Energía renovable a partir de residuos en la planta de Las Dehesas

La Planta de Biometanización de Las Dehesas, ubicada en el Parque Tecnológico de Valdemingómez, es responsable del tratamiento y reciclado del cien por cien de la orgánica selectiva recogida en la ciudad de Madrid. Esta planta fue diseñada y construida en 2006 por el Grupo FCC. Gestionada desde entonces por FCC Medio Ambiente, recibe más de 230.000 toneladas al año de residuos orgánicos y produce mediante digestión anaerobia cerca de 24 millones de Nm3 de biogás, que es convertido en biometano e inyectado a la red gasista, lo que supone cada año una energía equivalente a 68.733 MWh térmicos, cantidad suficiente para abastecer a 13.485 hogares o a 212 autobuses de la EMT.

El Parque Tecnológico de Valdemingómez se encuentra situado al sur de la ciudad de Madrid, en el distrito de Villa de Vallecas. En 1978 se puso en marcha el primer vertedero y hoy acoge la mayor parte de las instalaciones de tratamiento de residuos urbanos de la capital. El parque tecnológico, cuyo objetivo es gestionar de manera íntegra las más de 3.400 toneladas diarias de residuos urbanos recogidos en la ciudad, cuenta con las siguientes instalaciones:

• Tres centros de tratamiento y clasificación de residuos: La Paloma, Las Lomas y Las Dehesas.
• El complejo de biometanización: formado por las plantas de Las Dehesas y La Paloma, ambas de biometanización, donde se trata materia orgánica y se produce biogás; y una Planta de Tratamiento de Biogás, donde es convertido en biometano e inyectado en la red gasista.
• Dos plantas de valorización energética que producen energía eléctrica: Las Lomas y La Galiana.

En el Parque Tecnológico de Valdemingómez se tratan los restos de comida que los 3.2 millones de madrileños depositan en los cubos de orgánica, marrón y los restos de poda. Gracias a esta separación en origen de los residuos, es posible, a partir de operaciones de tratamiento y valorización, obtener enmiendas orgánicas para el suelo y biocombustibles de origen renovable, contribuyendo al desarrollo de la economía circular y favoreciendo la transición hacia un sistema energético más descarbonizado y autosuficiente y menos dependiente de los combustibles. El complejo de biometanización, uno de los más grandes de Europa, se compone de tres instalaciones dotadas de adecuados sistemas tecnológicos para el tratamiento de la fracción orgánica mediante digestión anaerobia por vía seca para la producción de biogás y su posterior conversión a través de la limpieza y enriquecimiento en metano para su inyección en la red de transporte de gas en alta presión.

Un poco de historia

La Planta de Biometanización Las Dehesas fue construida en 2006 por el Grupo FCC. Su puesta en marcha en 2008 significó un cambio radical en el modo de tratamiento de la fracción orgánica de los residuos municipales. Desde entonces, FCC Medio Ambiente opera esta planta para el Ayuntamiento de Madrid a través de distintos contratos de concesión para su explotación y mantenimiento.

FCC Medio Ambiente es la filial del Grupo FCC que, desde hace más de 120 años, presta servicios medioambientales a 60 millones de personas en todo el mundo. La empresa gestiona 24 millones de toneladas de residuos y produce cerca de cuatro millones de toneladas de materias primas secundarias y combustible derivado de residuos. La compañía dispone de más de 770 instalaciones operativas de manejo de residuos, de las cuales cerca de 200 son complejos ambientales dedicados al tratamiento y reciclaje de estos, lo que incluye 11 proyectos de valorización energética de residuos con una capacidad de 3,2 millones de toneladas anuales y 360 MW de electricidad no fósil.

En 2017, ante la implantación progresiva de la recogida selectiva de la fracción orgánica en los distintos distritos de la ciudad de Madrid, surge la necesidad de adaptar una planta de tratamiento que permita su valorización y reciclaje de forma independiente de cualquier otro flujo. Desde las directivas europeas se apuesta por la digestión anaerobia como el proceso más adecuado para la valorización de la materia orgánica ya que permite la producción de biogás y da lugar a digestato que, tras su maduración, se convierte en compost de alta calidad. FCC Medio Ambiente asumió en ese momento el reto de convertir la planta, hasta ese momento destinada al tratamiento de la orgánica contenida en la fracción resto, en la instalación de destino de toda la orgánica selectiva. Para ello debía cumplir los siguientes objetivos:

• Aumentar la capacidad de tratamiento de la planta hasta 218.000 toneladas al año.
• Incrementar el almacenamiento en los fosos de recepción.
• Mejorar el flujo de entrada de los camiones y sus movimientos en el interior de la instalación.
• Adaptar los equipos para el tratamiento de la nueva fracción orgánica de la recogida selectiva (FORS) de Madrid.

