Energía Térmica Verde – Sistema de Arrow

Aspectos principales

Una aplicación atractiva, avanzada y con tecnología limpia

Una solución única que utiliza tecnologías comprobadas e infraestructura existente; rápido desarrollo e instalación en campo

Gran oportunidad de mercado

Empresa emprendedora práctica complementada con investigación académica de vanguardia

Introducción

El tratamiento de lodo en aguas residuales es una problema conocido. Dicho tratamiento requiere desecado, acondicionamiento, almacenamiento, acarreo y desecho final. Todo esto implica mano de obra, costos de capital y gastos de operación significativos; se requiere equipo enorme, material y sustancias químicas. El desecho es especialmente problemático ya que los vertederos son costosos y su capacidad es limitada; la incineración también tiene sus propios costos escalonados y complejidades, y el desecho en tierra se enfrenta con resistencia y cuestiones reglamentarias. Todos estos procesos consumen energía y no proporcionan la posibilidad del uso de energía renovable. A donde quiera que volteemos, las cosas se ponen cada vez más difíciles, complicadas y caras cuando se trata de lodo.

El Ofrecimiento

El Sistema de Arrow fue capaz de desarrollar una solución que resuelve los problemas anteriores y produce energía libre de emisiones (electricidad y calor) y materia prima utilizable.

Nuestra solución consiste en instalar equipo de energía solar en las instalaciones de las plantas de eliminación de residuos.

Construimos una torre de energía solar en una estructura existente. La torre recibe la luz del sol en espejos que rastrean el sol (helióstatos). Los colocamos alrededor de la torre y podemos utilizar áreas que no están siendo utilizadas o que están subutilizadas en la planta (espacio abierto o estructuras). Dirigimos la energía que se acumula hacia un reactor de pirólisis. Sometemos el lodo de las aguas residuales que se recolecta de la planta y se coloca en tanques de almacenamiento, a una fase de secado inicial gradual y sucesivo. Una vez que el lodo se seca, lo transferimos al reactor de pirólisis y lo sometemos a pirólisis y a gasificación (proceso durante el cual se descomponen las cadenas moleculares). El producto final es vapor limpio, energía libre de emisiones y materias primas.

 

Clientes Potenciales

El sistema tiene como objetivo un amplio espectro de clientes y puede tratar diferentes tipos de lodo en:

  • Plantas urbanas de tratamiento de residuos
  • Plantas de tratamiento de residuos industriales
  • Plantas de tratamiento de aguas residuales agrícolas
  • Industria petroquímica
  • Industria química
  • Industria farmacéutica
  • Industria alimenticia
  • Desechos de construcción y de demolición\
  • Otros materiales compuestos del carbono

 

Ventajas Competitivas

Nuestro sistema es modular y puede adaptarse a sus necesidades. Las plantas que producen grandes cantidades de lodo, requieren un gran número de helióstatos a diferencia de las plantas que producen pequeñas cantidades de éste. Tratamos el lodo de diferentes tipos de industrias en un reactor de pirólisis que produce diferentes tipos de materias primas, y todas éstas producen energía.

  • Diseñamos la ingeniería de cada proyecto pensando en nuestros clientes y nos apegamos a sus requerimientos específicos.
  • Variantes de insumos:
    • Composición y cantidad
    • Tipo y mezcla
  • Costos del sitio
  • Requerimientos de operación:
    • Permisos
    • Servicios públicos
    • Operaciones y mantenimiento

Las instalaciones solares serán el objetivo de la infraestructura existente: carreteras, edificios, estanques y tanques, y ahí podremos posicionar las torres de energía solar y los helióstatos. Al aprovechar dichos activos, podemos ahorrarle a nuestros clientes de establecimientos comerciales una gran cantidad de costos y asimismo, podemos simplificarle de procedimientos de licencias.

Los ingresos se generan a partir de 3 fuentes:

  1. a) Sustitución de tratamientos de lodo alternos
  2. b) Producción de energía.
  3. c) Venta de materias primas

Al operar bajo condiciones de pirólisis (temperaturas hasta 1200o C), las instalaciones están libres de emisiones y producen sus propios requerimientos de energía. Ya que el lodo puede acumularse, su tratamiento no requiere trabajo continuo las 24 horas del día, lo que coincide con la disponibilidad del sol. Por lo tanto, estos sistemas proporcionan una solución confiable e integral para las plantas de energía solar.

Beneficios Económicos y Ambientales

  1. Le ayudamos a aprovechar áreas disponibles sin utilizar así como infraestructura existente.

  2.  Esto redunda en reducción del costo actual del manejo del lodo.

  3.  Usted recibirá ingresos a partir de la materia prima (tratamiento/remoción de lodo). En la actualidad, los precios de estos servicios varían entre $30/tonelada para lodo no peligroso hasta $1,500/tonelada para lodo peligroso.

  4.  Eliminará los riesgos de transporte y reducirá la contaminación que se produce mediante el acarreo con camiones.

  5.  Podrá vender energía libre de emisiones (electricidad y calor) a la red eléctrica y/o a plantas eléctricas, lo que constituye entre 30% y 40% de eficiencia en valor calórico

  6.  Y habrá convertido un daño ecológico en un producto verde.

    Eliminará las descargas de gas metano en los rellenos sanitarios o su propagación en la tierra.

  7.  Podrá acceder al posible derecho a los créditos de carbono conforme al Protocolo de Kioto.

La aplicación adecuada de la energía solar puede convertir una tecnología importante pero problemática en una que es económicamente factible y que está disponible. Nuestra propuesta también resuelve problemas serios de residuos remanentes y propone su conversión a energía viable libre de emisiones. Esperamos que próximamente el sistema resulte altamente rentable sin ayuda del gobierno.

