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En el pasado, las emisiones de gas metano en los Estados Unidos se consideraban un problema. Las emisiones de vertederos pueden recolectarse para evitar su propagación a áreas comerciales o residenciales cercanas y, de esa manera, reducir el riesgo de explosión. En el pasado, el gas de vertederos se desechaba por medio de la incineración, lo que era un despilfarro. La demanda de este gas surgió por la escasez de gas natural y el aumento en los precios de la energía.
La recuperación de gases de vertedero (LFG) es el proceso por el cual el gas metano se recolecta a partir de desechos sólidos depositados en un vertedero. El gas de vertedero es un subproducto natural de la descomposición de material orgánico en vertederos. La composición del gas de vertedero consiste en un 50 % de metano, 50 % de dióxido de carbono, y una pequeña cantidad de compuestos orgánicos no metánicos.
Cuando los desechos sólidos se depositan en un vertedero, comienza una etapa de descomposición aeróbica (con oxígeno) donde se genera poco metano. En un año, se dan las condiciones anaeróbicas para que las bacterias productoras de metano descompongan el desecho y generen este gas.
En lugar de escapar al aire, el gas del vertedero se captura, convierte y utiliza como una fuente de energía renovable. Gracias al uso de la LFG se reducen los malos olores y otros peligros asociados con las emisiones de este gas. También se evita que el metano migre a la atmósfera y, de esta manera, contribuya a la acumulación de esmog a nivel local y al cambio climático a nivel mundial. Además, los proyectos de energía a partir de la LFG generan ingresos y crean empleos en la comunidad, y mucho más.
Para hacer que el gas pueda utilizarse, primero debe tratarse para eliminar malos olores, agua y partículas. El gas puede utilizarse como un combustible de baja energía para motores, turbinas o calderas de vapor a gas. El gas puede venderse a proyectos comerciales de generación o cogeneración de energía. El procesamiento adicional del gas mediante filtros moleculares se realiza para eliminar el dióxido de carbono y aumentar el contenido de BTU. Este procesamiento adicional hace que el gas pueda venderse a una compañía de transmisión de gas o servicio público.
En general, los compresores de gas se utilizan en la compresión de gas de vertedero. Las unidades de tornillo rotativo con desplazamiento positivo pueden utilizarse en aplicaciones con menor presión de descarga que se requieren en la recuperación de gas de vertedero.
Los proyectos de energía de la LFG generan ingresos por la venta del gas de la planta de recuperación de gases de vertedero. Se crea empleo como resultado del uso de la LFG. Los puestos requeridos se encuentran en las áreas de diseño, construcción y operación de sistemas de recuperación de energía, y en de las compañías de recuperación de gases de vertedero. Los proyectos de energía de la LFG involucran ingenieros, empresas de construcción, proveedores de equipos y servicios públicos, o usuarios finales de la energía producida. Muchos de los costos de los proyectos se utilizan a nivel local para perforación, tuberías, construcción y personal operativo. Estos gastos locales ayudan a las comunidades a recibir beneficios económicos generados por el aumento del empleo y las ventas a nivel local. Los negocios locales ahorran gastos asociados al uso de la LFG como un reemplazo de los costosos combustibles fósiles. Algunas compañías podrían ahorrar millones de dólares durante la vida útil de sus proyectos de energía de LFG.
Hoy en día, muchos vertederos de todo el país recolectan las emisiones de gases de vertedero de forma bastante económica para uso comercial o industrial. La vida útil esperada de la mayoría de los vertederos es de 15 a 20 años. La recuperación de gas metano de vertederos reduce las emisiones de gases de efecto invernadero en la atmósfera y representa una fuente de energía adicional. Un vertedero típico debe descomponerse de 5 a 10 años antes de poder producir una cantidad comercialmente atractiva de gas metano. Los sistemas de recuperación de gases de vertedero recolectan el gas en una ubicación central. Esto se logra con una serie de pozos y un sistema de sopladores/combustión o vacío para recolectar el gas. Una vez en la ubicación central, el gas se somete a depuración, deshidratación, compresión y procesamiento. Desde el sistema de recolección central, el gas puede quemarse o utilizarse de una forma más beneficiosa en un proyecto de recuperación de energía de gases de vertedero.
Existen muchas opciones disponibles para convertir gases de vertedero en energía. Hay tres categorías amplias utilizadas para agrupar distintos tipos de proyectos de energía de LFG. Estas son: generación de electricidad, uso directo de gas con contenido medio de BTU, y LFG mejorada.
Alrededor de tres cuartos de los proyectos actualmente en funcionamiento en los Estados Unidos generan electricidad a partir de LFG. Una variedad de tecnologías puede generar electricidad para uso en campo o para la venta a la red. Algunas de estas tecnologías incluyen motores reciprocantes de combustión interna, turbinas, microturbinas y celdas de combustible. El motor reciprocante es la tecnología de conversión más utilizada para aplicaciones de energía con LFG. Los motores reciprocantes representan una opción con un relativo bajo costo, alta eficiencia y distintos tamaños que complementan la cantidad obtenida de gas de muchos vertederos. En general, las turbinas de gas se utilizan en proyectos de energía de LFG de mayor tamaño. Las microturbinas generalmente se utilizan para volúmenes menores de LFG y en aplicaciones muy especializadas.
Los proyectos de cogeneración utilizan LFG para generar electricidad y energía térmica, usualmente en forma de vapor o agua caliente. Varios proyectos de generación se han instalado en operaciones industriales y utilizan motores o turbinas. Las mejoras en la eficiencia por la captura de la energía térmica, además de la generación de electricidad, hacen muy atractivo a este tipo de proyectos.
Se utiliza la LFG para compensar el uso de otro combustible, como gas natural, carbón o fuel-oil. Esto ocurre en aproximadamente un cuarto de los proyectos actualmente operativos. La LFG puede utilizarse directamente en una caldera, desecador, horno, invernadero u otras aplicaciones térmicas.
La LFG puede mejorarse como un gas con alto contenido de BTU a través de procesos de tratamiento. Estos procesos aumentan el contenido de metano y reducen su contenido de dióxido de carbono, nitrógeno y oxígeno. La LFG mejorado puede producir una cantidad equivalente de gas natural, gas natural comprimido o gas natural licuado de calidad de comercialización. Las opciones para utilizar la LFG incluyen la inyección a tuberías de gas natural para el abastecimiento de equipos fijos de combustión o para crear combustible para vehículos.