Europa apuesta cada vez más por la valorización energética de los residuos urbanos

Partiendo de una opción de incineración de la fracción de residuos no reciclables, se añade un circuito de tubos de circulación de agua al horno de incineración para transformarlo en una calera convencional, como la que podría tener una central de carbón. Mediante circuitos de agua, esta se transforma en vapor que ejerce una presión suficiente capaz de mover un generador eléctrico. Comparado con una quema convencional de residuos, se trata de captar el calor de la combustión a través del vapor de agua, eliminando todas las emisiones de partículas nocivas para la salud. Así es una planta de valorización de residuos.

La instalación de reciclado y recuperación energética de Leeds, situada en la zona industrial de Cross Green, combina una fase de pretratamiento mecánico, destinado, entre otros objetivos, a la separación de metales, con una unidad de cogeneración de unos 11 megavatios de potencia. Tiene capacidad para tratar alrededor de 190.000 toneladas anuales de residuos residuales, mientras que la fase de pretratamiento puede gestionar hasta 214.000 toneladas al año. No es la más grande, pues se situaría como la novena por tamaño en el Reino Unido, pero sí una de las más jóvenes, ya que el pasado mes de abril cumplió 10 años.

España cuenta únicamente con un 10% de VE en el tratamiento de todos sus residuos domésticos

España tiene 11 plantas de tratamiento de residuos dotadas de VE, que en 2023 trataron térmicamente 2,9 millones de toneladas, el equivalente al 3% de todos los residuos tratados de esta manera en Europa. Esta reducida contribución es debida a que el 47% de los residuos domésticos van a vertedero. Esta cifra aumentará al 65% a partir del 2027 cuando se excluya el material bioestabilizado del cómputo de residuo reciclado en España.

Según el informe de Alerta Temprana del Tribunal de Cuentas Europeo, el país está lejos de cumplir los objetivos de depósito en vertedero. “España necesita otras 15 instalaciones de tratamientos de residuos para cumplir con la Directiva Europea”, comentó Daniel Tugues, director país de Veolia España, que obliga a reducir el vertido al 10% del volumen de residuos domésticos en 2035.

Necesidad de financiación público-privada es determinante

La instalación está gestionada por Veolia en colaboración directamente con el Ayuntamiento de Leeds. En 2012 ambas firmaron un contrato de Private Finance Initiave (PFI) a través de una concesión de 25 años que incluía obligaciones Design-Build-Finance-Operate (DBFO). Estas obligaciones contractuales se refieren a la financiación, diseño, construcción, operación, mantenimiento, procesamiento y recuperación de energía de los residuos.

A efectos de comparación, el grupo Veolia también participa con un 47% en la unión temporal de empresas (UTE) de Tratamiento Ecológicos del Meresme en Mataró, junto con la constructora española Sacyr y la empresa familiar Suris. La UTE tendría muchas similitudes con el acuerdo PFI. Pero es una concesión más corta que la de Leeds, de 15 años, y está firmada con el Consorci de Residus del Maresme, integrado por 29 ayuntamientos de la zona, frente a un único ayuntamiento en Leeds.

Pero el problema no son las características de las concesiones, sino la falta de iniciativas público – privadas en general, similares a la del Consorci en Mataró. “Las agregaciones territoriales en mancomunidades, consorcios y ayuntamientos ya existen” comenta Daniel Tugues. “Estas entidades no tiene la capacidad financiera o de endeudamiento necesarias para cumplir los objetivos europeos”, añade Daniel.

Otro problema es la continuidad del flujo de residuos residuales

“El mayor problema está en el acceso al input (el residuo) más que la colocación del output (la electricidad y el calor)”, comentó Daniel Tugues a este diario. El reciclaje reduce el flujo de residuos residuales, pero también se compite directamente con el residuo derivado a vertedero. Sin incentivos para garantizar este flujo de residuos necesario, no se puede asegurar la viabilidad económica de una inversión de estas características.

El Reino Unido existen dos tasas en el impuesto sobre el depósito de residuos en vertederos, la tasa general de 126,15 libras por tonelada, y la reducida de 4,05 libras por tonelada aplicable a materiales inertes y menos contaminantes. Por comparación, en España se pagan un total de 5 euros por tonelada con destino a vertedero en tasas municipales. El impacto en los hábitos a largo plazo es evidente: el flujo de residuos a vertederos se ha reducido un 90% entre el 2000 y el 2025 en el Reino Unido. Este flujo se ha desviado a las 60 localizaciones con tratamiento térmico, y hacia todas las iniciativas de reciclaje que han surgido en todos estos años.

