(Revista ELECTRICIDAD)En terrenos de la Planta El Trebal, en la comuna de Padre Hurtado, se construye la Planta de Tratamiento de Aguas Servidas (PTAS) Mapocho. Tras su puesta en operación a fines del primer semestre, será la primera planta en América Latina en aplicar tecnología que recupera la totalidad del biogás del proceso, transformándolo en electricidad y calor, siendo reutilizado internamente para el proceso.
Como resultado del tratamiento de las aguas servidas se producen tres subproductos: el agua tratada, que cumpliendo la normativa vigente se descarga a los cursos naturales; los biosólidos, cuyo destino es la disposición en lugar autorizado o el rehúso agrícola; y el biogás, con importante presencia de metano.
Biogás y cogeneración
La tecnología usada para tratar las aguas se conoce como “Lodos Activados Convencionales”, que integra línea de agua y lodos. Los lodos (primarios, generados por simple decantación del agua, y secundarios, generados durante el proceso de tratamiento biológico) se depositan en los cuatro digestores anaeróbicos existentes del Trebal de 12.600 m3 y uno más que sumará la Planta Mapocho, de 15.000 m³ de capacidad. En ellos se produce la digestión anaeróbica mesofílica, es decir, la descomposición bacteriana de sólidos volátiles en biogás, a 35°C.
Con la nueva planta se suman unidades de procesos distintos, la más importante es el acondicionamiento previo de los lodos biológicos, antes de la digestión. El proceso se conoce como “Hidrólisis Térmica” o sometimiento de los lodos biológicos a una temperatura del orden de 165°C y 6 bares de presión. “Tiene como benefi cio la reducción del 20% de la cantidad de lodos, y una mayor cantidad de generación de biogás, en torno a un 10 %, lo que permitirá que el biogás resultante se utilice en cogeneración”, expresa Mario Auger, gerente de Tercera Planta de Aguas Andinas.
“Necesitamos producir energía eléctrica y energía térmica, esta última para satisfacer la demanda generada por la hidrólisis, que somete los lodos biológicos a una temperatura de 165°C. La quema del biogás en los motores de cogeneración provee estas dos formas de energía”, prosigue Yves Lesty, gerente de Asistencia Técnica de Aguas Andinas. De esta manera, se logra una integración casi completa, del orden de un 80% de rendimiento, de la energía contenida en el biogás.
La hidrólisis térmica se realiza mediante el uso de vapor y se lleva a cabo en tres etapas: La primera, la acumulación de lodo espesado a hidrolizar en un estanque (Pulper) que recupera el calor generado por la despresurización del lodo acondicionado al fi nal del ciclo de la hidrólisis, para un primer aumento de temperatura de los lodos; la segunda, la hidrólisis propiamente tal, con el incremento de temperatura y presión del lodo mediante inyección de vapor en un reactor de funcionamiento discontinuo; y la tercera, la despresurización y disminución de la temperatura de los lodos realizado en el estanque de recuperación final de los lodos hidrolizados (Flash Tank).
El biogás producido en la digestión será utilizado en motores de cogeneración. Estos motores de combustión interna generan energía eléctrica, pero también térmica, en gran parte recuperable a través de los gases de combustión (de altas temperaturas que pueden ser utilizados para generar vapor) y de las aguas de refrigeración del motor (bajo forma de agua caliente, dado que las temperaturas en este caso son inferiores a 100°C).
La cogeneración de energía permitirá, entre otras variables, aprovechar la energía disponible en el biogás, en reemplazo de la quema en caldera y antorcha considerada en la situación actual (Planta El Trebal) y utilizar los gases de combustión de los grupos generadores, en la producción de vapor destinada a la hidrólisis térmica. “Con esto se evita incrementar la demanda de energía externa en la operación del sistema de acondicionamiento de los lodos”, indica Mario Auger. También se utilizará el agua caliente del sistema de enfriamiento de los motores generadores, como fuente de energía para mantener la temperatura al interior de los digestores.
Emisiones de gases
Como la Región Metropolitana es una zona saturada, las exigencias respecto a las emisiones de gases son severas. En particular, las relativas a las emisiones de óxido de nitrógeno (NOx). “La norma es muy rigurosa y nos obliga a ir mucho más allá de lo habitual en términos de emisiones.
