Evaluación financiera-ambiental de tecnologías de aprovechamiento energético de RSU en el estado de Oaxaca
Palabras clave:
residuos, metano, relleno sanitario, biogás, GEI.Resumen
Esta investigación evalúa el uso del metano (CH4) generado por la fracción orgánica de los Residuos Sólidos Urbanos (RSU) como combustible para la generación de energía. Se condujeron análisis para estimar las emisiones de biogás en un relleno sanitario del estado de Oaxaca con una tasa de recepción diaria de 1666.51 toneladas de RSU. Se empleó un modelo de decaimiento de primer orden resultado en una generación promedio de 2,932 pies3/min de CH4, con un flujo máximo 4,072 pies3/min. La generación de energía resultó en producción total de 554.85 GWh y un promedio anual de 36.99 GWh. En los indicadores ambientales se obtuvo un valor de 0.183 millones de toneladas métricas de dióxido de carbono equivalente (MMTCO2E) evitadas a la atmósfera con una reducción de dióxido de Carbono (CO2) del 0.5% del total de MMTCO2E generado por residuos en México. Se demostró la rentabilidad financiera evaluando los flujos netos de efectivo a 15 años y una tasa de descuento del 15%, con lo que se obtuvo un Valor Presente Neto de $USD 11,098,242.79 una Tasa de Interna de Rendimiento de 24% y un periodo de recuperación de inversión de 9.4 años. Estos resultados aportan a las investigaciones sobre el aprovechamiento energético de los RSU en México, lo que permite la implementación de sistemas de gestión integral con enfoques de sustentabilidad y proyectos de energías limpias.
Referencias
Abbasi, M., Chahartaghl, M. y Hashemian, S. (2018). Energy, exergy, and economic evaluations of a CCHP system by using the internal combustion engines and gas turbine as prime movers. Energy Conversion and Management, 173: 359-374. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.07.095
Alemán-Nava, G., Casiano-Flores, V., Cárdenas-Chávez, D., Díaz-Chavez, R., Scarlat, N., Mahlknecht, J., Dallemand, J. y Parra, R. (2014). Renewable energy research progress in Mexico: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 32, 140-153. https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.01.004
Amini, H., Reinhart, D. y Mackie, K. (2012). Determination of first-order landfill gas modeling parameters and uncertainties. Waste Management, 32, 305-316. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2011.09.021
Asadollahfardi, G., Asadi, M., Youssefi, M., Elyasi, S. y Mirmohammadi, M. (2019). Mathematical and experimental study of hydrogen sulfide concentrations in the Kahrizak landfill, Tehran, Iran. Environmental Engineering Research, 24, 350-358. https://doi.org/10.4491/eer.2018.265
Bolan, N., Thangarajan, R., Seshadri, B., Jena, U., Das, K., Wang, H. y Naidu, R. (2013). Landfills as a biorefinery to produce biomass and capture biogas. Bioresource Technology, 135, 578-587. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2012.08.135
Calabro, P. (2009). Greenhouse gases emission from municipal waste management: The role of separate collection. Waste Management, 29, 2178-2187. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2009.02.011
CONAPO. (2015). Datos abiertos del índice de marginación. Recuperado de http://www.conapo.gob.mx/es/CONAPO/Datos_Abiertos_del_Indice_de_Marginacion
Duarte, J., Mendoza, D. y Valencia, G. (2020). Energy, exergy, and emissions (3e) assessment of a low-displacement engine powered by biodiesel blends of palm oil mill effluent (pome) and hydroxy gas. Thermal Science and Engineering Progress, 26: 101126. https://doi.org/10.1016/j.tsep.2021.101126
Elwell, A., Elsayed, N., Kuhn, J. y Joseph, B. (2018). Design and analysis of siloxanes removal by adsorption from landfill gas for waste-to-energy processes. Waste Management, 73, 189-196. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2017.12.021
EPA. (2005). Landfill Gas Emissions Model (LandGEM) Version 3.02 User’s Guide. Recuperado de https://www3.epa.gov/ttncatc1/dir1/landgem-v302-guide.pdf
Escamilla-García, P.E., Tavera-Cortés, M., Sandoval-Gómez, R., Salinas-Callejas, E. y Alvarado-Raya, H. (2016) Economic feasibility analysis for electrical generation from biogas in waste disposal sites in Mexico City. Applied Economics 48, 5761-5771. https://doi.org/10.1080/00036846.2016.1184378
Escamilla-García, P.E. (2019). Efficiency and reliability of theoretical models of biogas for landfills. LA GRANJA: Revista de Ciencias de la Vida, 29, 33-44. https://doi.org/10.17163/lgr.n29.2019.03
Fei, F., Wen, Z. y De-Clercq D (2019). Spatio-temporal estimation of landfill gas energy potential: A case study in China. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 103, 217-226. https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.12.036
Ghosh, P., Shah, G., Chandra, R., Sahota, S., Kumar, H., Vijay, V. & Thakur, I. (2019). Assessment of methane emissions and energy recovery potential from the municipal solid waste landfills of Delhi, India. Bioresource Technology, 272, 611-615
https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.10.069
Grosshauser, R., (2016). Turbines vs. Reciprocating engines. Recuperado de: https://www.power-eng.com/coal/turbines-vs-reciprocating-engines/#gref
Hurlimann, A., Warren-Myers, G. y Browne, G. (2019). Is the Australian construction industry prepared for climate change?. Building and Environment, 153, 128-137. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2019.02.008
IMCO. (2016). Índice de competitividad estatal 2016. Recuperado de https://imco.org.mx/wp-content/uploads/2016/11/2016-ICE-Libro.pdf
INECC. (2018). Inventario Nacional de Emisiones de Gases y Compuestos de Efecto Invernadero. Recuperado de https://www.gob.mx/inecc/acciones-y-programas/inventario-nacional-de-emisiones-de-gases-y-compuestos-de-efecto-invernadero
Inman, M. (2013). The true cost of fossil fuels. Scientific American, 308, 58-6. https://doi.org/10.1038/scientificamerican0413-58
IPCC. (2014). Climate Change 2014 Synthesis Report. Recuperado de https://archive.ipcc.ch/report/ar5/syr/
IPCC. (2021). Climate Change 2021 - The Physical Science Basis. Working Group I contribution to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Recuperado de https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/
Jo, J. y Kim, W. (2018). Market potential of biomethane as alternative transportation fuel in South Korea. Journal of Material Cycles and Waste Management, 20, 864-876. https://doi.org/10.1007/s10163-017-0646-9
Kaza, S., Yao, L., Bhada-Tata, P. y Van, W. (2018). What a Waste 2.0: A Global Snapshot of Solid Waste Management to 2050. Washington: Banco Mundial.
