Depuración de Emisiones de Olor en Infraestructuras de Tratamiento y Valorización Ambientales Ubicadas en Entornos muy Vulnerables mediante Sistemas Avanzados de Desodorización

   Tanto las Infraestructuras de Tratamiento y Valorización Ambiental (ITVAs), como las depuradoras de aguas residuales, plantas de compostaje, plantas de biometanización y otras, generan emisiones odorantes que, de no ser tratadas convenientemente, pueden llegar a causar graves molestias a los vecinos.

S. Nadal^1, *, M. Latorre¹ y A. Bomboí¹

¹ Sistemas y Tecnologías Ambientales S.A. * Silvia Nadal: snadal@sta-at.com

   Palabras clave: Filtros Biológicos Avanzados, Biofiltración, Oxidación Térmica, Plasma No Térmico, Propulsión Neumática Suplementaria, EOLAGE

Resumen

   Tanto las Infraestructuras de Tratamiento y Valorización Ambiental (ITVAs), como las depuradoras de aguas residuales, plantas de compostaje, plantas de biometanización y otras, generan emisiones odorantes que, de no ser tratadas convenientemente, pueden llegar a causar graves molestias a los vecinos.

   Actualmente, existen tecnologías de desodorización de vanguardia como son la Biofiltración con Filtros Biológicos Avanzados (FBA) con soporte inorgánico, los Sistemas de Oxidación Térmica y otras (como los sistemas de alta dispersión suplementaria, los sistemas de oxidación mediante Plasma No Térmico,…) que permiten reducir de forma muy eficiente el impacto odorífero de una actividad sobre su entorno. Dado el alcance específico de cada una de estas tecnologías, su aplicabilidad debe deducirse ineludiblemente tras una evaluación detallada de los casos correspondientes que implique disponer tanto del conocimiento representativo de las emisiones (no sólo de las características organolépticas como la concentración de olor y especiación detallada de la composición) como de unas condiciones de diseño verosímiles (que en el fondo suponen las auténticas reglas de juego) y de un conocimiento probado de los aspectos técnicos (de capacidad, prestaciones específicas, ingeniería,…) relacionados con las tecnologías susceptibles de aplicación y su implantación.

   En esta ponencia se mostrarán los resultados de tres casos reales en los que la aplicación de estos sistemas avanzados ha permitido reducir de forma muy significativa el impacto odorífero de tres procesos diferentes: una planta de compostaje de RSU, una de biodigestión de RSU y finalmente de una planta de gestión de residuos animales. Entre otros aspectos se mostrará la eficiencia de desodorización y las características propias de cada una de estas tecnologías así como una comparación de las prestaciones de éstas frente a las tecnologías de desodorización habitualmente instaladas. El estudio de estos tres casos permitirá demostrar que los problemas de impacto odorífero, incluso aquellos más complejos, pueden ser resolverse perfectamente mediante la aplicación de tecnologías avanzadas, y que en algunos casos, éstas pueden llegar a tener unos costes globales a lo largo de su vida operativa incluso inferiores que otras tecnologías de menor perfil tecnológico.

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1. Introducción

   A la hora de establecer y definir la/s solución/es adoptada/s respecto a la reducción del impacto odorífero de las emisiones focalizadas de las plantas, hay que tener en cuenta que actualmente la sociedad es más exigente en relación a los aspectos ambientales y, en consecuencia, es necesario que se minimicen, se resuelvan (o, preferiblemente, no lleguen a crearse) los episodios de tipo odorífero. Por tanto, para evitar episodios de olor, es necesario escoger (con criterio experto y conocimiento de causa) e implantar soluciones, minimizando la carga de olor en origen de las emisiones y/o instalar sistemas de tratamiento o de actuación más apropiado/s para unas determinadas emisiones odoríferas. Hay que velar para que la capacidad de tratamiento del sistema escogido garantice inequívocamente (con evidencias fehacientes en plantas similares) que no se produzcan episodios odoríferos que puedan afectar a la población o actividades colindantes. En cada caso hay que evaluar los factores que influyen/condicionan en la selección definitiva de la solución más adecuada que entre otros son la ubicación de la actividad, los límites exigidos, el tipo y composición de emisión a tratar, la eficiencia de depuración necesaria, la robustez operativa de la tecnología, los costes de inversión y de operación, …

   Aunque existen muchas tecnologías de desodorización como son los sistemas de lavado químico, los sistemas de adsorción (carbón e impregnaciones de compuestos derivatizados), sistemas varios biológicos de degradación con rellenos convencionales orgánicos, en el siguiente apartado se presentan tres casos que permiten ejemplificar las diferentes formas de abordar y solucionar el impacto de olor de diferentes actividades industriales y ambientales medianbte tecnologías avanzadas de desodorización. Se trata de una planta de rendering de restos animales, una planta de selección y biometanización de la fracción RESTO de residuos sólidos urbanos (RSU) y de una planta de selección de la fracción RESTO de RSU y compostaje de la parte orgánica.