Con este fin, fue necesaria una modificación intensa de las instalaciones. Se construyó un nuevo foso de 1.300 metros cúbicos y su nave asociada para aumentar la capacidad de almacenamiento de residuos y se amplió el número de puertas de descarga para facilitar la recepción continua de los camiones de recogida domiciliaria. Además, se ejecutó una plataforma para el tránsito y maniobra de dichos camiones, se acondicionó el vial de entrada y se reforzaron los sistemas de pesaje.

También fue necesaria la modificación de los equipos para adaptar el pretratamiento a la FORS. Con este objetivo, se adaptaron los trómeles existentes para la separación de voluminosos, se incorporaron equipos abrebolsas y nuevos trómeles para la separación de plásticos y bolsas, y se implantaron separadores magnéticos para la recuperación de metales férricos.

Capacidad de la planta y producción

La Planta de Biometanización de Las Dehesas cuenta con una capacidad nominal de 218.000 toneladas anuales de FORS. Actualmente recibe el cien por cien de la materia orgánica proveniente de la recogida selectiva de Madrid, incluida la orgánica domiciliaria procedente del cubo marrón, y la recogida de grandes productores como Mercamadrid y otros particulares autorizados, tales como supermercados y comedores. Más de 120 camiones de recogida selectiva de la ciudad descargan en planta todos los días, durante las 24 horas de lunes a domingo.

Para el proceso de digestión anaerobia, la planta cuenta con cinco digestores con una capacidad de 3.000 metros cúbicos cada uno, dotados de agitación neumática mediante biogás. Por otro lado, para la depuración de aguas, cuenta con una planta de tratamiento de lixiviados que depura más de 55.000 m3/año para su reutilización.

Biometanización para orgánica

Desde las directivas europeas se apuesta por la digestión anaerobia o anaeróbica como el proceso más adecuado para la valorización de la materia orgánica, ya que permite la producción de biogás y produce un digestato que, tras su maduración, se convierte en compost de alta calidad. La digestión anaerobia es un proceso biológico espontáneo en el que intervienen una serie de microorganismos que degradan la biomasa en ausencia de oxígeno. Como resultado de este proceso, se obtiene una mezcla de gases (metano y dióxido de carbono) conocida como biogás y una suspensión acuosa (digestato) que contiene los componentes nada o parcialmente degradados y restos orgánicos presentes en la biomasa.

A la digestión anaeróbica controlada se le denomina biometanización, siendo un proceso complejo que ocurre dentro de un reactor o biodigestor anaeróbico. El biogás es una fuente de energía renovable que puede ser transformada en biometano, calor o electricidad, mientras que el digestato es la materia prima para la fabricación de compost. El biogás producido en la planta es un gas con un porcentaje de metano, gas combustible, superior al 50 por ciento en volumen, con un poder calorífico que supera los 23 MJ/Nm3. Este biogás se depura y enriquece posteriormente para convertirse en biometano, gas de características análogas al gas natural. En términos de energía, equivale a 68.733,86 MWh térmicos, lo que podría abastecer a más de 13.485 hogares (con un consumo medio anual de gas por vivienda de 5,097 MWh térmicos) o a 212 autobuses de la EMT.

El proceso

Recepción y pesaje de la FORS:

El proceso se inicia con la llegada de los camiones de recogida de FORS a la planta de biometanización. Los camiones son identificados y pesados en la báscula del control de acceso desde donde se dirigen a los fosos de recepción donde descargan su contenido.

Pretratamiento:

La tecnología de biometanización exige que los residuos que van a ser sometidos a dicho proceso de digestión anaerobia tengan unas condiciones de tamaño y pureza en materia orgánica determinadas. Para ello se ha diseñado un completo proceso de pretratamiento que permite adecuar las condiciones de los residuos procedentes de la recogida domiciliaria a las requeridas por el proceso.

Esta etapa previa tiene un doble objetivo: por un lado, abrir las bolsas que contienen el material, y por otro lado, eliminar materiales impropios que puedan dañar mecánicamente las instalaciones de pretratamiento o quedarse sedimentadas en los digestores. El pretratamiento permite a su vez la trituración parcial y homogenización de la FORS. La fase de pretratamiento se ha configurado en dos líneas paralelas de 35 t/h, totalmente automatizadas, y una línea de 15 t/h. Además, el diseño permite que, en caso de una parada de corta duración del proceso por problemas técnicos, la materia orgánica pretratada se pueda almacenar en el foso de recepción, el cual adicionalmente hace las veces de depósito pulmón. En el momento en que se solucionan estos problemas, los residuos almacenados en este foso son enviados al proceso de biometanización.