Comparación con otras Tecnologías

Nuestra solución es única e innovadora. Podemos compararla con las tecnologías de producción de electricidad solar y con las plantas de tratamiento de lodo tradicionales.

Apéndice A – Términos Básicos de los Procesos que ofrecemos

Pirólisis

Es una forma de incineración que descompone químicamente las materias orgánicas mediante el calor en ausencia de oxígeno o con poca cantidad de éste. La pirólisis normalmente se da bajo presión y a temperaturas de operación de más de 430oC (800oF). En la práctica, no es posible tener una atmósfera totalmente libre de oxígeno porque hay cierto oxígeno presente en cualquier sistema de pirólisis, ya que ocurre una pequeña cantidad de oxidación.

Gasificación

El proceso de gasificación convierte cualquier material que contenga carbono en un gas de síntesis compuesto principalmente de monóxido de carbono y de hidrógeno, que puede usarse como combustible para generar electricidad o vapor o como un elemento fundamental químico básico para un gran número de usos en la industria petroquímica y de refinación.

Lodo de Aguas Residuales

El lodo se origina en el proceso de tratamiento de aguas residuales. Debido a los procesos fisicoquímicos involucrados en el tratamiento, el lodo tiende a concentrar metales pesados y compuestos orgánicos de traza biodegradable pobre así como organismos potencialmente patógenos (virus, bacterias, etc.) presentes en las aguas residuales. Sin embargo, el lodo es rico en nutrientes como el nitrógeno y el fósforo y contiene materias orgánicas valiosas que resultan útiles cuando los suelos se encuentran empobrecidos o están sujetos a erosión. La materia orgánica y los nutrientes son los dos elementos principales por lo que se esparce este tipo de residuo en la tierra como fertilizante o como agente orgánico que mejora la tierra.

Torre de Energía Solar

Se trata de un tipo de horno solar que utiliza una torre para recibir la luz del sol dirigida. Utiliza una variedad de espejos planos desplazables (llamados helióstatos) para enfocar los rayos del sol sobre una torre recolectora. En este punto, la alta energía de luz del sol concentrada se transfiere a una sustancia que puede almacenar el calor para su uso posterior.

Helióstato

Es un dispositivo que rastrea el movimiento del sol. Se utiliza normalmente para orientar un espejo a lo largo del día, para redirigir la luz del sol a lo largo de un eje fijo hacia un objetivo o receptor estacionario. Pueden combinarse muchos helióstatos para concentrar la energía solar. La energía puede recolectarse para la generación de electricidad mediante celdas fotovoltáicas o puede utilizarse para calentar un medio como el agua o la sal fundida.

Catalizador

Se trata de una sustancia que acelera la velocidad de la reacción química pero que no se consume mediante dicha reacción. Un catalizador participa en la reacción pero no es un reactivo químico ni un producto químico de la reacción en sí. En general, los catalizadores proporcionan un trayecto menor de energía para que la reacción general ocurra. Esto normalmente se da por medio de la reacción del catalizador con uno o más reactivos para formar un intermedio estable que posteriormente reacciona para formar el producto de la reacción final y regenerar el catalizador.

Turbina

Es un motor rotativo que extrae energía de un flujo líquido. Las turbinas más sencillas tienen una parte móvil, un ensamble de rotor, que consiste en una varilla con aspas. El líquido en movimiento actúa sobre las aspas o las aspas reaccionan al flujo, así que giran e imparten energía al rotor.

Desecado

Es el proceso de remoción natural, química o mecánica de agua del lodo; reduce este último a un sólido húmedo con el menor nivel de humedad que es posible obtener.

Vapor

Es un gas puro, totalmente invisible. A presión atmosférica estándar, el vapor puro (sin mezclarse con el aire, pero en equilibrio con el agua líquida) ocupa alrededor de 1,600 veces el volumen del agua en forma líquida. En la atmósfera, la presión parcial del agua es mucho menor a 1 atmósfera; por consiguiente, el agua gaseosa puede existir a temperaturas mucho más bajas de 100oC. Un motor de vapor utiliza la expansión del vapor para impulsar un pistón o una turbina para que realice trabajo mecánico. En otras aplicaciones industriales, el vapor se utiliza como depósito de energía, que a su vez se introduce y se extrae por transferencia de calor, normalmente por medio de ductos.

Carbonización

Se trata del material sólido que permanece después de que los gases ligeros y el alquitrán se han eliminado o liberado de un material carbonáceo, durante la etapa inicial de calentamiento que se conoce como carbonización, desvolatilización o pirólisis.

Gas de Síntesis

Se trata de una mezcla de gas que contiene monóxido de carbono, bióxido de carbono e hidrógeno. El gas de síntesis se produce mediante la gasificación de un carbono que contiene combustible en un producto gaseoso que tiene cierto valor de calentamiento. Los siguientes son ejemplos de gas de síntesis: gasificación del carbón, gasificación de los residuos en energía, transformación de vapor en gas natural para generar hidrógeno. El gas de síntesis tiene el 50% de la densidad energética del gas natural. Puede quemarse y se utiliza como fuente de combustible. Otro uso es como material intermedio para producir otras sustancias químicas. 

Resumen

Presentamos un sistema térmico solar que trata los residuos de lodo y los transforma en energía y materias primas aprovechando la energía solar para transformar los residuos químicamente.

En Arrow, nos enfocamos en un sistema de bajo costo, en una solución integral que sirve como una alternativa económica para el desecho de residuos y que le ofrece una fuente de “energía verde” y de materias primas.