2. Estudio de casos

2.1. Caso 1: Tratamiento de las emisiones de una Planta de selección y biometanización de materiales de la fracción RESTO de residuos sólidos urbanos (RSU) mediante un sistema de Oxidación Térmica RTO

   Características de la planta: con una capacidad de tratamiento 400.000 tm/año, está situada en una zona urbana de medio-alto “standing” y lúdico-recreativo que coexiste con otras infraestructuras ambientales (EDAR, planta de secado térmico de lodos, planta de incineración de RSU). El caudal total de gases tratado, 100.000 Nm³/h, proviene de la ventilación de la nave de preselección y de las emisiones focalizadas del proceso de biodigestión.

   En el presente caso, dado que el entorno de la planta es extremadamente vulnerable (téngase en cuenta que las zonas habitadas más próximas se hallan a distancias entre 300 y 350 m), se consideró que la concentración de olor de la actividad prevista de unos 15.000 uo_E/m³ ocasionaría un impacto significativo. Por este motivo, la administración requirió la aplicación de una tecnología de desodorización que presentara una eficiencia de depuración máxima, que además dispusiera de una gran robustez operativa y que ocupara la superficie mínima posible. Por todos estos motivos, se optó por instalar un sistema de oxidación térmica regenerativa (RTO) constituido por dos equipos de 3 lechos para tratar cada uno de ellos 50.000Nm³/h de emisión de olor. Las pruebas de eficiencia realizadas periódicamente muestran una gran eficiencia de desodorización con concentraciones finales de olor de entre 300 y 500 uo_E/m³ y que se cumplen los parámetros solicitados en la Autorización Ambiental para este caso concreto y que son COV<20mgC/Nm³, <50mgCO/Nm³, <50mgNO_x(como NO₂)/Nm³. Debe considerarse, por otra parte, que el principal inconveniente asociado a la solución escogida es el elevado consumo de gas natural para el funcionamiento de los RTO aunque actualmente se dispone de unos intercambiadores cerámicos de calor que permiten la recuperación de hasta un 98% del calor, lo cuál supone una apreciable reducción del consumo de combustible.

Figura 1: (1 izquerda) Dos Sistemas de Oxidación Térmica Regenerativa (RTO) fabricado por HADEN/EIS para tratar en paralelo las emisiones (total hasta 100.000Nm³/h) de olor de una planta de selección y biometanización de RSU (º1 derecha) Registro de una medición de COT a la salida de uno de los RTO reseñados que se observa es claramente inferior a los 20mgC/Nm³ solicitados por al Administración.

   En la Figura 1 se expone, por una parte, la imagen de los 2 RTO y, por otra, la de un registro del Carbono Orgánico Total COT (hay que señalar que las oscilaciones de la señal del COT son debidas a los ciclos de las válvulas de entrada y salida de gases de los lechos de los RTO) que permite evidenciar el cumplimiento del límite exigido.

   Cabe añadir que el sistema funciona desde 2005 cumpliendo los objetivos, sin que se hayan registrado quejas en relación al impacto odorífero de la planta atribuibles a las emisiones tratadas mediante oxidación térmica.

2.2. Caso 2: Planta de tratamiento de RESTO de RSU mediante selección y compostaje

   La planta se halla ubicada en un polígono de uso mixto (industrial/logístico/comercial) prácticamente adosada a una EDAR y a una planta de valorización energética de RSU. En la misma se tratan 190.000 t/año, cuyo objeto consiste en: recuperar todos los materiales aprovechables de dicha fracción, realizar el compostaje de la fracción orgánica de los materiales y derivar el rechazo para su valorización energética. En total se efectúa la depuración de olores de 250.000 m3/h de los cuales se pretratan 50.000 m³/h del aire de más alta carga que es la que circula a través del compost en un lavado ácido, y posteriormente se junta esta emisión en un “plénum” de entrada con un total de 200.000 m³/h de aire adicionales procedentes del ambiente de la sala de compostaje, de la zona de afino, del foso de recepción de residuos y de la zona de preselección de residuos.

Figura 2: (2 parte superior) Filtros Biológcos Avanzados (FBA) fabricados por BBK para el tratamiento de las emisiones de 150.000Nm³/h y 255.000Nm³/h respectivamente, de sendas plantas de compostaje de RSU y (2 parte inferior) SPME-TIC Cromatogramas de la fracción orgánica volátil de los gases de una planta de compostaje de RSU a la entrada y salida de un FBA (la reducción observada de los COV es del 90%).