Las instalaciones que componen el pretratamiento son:

• Alimentador o panzer: el inicio del pretratamiento tiene lugar cuando el pulpo traslada los residuos desde los fosos de recepción hasta el alimentador. Este consiste en una tolva con una cinta en su fondo que arrastra los residuos haciéndolos pasar por un peine para limitar la altura de carga y elevándolos hasta el interior de la nave de pretratamiento.
• Trómel de voluminosos: el primer equipo del pretratamiento es el trómel de voluminosos. Es un cilindro rotativo con una malla interior de 250 milímetros, cuyo objetivo es separar de la corriente de residuos aquellos impropios de mayor volumen que aparezcan en la basura por error y evitar que estos puedan entrar en los digestores donde podrían dar lugar a problemas de sedimentación y atascos. Retiene aquellos materiales con tamaño superior al de la malla y permite pasar a aquellos que son menores. Los materiales voluminosos se consideran rechazo y son conducidos mediante una cinta transportadora hacia la cinta de rechazo mientras que el material con tamaño inferior al paso de malla es transportado hacia el siguiente equipo: la cabina de triaje.
• Cabina de triaje: la presencia de una cabina de triaje en las líneas de pretratamiento tiene un objetivo meramente de inspección y no de carácter recuperador. En esta cabina se procede a la eliminación manual de materiales impropios que hayan sido capaces de atravesar la malla del trómel de voluminosos y que, por su tamaño o composición, pudieran producir daños en los equipos posteriores (barras de hierro, mantas, troncos de gran grosor, etc.). Los materiales retirados se transportan hacia la cinta de rechazo y el hundido de trómel inspeccionado es transportado hacia el siguiente equipo.
• Abre-bolsas: los residuos domiciliarios llegan recogidos en bolsas de plástico. Para vaciar su contenido se utiliza un triturador que rasga el plástico film y a su vez tritura parcialmente el material.
• Trómel de cribado: una vez abiertas las bolsas, es necesario separarlas y cribar los plásticos o impropios que hayan sido vaciados. Para ello, se hace pasar el flujo por un cilindro rotativo con una malla interior de 80 milímetros que separa por tamaños, dirigiendo las bolsas e impropios a la línea de rechazo y la materia orgánica a los digestores.
• Electroimán: antes de enviar la corriente de orgánica a digestión, y como último paso, se hace pasar el flujo por un electroimán para la recuperación de materiales férricos.

Biometanización

Una vez pretratada, la FORS debe ser acondicionada para su alimentación a los digestores. Esto se produce en la tolva de las bombas de alimentación donde la FORS se mezcla con diluyente (procedente del proceso de deshidratación) y con vapor de agua para homogeneizar y elevar la temperatura del material de entrada hasta los 37°C – 39°C. Una vez alcanzados los requerimientos de temperatura y humedad, el material se bombea a los digestores. El tiempo de permanencia dentro de los digestores es de aproximadamente 21 días. Durante esta etapa se produce la degradación de la materia orgánica pretratada por parte de las bacterias metanogénicas, dando lugar al biogás.

El biogás producido a través de la digestión anaerobia de residuos se envía mediante una tubería subterránea a la Planta de Tratamiento de Biogás donde se limpia de impurezas y se enriquece su concentración de metano (CH4) hasta alcanzar una pureza de aproximadamente el 98 por ciento. De esta forma se transforma en biometano que se inyecta en la red gasista para su uso como biocombustible. Este biogás también se utiliza para autoconsumo en la propia planta, como en la caldera de vapor de agua, el sistema de agitación neumática o para el funcionamiento de prototipos de proyectos I+D+i. Por otro lado, el digestato obtenido es deshidratado y enviado junto con residuos de poda a la planta de compostaje La Paloma para su posterior tratamiento y producción de compost.

Deshidratación

La línea de deshidratación trata el digestato mediante una triple etapa de separación de fases sólida y líquida. En una primera etapa, el digestato se deshidrata en una prensa de tornillo mediante presión en la que se obtienen dos corrientes: una sólida y otra líquida. El líquido de prensa se envía a los tamices mientras que el sólido se envía a la nave de acopio, donde se almacena temporalmente.

La segunda etapa de deshidratación se lleva a cabo a través de los tamices. Estos dispositivos permiten la retención de los sólidos en unas mallas. Los sólidos retenidos son enviados a la nave de acopio donde se almacenan temporalmente junto con los sólidos de prensa mientras que la fracción líquida que atraviesa la malla es enviada a las bombas centrífugas. La última fase se realiza a través de centrífugas. En esta etapa se añade un floculante para favorecer la coagulación de las partículas y favorecer su eliminación del sistema. Parte del líquido de centrífuga es utilizado como diluyente en la etapa previa de alimentación de digestores con el objetivo de aumentar la humedad y favorecer la homogeneidad de la mezcla, mientras que el sobrante es tratado en la depuradora de aguas residuales de la planta. Por otro lado, el sólido con un mayor contenido en humedad y de composición de finos sin impropios se valoriza mediante un gestor externo.

Depuradora de lixiviados

Los lixiviados generados durante el proceso de deshidratación son tratados en la Planta de Lixiviados con el fin de reducir su contenido en amonio NH4 y DQO, y eliminar las partículas y sales disueltas. Para ello, la planta de biometanización cuenta con una tecnología MBR que consta de tres tratamientos: uno primario biológico aerobio donde se producen las fases de nitrificación y desnitrificación, un secundario mediante ultrafiltración de membranas para eliminación de sólidos en suspensión, y un terciario de osmosis inversas para separación de sales.

Centro I+Dehesas