Para dar una idea, los motores que usamos tienen una especificación del fabricante de 370 mg/Nm³, y en este caso tenemos que bajarla a niveles del orden de 50 mg/ Nm³. Para lograrlo, tenemos que aplicar nuevas tecnologías”, comenta Yves Lesty. Es así como a la salida de los gases de escape de los motores, se logrará la disminución de este gas vía reducción catalítica, “que no es más que una caja con catalizadores: se inyecta urea con oxígeno en la corriente del gas de escape, que al contacto con el catalizador van a reaccionar con el óxido de nitrógeno, lográndose la reducción catalítica, con producción de nitrógeno gaseoso y de agua, componente que permite reducir la emisión de óxido de nitrógeno”, indica Auger.
A modo de ejemplo, un motor produce 30 toneladas al año de este gas, y la norma exige reducirlo a 8 toneladas al año. Pero la historia no termina acá, porque a pesar de la aplicación de dicho tratamiento por catalizador, “aguas arriba tendremos que realizar un pretratamiento de biogás, para evitar deteriorar el catalizador. Es así que disponemos de un tratamiento de desulfurización biológico completado por un scrubber químico con sosa, seguido después de compresión y secado por una filtración de carbón activo para retirar el siloxano y otros gases”, comenta Yves Lesty.
Previo a los motores, se dispondrá de seis filtros de 20 metros cada uno de carbón activo, para evitar su deterioro. Se instalarán tres motores, cada uno de 2,7 MW, dos que estarán en constante funcionamiento y un tercero parte del tiempo. Con la aplicación de estas tecnologías, “podremos satisfacer por lo menos el 55% de la demanda eléctrica de la planta, donde toda la cogeneración estará destinada al consumo interno”, apunta Lesty.
Línea de agua
La primera diferencia con la línea de agua de La Farfana, lo que constituye una ventaja para Trebal-Mapocho, “es que la topografía permite alimentar gravitacionalmente la planta. El agua llega a nivel sufi ciente como para cruzar la planta sin necesidad de bombeo. Posteriormente, el pretratamiento es muy similar al de La Farfana, pero con una diferencia sustantiva: como estamos justo al lado del pueblo El Trebal, el pretratamiento lo vamos a encapsular para evitar las emisiones de olores hacia el pueblo”, comenta Mario Auger. Se tomará el aire dentro del galpón del pretratamiento, a un caudal de 90.000 m³/ hora, lo que permitirá retirar amoníaco y sulfuros, liberando un aire más limpio”, señala por su parte Yves Lesty.
Otro punto medioambiental interesante relacionado con la línea de agua es que se alimentará la planta de dos cuencas distintas: la cuenca norte y la sur, las dos puntas de la Región Metropolitana, aguas con sus características propias. “Tendremos la opción de que en el caso de que una cuenca tenga algún problema, por ejemplo una contaminación que pueda alterar el proceso, podremos aislarla. Así, tendremos la fl exibilidad, o de mezclar las aguas o, por el contrario, frente a un eventual accidente en algunas de las cuencas, como un vertido peligroso, podremos separarlas, y seguir el tratamiento por separado hasta un cierto nivel dentro de la planta misma”, indica Mario Auger.
La Planta Mapocho se insertará dentro del 100% del Plan de Saneamiento del Gran Santiago, que involucra la construcción de tres plantas: El Trebal, que recoge las aguas de la zona sur de Santiago, con un caudal de 4,4 m³/seg; La Farfana, que procesa las aguas de la zona centro y centro oriente, con un caudal de 8,8 m³/seg, y la nueva planta Mapocho, que tratará las aguas de la zona norte de la capital con un caudal de 2,2 m³/segundo, con posibilidad de ampliarlo a 4,4 m³/seg, alcanzando en un futuro una capacidad global equivalente a La Farfana.
La tendencia actual de las PTAS es la cogeneración, aprovechando el biogás resultante del proceso de lodos. Respecto a la hidrólisis térmica, la Planta Mapocho será pionera en su aplicación en Chile y en América del Sur.
Fuente /Revista ELECTRICIDAD