Estudio de la viabilidad de la gasificacion de residuos plasticos para la obtencion de energia electrica

Abstract

[ES] En la actualidad, tanto en España como en el mundo entero, se observa una gran problemática en torno al plástico, en particular con respecto a su reciclaje. La legislación sobre el cambio climático y la contaminación está obligando a todas las naciones de la Unión Europea, así como a muchas otras del resto del mundo, a generar proyectos respetuosos con el medio ambiente. Estos proyectos tienen como objetivo no emitir gases de efecto invernadero y cumplir con los objetivos de economía circular del CO2. En este contexto se plantea la investigación de un ciclo de generación de energía eléctrica basado en el gas de síntesis obtenido a través de la gasificación de materiales plásticos no adecuados para el reciclaje mecánico. El propósito principal de esta iniciativa es atender las necesidades de energía de emergencia de la planta de Acteco Productos y Servicios, S.L., ubicada en Ibi. Además, se contempla su utilización como instalación piloto para evaluar la viabilidad de su escalado.

En primer lugar, se analizará la composición del gas obtenido a través de la gasificación de residuos plásticos. Este proceso se describirá brevemente con el propósito de esclarecer el origen del gas y garantizar la trazabilidad del proceso integral de generación de energía. En base a la composición de este gas, se llevará a cabo la selección de una turbina que se ajuste a los requisitos de combustión, así como un análisis detallado de la materia prima de la cual se deriva el gas obtenido. A partir de los datos obtenidos se determinará la capacidad de generación de energía eléctrica que podría alcanzarse mediante la utilización de una turbina de gas comercial, con una potencia de diseño de 1,5 MW, así como la cantidad de gas de síntesis requerida para operar dicha turbina. A continuación, se realizará un estudio destinado a la definición del tipo de generador que será acoplado a la turbina con el propósito de generar electricidad, así como la exposición de sus características fundamentales. En este contexto, se establecerán los principios teóricos que rigen su funcionamiento y se presentarán argumentos que respalden la elección de este generador en particular. Una vez que se hayan establecido los datos esenciales requeridos para la selección del conjunto turbina-generador, se llevará a cabo un análisis tanto de las posibilidades de almacenamiento de la energía generada como de su contribución directa a los procesos internos de la instalación, así como su vertido a la Red Eléctrica Española.

Finalmente, se realizará un estudio de la demanda de potencia en la planta, incluyendo la obtención de datos sobre la potencia pico y los posibles horarios de mayor demanda de potencia. Este análisis permitirá determinar los momentos en los que el sistema debe estar en funcionamiento y las cantidades de potencia que podría suministrar. En el siguiente TFG se desarrollan las siguientes competencias relacionadas con la carrera: Conocimiento aplicado sobre energías renovables. Capacidad para el diseño de centrales eléctricas. Capacidad para el cálculo y diseño de líneas eléctricas y transporte de energía eléctrica. Capacidad para el cálculo y diseño de máquinas eléctricas Capacidad para la redacción, firma y desarrollo de proyectos en el ámbito de la ingeniería industrial que tengan por objeto: la construcción, reforma, reparación, conservación, demolición, fabricación, instalación, montaje o explotación de: estructuras, equipos mecánicos, instalaciones energéticas, instalaciones eléctricas y electrónicas, instalaciones y plantas industriales y procesos de fabricación y automatización Capacidad para el cálculo y diseño de máquinas eléctricas.

[EN] The current growth of the world population has led to an increase in global consumerism that affects the consumption of plastic and therefore the pollution of the planet, generating an even greater amount of waste and greater homogeneity, this generates the search for new solutions for the recycling or recovery of plastic. There is a lot of legislation related to the project, as well as legislation that is waiting to be approved, at the moment the most restrictive to be taken into account is "Directive 2010/75/EU of the European Parliament and of the Council of 24 November 2010 on industrial emissions (integrated pollution prevention and control)". This legislation establishes the need for authorisation, when "waste for disposal or recovery in waste incineration plants or waste co-incineration plants: a) for non-hazardous waste with a capacity exceeding 3 tonnes per hour; b) for hazardous waste with a capacity exceeding 10 tonnes per day". Currently, the packaging, automotive and electrical/electronic industries are among the largest waste generators. The recycling of this waste by mechanical means is quite inconvenient, either because of its heterogeneity or because of the presence of other materials that are difficult to separate, which is why this type of waste ends up in landfill or is used as fuel through incineration for energy recovery. As an alternative, chemical recycling appears, which includes gasification as one of its recycling versions, among which pyrolysis is also found. The aim of this study is to determine the feasibility of the gasification of plastic waste for the generation of electricity as one of the options for the recovery of plastic waste, in order to provide a solution and contribute to the European guidelines, preventing it from being incinerated and contributing to the various environmental problems that encompass global pollution. Firstly, a characterisation of the waste obtained from the 3 industries mentioned above will be carried out. To do this, the composition of the different polymers treated with an elemental analysis will be determined, as well as a breakdown of the possible metallic additives that they may contain, this being critical in our process. Once the different wastes to be treated have been explained, the product obtained will be analysed, in this case, synthesis gas with its corresponding composition, to study the viability of using it as fuel in a turbine-generator group, which is the one that will allow the transformation into electrical energy.Finally, the amount of electrical energy that can be generated will be obtained, thus studying its viability as a self-consumption process in the recycling plant (where the pilot plant is located) or for the storage of electrical energy for later consumption.