Krause, M., Chickering, G. y Townsend, T. (2016) Translating landfill methane generation parameters among first-order decay models. Journal of the Air & Waste Management Association, 66, 1084-1097. https://doi.org/10.1080/10962247.2016.1200158
Kumar, S., Gaikwad, S., Shekdar, A., Kshirsagar, P. y Singh, R. (2004). Estimation method for national methane emission from solid waste landfills. Atmospheric Environment, 38, 3481-3487. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2004.02.057
Mambeli, R., Tiago, G., Moreira, A., Ferreira, C., Fernandes, M., Sales, J., Sayuri, H., Martins, L., Silva, I., Martuscelli, E. y Rocha, J. (2018). A potential of the biogas generating and energy recovering from municipal solid waste. Renewable Energy Focus, 25, 4-16. https://doi.org/10.1016/j.ref.2018.02.001
Mansson, A, (2014). Energy, conflict and war: Towards a conceptual framework. Energy Research & Social Science, 4, 106-116. https://doi.org/10.1016/j.erss.2014.10.004
Mou, Z., Scheutz, C. y Kjeldsen, P. (2015) Evaluating the methane generation rate constant (k value) of low-organic waste at Danish landfills. Waste Management, 35, 170-176. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2014.10.003
Munster, M. y Meibom, P. (2011). Optimization of use of waste in the future energy system. Energy, 36, 1612-1622. https://doi.org/10.1016/j.energy.2010.12.070
Papadias, D., Ahmed, S. y Kumar, R. (2012). Fuel quality issues with biogas energy – An economic analysis for a stationary fuel cell system. Energy. 44, 257-277. https://doi.org/10.1016/j.energy.2012.06.031
Pillai, J. y Riverol, C. (2018). Estimation of gas emission and derived electrical power generation from landfills. Trinidad and Tobago as study case. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 29, 139-146. https://doi.org/10.1016/j.seta.2018.08.004
Salomon, K. y Silva, E. (2009). Estimate of the electric energy generating potential for different sources of biogas in Brazil. Biomass and Bioenergy, 33, 1101-1107. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2009.03.001
Santos, I., Barros, R., Geraldo, B. y Filho, T. (2020). Biogas Production From Solid Waste Landfill. Encyclopedia of Renewable and Sustainable Materials, 2, 11-19.
https://doi.org/10.1016/B978-0-12-803581-8.10585-5
Schmidt, C. (2011). Arctic oil drilling plans raise environmental health concerns. Environmental Health Perspectives, 119, 116-117. https://doi.org/10.1289/ehp.119-a116
SEMARNAT (2009). Cambio climático: Ciencia, evidencia y acciones. Recuperado de https://www.conafor.gob.mx/biblioteca/cambio_climatico_09-web.pdf 15/05/2021
SEMARNAT (2020) Diagnóstico básico para la gestión integral de los residuos. Recuperado de https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/555093/DiagnosticoBasicoGestionIntegralResiduosF.pdf.pdf
SEMAEDESO (2016). Programa Estatal de Cambio Climático de Oaxaca 2016-2022. Recuperado de http://www.medioambiente.oaxaca.gob.mx/wp-content/uploads/2018/12/PECC-Oaxaca-2016-2022.pdf
SENER (2018). Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional. Recuperado de https://base.energia.gob.mx/prodesen/PRODESEN2018/PRODESEN18.pdf
SENER (2020). Producción de petróleo crudo por tipo y región. Recuperado de: https://datos.gob.mx/busca/dataset?theme=Energ%C3%ADa+Y+Medio+Ambiente&tags=produccion
Shafiee, S., Topal, E. (2009). When will fossil fuel reserves be diminished? Energy Policy, 37, 181-189. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2008.08.016
Spokas, K., Bogner, J., Chanton, J., Morcet, M., Aran, C., Graff, C., Golvan, Y. y Hebe, I. (2006). Methane mass balance at three landfill sites: What is the efficiency of capture by gas collection systems? Waste Management, 26, 516-525. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2005.07.021
Zairi, M., Aydi, A. y Dhia, H. (2014). Leachate generation and biogas energy recovery in the Jebel Chakir municipal solid waste landfill, Tunisia. Journal of Material Cycles and Waste Management, 16, 141-150. https://doi.org/10.1007/s10163-013-0164-3