La prioridad es la disponibilidad, la VE es secundaria

“La prioridad es la disponibilidad”, comentó a este diario Greg Caseley, gerente además de la instalación de Sheffield del grupo Veolia. “La paramos por dos semanas de mantenimiento, una vez cada dos años” añadió Greg. “Por comparación, la de Sheffield se detiene una vez al año, porque es más antigua”.

Efectivamente, el contrato PFI en el Reino Unido obliga a crear un vehículo contractual (Special Purpose Vehicle o SPV), parecido a la UTE en España, para financiar el proyecto. La SPV recibe de la autoridad concedente, en este caso el ayuntamiento de Leeds, un pago de una cuota (unitary charge) anual cuando comienza a operar, para cubrir costes operativos y financieros. Sin embargo, este pago no es fijo, ya que cada año se ajusta a deducciones en función de estándares de disponibilidad de las instalaciones y otros de funcionamiento, por ejemplo, los límites de emisiones.

Para que Veolia UK pueda maximizar estas cuotas, esta y otras instalaciones contribuye a una disponibilidad total del 94%, frente a una media nacional del 87%. Aun y todo, el ayuntamiento de Leeds se ahorra 7 millones de libras anuales y 270 millones de libras en todo el periodo de concesión, principalmente, por el pago de tasas por desviación de residuos a vertederos.

La generación eléctrica aparece como un complemente perfecto

La VE de los residuos se convierte también en un requisito de este tipo de contratos. Aunque se enfrenta a un obstáculo físico gestionable: la densidad energética de estos residuos residuales es muy baja. Su valor calorífico puede rodar entre los 7 y 12 megajulios por kilogramo de residuo, comparado con los 50 megajulios por kilogramo de gas natural o los 24 a 30 megajulios por kilogramo de carbón bituminoso. La justificación de esta cifra tan baja es el hecho de que estos residuos pueden incluir madera con una densidad de 15 a 18 megajulios por kilogramo, fibras naturales de contenido calorífico similar y residuos de comida con 3 a 6 megajulio por kilogramo, entre otros.

Por lo tanto, se necesitan casi 2 toneladas de residuo para generar un megavatio hora, mientras que una tonelada de carbón genera entre 2 y 3 megavatios hora. Lo que es lo mismo, se necesitarían únicamente 0,2 a 0,3 toneladas de carbón para producir un megavatio hora.

La generación de calor es el output más eficiente

Otra barrera que tiene que afrontar la generación de electricidad es el uso del calor obtenido. La fracción residual se utiliza como combustible para generar calor, reduciendo hasta un 20% el volumen de residuos que entra en las instalaciones por incineración. Este calor en forma de vapor de agua se integra en la red de calefacción urbana (district heating) de Leeds.

En términos de eficiencia térmica, si se ha podido perder un 10% de la energía en el intercambiador dentro de la caldera, la mejor manera se utilizar ese vapor de agua a 400 grados centígrados es compartirlo apenas sin perdidas caloríficas (entre un 5% y un 20% por transporte) con edificios públicos, empresas y viviendas.

Esta conservación tan eficiente del calor extraído contribuye de sobras a uno de los requisitos del contrato PFI, que es aportar una eficiencia térmica y eléctrica total del 0,65 veces.

La generación eléctrica se puede convertir en prioridad en el uso del calor

La comercialización del calor generado se convierte en prioritario durante la estación invernal, maximizando la eficiencia total. Sin embargo, en verano apenas se vende calor. Parte de ese vapor de agua se refrigera en el techo de la instalación y se vuelve a recircular en forma de agua en el circuito de la caldera. Es una función similar a la de las gigantes torres de refrigeración de las centrales térmicas y de centrales nucleares situadas a la orilla de un rio.

“La potencia de generación de electricidad baja de 11 megavatios en verano, cuando generamos electricidad con el vapor excedente, a 5 o 6 megavatios en invierno” comentó Greg Caseley a este diario. Sin embargo, “la de Sheffield tiene menos calefacción urbana conectada y se genera más electricidad”, añadió Greg Caseley.

