 8 años

La referencia a la fórmula de Einstein la hice exclusivamente con objeto de relacionar la materia (objeto de estudio por la química) con la energía (objeto de la física), en el marco del título del artículo. En modo alguno pretendía indicar que la energía obtenida en procesos de combustión tenía su origen en procesos nucleares. Creo que se indica expresamente que deriva de la reconfiguración de enlaces en las moléculas.
En efecto, un combustible no tiene que tener siempre en su composición carbono. Sin embargo, me vuelvo a remitir al contexto del artículo, en el que intentaba comparar los procesos de producción de energía mediante proceso de combustión de la materia orgánica de los residuos y de combustibles fósiles. En ambos, el combustible es mayoritariamente carbono e hidrógeno.
Dos puntualizaciones: (1)aunque la química orgánica es la química de los compuestos del carbono, la hidrazina se suele incluir en los libros de texto de orgánica; (2) el peróxido de hidrógeno no es un combustible, sino un comburente (químicamente un oxidante), ya que no tiene capacidad de oxidarse.

hace 8 años

Totalmente de acuerdo con el fondo del artículo, creo que el enfoque es acertadísimo. Simplemente, y formálmente hablando, es pecisamente esa vinculación la que me chirría.

Sin mayor anímo de polémica comentarte que 1) he puesto como ejemplo la hidracina, pero cualquier pareja reductor-oxidante sin necesidad de ser orgánico (incluso conteniendo N) si cumple ser exotérmica y rápida suele considerarse una combustión (p. otra parte. el comburente en cohetes para la hidracina es el tetraóxido de dinitrógeno). 2) respecto al peróxido de hidrógeno, sí tiene capacidad de oxidarse (siempre dependerá del potencial redox de la sustancia susceptible de reaccionar). De hecho en cohetes monopropelentes el H2O2 se descompone violentamente mediante reacción catalizada autoredox, por tanto se comporta como agente reductor y oxidante. En este caso es considerado el combustible.

Saludos

Paco

hace 8 años

Mi impresión es que la valorización energética de residuos va a representar un porcentaje cada vez mayor en el mix energético, pero nunca va a situarse en la primera línea. Los procesos de utilización de combustibles fósiles seguirán siendo importantes (aunque cada vez con más carbón y menos derivados petrolíferos), por lo que las emisiones de las plantas de residuos no supondrán un porcentaje significativo a las emisiones de CO2 procedentes del sector energético, incluso aunque se concentren en un corto plazo.

hace 8 años

Estoy totalmente de acuerdo con el enfoque dado en el artículo sobre el distanciamiento cada vez mayor entre conocimiento y “creencias populares” sobre fenómenos químicos y físicos. Desde luego denota un tremendo fracaso de nuestro sistema educativo. Me inclino a pensar que grupos interesados, que se son displicentemente considerados por la sociedad como absolutamente cargados de autoridad moral y técnica, suelen “(mal)interpretar” las cosas con intenciones aviesas.

Quisiera puntualizar que la exposición que se hace en el artículo sobre que todos los residuos contiene materia y energía (física y química) que nos pueden ser de utilidad, vinculando la energía física y química mediante la ecuación de Einstein, me ha parecido un tanto confusa. La energía aprovechable mediante reacciones químicas (es decir que no afectan al núcleo de los átomos) es la conseguida mediante reordenamiento molecular en reacciones exotérmicas; básicamente la diferencia excedente entre energía invertida en formación y destrucción de enlaces. La energía “física” de cualquier materia puede establecerse en función de su energía cinética y potencial. Por otra parte, la fórmula de Einstein se aplicaría si fueramos capaces de convertir masa en energía, cosa que no ocurre en las reacciones químicas. Por ejemplo en la fusión de dos protones para dar un núcleo de He, existe una transformación de un aprox. 7% de la masa en energía: esto ocurre en las estrellas o en las bombas atómicas.

Por último, un combustible no tiene porque ser un compuesto orgánico (que contiene C), es simplemente una sustancia susceptible de oxidarse con liberación de energía (hidracina, peróxido de hidrógeno…).

Estupendo Blog.

Paco

hace 8 años

Primero de todo Vicente felicitarte por el artículo, donde pones de manifiesto las cosas bastante claras respecto a ciertos mitos que existen sobre las emisiones.
Uno de los puntos que también están en el debate de la valorización energética es el impacto que en el tiempo pueden tener estas emisiones, diciéndolo de otra manera ¿crees que un desarrollo de la valorización energética y por tanto una mayor concentración de emisiones a corto plazo puede ser uno de los argumentos en contra de las mismas?. Felicidades de nuevo.

Salvador

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