España no tiene demanda significativa de calor

Esto nos lleva otra vez a España. Exceptuando redes muy limitadas de calefacción urbana, como las localizadas en Barcelona, Madrid, Valladolid o Pamplona, abastecidas por centrales de biomasa principalmente, no existe demanda de calefacción urbana en España.

A excepción de algún cliente industrial dispuesto a comprar el calor que genere un futuro proyecto con VE, la comercialización de calor va a ser limitada. Esto provoca que la eficiencia energética y eléctrica total descienda, ya que la mayor parte del calor se destinará a generación eléctrica.

Esta idea de la menor eficiencia está reflejada perfectamente en los folletos de equipos de cogeneración que vende e instala la gasista británica Centrica. El folleto incluye algunos factores que pueden desaconsejar el uso de cogeneración de electricidad y calor y añade, ”si alguno de ellos se aplica a su organización, no está todo perdido, pero conviene proceder con cautela.” El primer factor es una demanda de calor muy baja o estacional. El segundo reitera sobre lo mismo: instalaciones que prevén electrificar toda la demanda de calor a corto plazo. España no ha sido un mercado favorable para la cogeneración no subvencionada.

Eficiencia eléctrica baja comparada con un ciclo combinado

La planta de Leeds tiene una pequeña unidad de cogeneración. La eficiencia eléctrica de una unidad similar suele ser del 20% a 30% frente a un rango del 55% a 60% de un ciclo combinado. Expresado de otra manera, una unidad de cogeneración dedicada exclusivamente a la producción de electricidad pierde entre el 80% y el 70% de la energía en forma de calor en el proceso de generación eléctrica, mientras que un ciclo combinado pierde únicamente el 40% al 45%. Sin embargo, la eficiencia total es mucho mayor para la cogeneración si añadimos la eficiencia térmica en su generación de calor.

Otra de las limitaciones de la VE en instalaciones de tratamiento de residuos es la optimización de ingresos por ventas de electricidad. En Leeds la generación eléctrica se maximiza en verano, cuando los precios medios de la electricidad son menores, salvo en momentos de olas de calor. La gestión casi pasiva hace que la unidad de cogeneración se comporte como energía de base una vez vertida a la red, protegida por contratos PPA a largo plazo a precio fijo con EDF Energy, filial de la eléctrica francesa en el Reino Unido.

“El propietario del residuo es el ayuntamiento”, comentaba Daniel Tugues. Al final es el ayuntamiento el que decide el uso del calor que genera. “Podemos ayudar a los clientes de calefacción urbana a usar el calor más eficientemente”, comentaba Greg Caseley, antes de que la regulación británica obligue a desconectar a clientes de calor con consumo ineficiente en 2029. “Este proceso podría liberar más calor para la generación eléctrica”, añadió Greg Caseley.

El ciudadano, en el centro de la discusión

Además de una planificación adecuada de las necesidades de unidades de tratamiento de residuos para que España alcance el objetivo de 2035, es necesario “abordar un tema crucial que es la comunicación y la información al ciudadano”, comentó Daniel Tugues.

La oposición ciudadana es probablemente la barrera principal al desarrollo de esta tecnología. Y esta suele estar basada en la desinformación. Una de las cosas que más orgulloso está Greg Caseley es el centro de visitantes, destinado a actividades educativas sobre reciclaje y economía circular. Más de 20,000 personas han pasado por este centro y todos los años reciben visitas de colegios de la zona.

Además de su función industrial, esta destaca por su diseño arquitectónico y su integración ambiental. El edificio incorpora una de las mayores fachadas vegetales (living wall) de Europa, diseñada por el arquitecto francés Jean-Robert Mazaaud de S’pace Architects. Incluye sistemas de recogida de agua de lluvia encima de una estructura de 42 metros de altura de vidrio y de madera laminada encolada.

La ciudad de Leeds alberga varias iniciativas similares, como el edificio de 13 metros del número 123 de la calle Albion Street, o la sede de la filial británica de Verallia, el fabricante francés de envases de vidrio. Esta corriente arquitectónica está inspirada en las ideas incluidas en el libro “Biophilia”, del biólogo americano Edward O. Wilson, que defendía que los humanos tenemos la necesidad genéticamente definida de conectar con la naturaleza y con otras formas de vida.