   Los gases a tratar contienen una mezcla de derivados sulfurados (H₂S, tioles y tioéteres), nitrogenados (NH₃ y aminas), terpenos, compuestos oxigenados (carbonilos, alcoholes, éteres), muchos de ellos con implicaciones odoríferas significativas (D. Almarcha et al., 2012).

   En el presente caso, si bien en un principio se consideró la conveniencia de efectuar el tratamiento de olor de un total de 250.000 m³/h de aire mediante oxidación térmica regenerativa (RTO), al final, dadas las referencias existentes tanto a nivel nacional como internacional en plantas similares, se optó por instalar un Filtro Biológico Avanzado (FBA) con soporte inorgánico. Las principales desventajas de los FBA en relación a los sistema RTO consisten en el requerimiento de una mayor superficie ocupada, la existencia de requerimientos de servicios (agua y post-tratamiento de purgas) y que las concentraciones de olor en las emisiones finales son ( típicamente, pero no siempre) algo superiores, situándose siempre en ambos casos por debajo de 1.000 uo_E/m³ . Así ,por ejemplo, en el caso de la planta de compostaje descrita, para una entrada al FBA con una concentración de olor de 45.630 uo_E/m³ le correspondió una salida de 630 uo_E/m³. La principal ventaja de los FBA, que compensa los aspectos reseñados anteriormente, consiste en que, al no necesitar el consumo de combustible, el coste energético es significativamente menor manteniendo unas prestaciones de eficacia de desodorización suficientes y en muchos casos equiparables a las de los RTO.

   Aunque no son comparables, por tratarse de tecnologías de rango tecnológico distinto puesto que la Biofiltración Avanzada es una verdadera (bio)tecnología con altas prestaciones en el tratamiento de olores mientras que no puede decirse los mismo de la biofiltración convencional en la que se emplean restos vegetales (poda, corteza de pino, brezo, turba y otros) como biomedio, en la tabla siguiente se expone una comparación entre ambos tipos de tecnologías:

Tabla 1: Diferencias entre la biofiltración convencional y la Biofiltración Avanzada

2.3. Caso 3: Planta de rendering de restos animales:

   Las emisiones odoríferas de las plantas de “rendering” que presentan cargas de olor muy elevadas (entre 20.000 uo_E/m³ y 600.000 uo _E/m³) incluyen como componentes olorosos más significativos tioéteres, carbonilos, alcoholes, éteres (N Defoer et al. 2000). Cabe señalar que normalmente dichas emisiones se tratan mediante sistemas de lavado químico, biofiltración convencional, oxidación térmica o sus combinaciones. Así, en Sironi et al. 2002, se indican promedios de eficacia para las citadas tecnologías de 99,1% para la oxidación térmica, de 79,8% para la biofiltración convencional y de 60,2% para el lavado químico, siendo los rangos de concentraciones de olor medidos a la salida de los respectivos tipos de tratamiento de 2.200 a 5.200 uo_E/m³ para los sistemas de oxidación térmica, de 30.000 a 36.000 uo_E/m³ para los biofiltros convencionales y de 13.000 a 90.000 uo_E/m³ para los “scrubber”. A la hora de evaluar nuevas vías de tratamiento de olor puede considerarse también la Biofiltración Avanzada, como puede comprobarse en Z. Sharefdeen et al. 2005, se dice que para una entrada promedio de 7.543 uo_E/m³ y un tiempo de permanencia promedio de 38s le corresponde una concentración de olor promedio a la salida del 87,1%. En otros casos para los Filtros Biológicos Avanzados (FBA) de la empresa danesa BBK, para un promedio de concentración de olor a la entrada de un FBA de 42.333 uo _E/m³ y un tiempo de permanencia de 25s, se obtiene una concentración final de olor promedio de 127uo_E/m³, lo que supone una eficacia de depuración de olor del 99,7%. Otras alternativas susceptibles de aplicación, pueden ser, para la ventilación de las naves la oxidación mediante Plasma No Térmico (NTP) que si no ofrece una capacidad de depuración suficiente se debería complementar con la acción de un propulsor neumático suplementario para mejorar la dispersión de las emisiones finales tras su depuración.

Figura 3: (3 superior izquierda) Filtro Biológico Avanzado (FBA) fabricado por BBK para tratar las emisiones de olor (55.000Nm³/h) de una planta de “rendering”, (3 superior derecha) Sistema de Oxidación Térrmica Regenerativa (RTO) fabricado por EIS en una planta de tratamiento de restos animales (caudal: 19.500Nm³/h), (3 centro) TIC cromatograma de la fracción orgánica volátil de los gases de una planta de “rendering” a la entrada (izquierda) y salida (derecha) de un Filtro Biológico Avanzado, 3(inferior izquierda) Sistema de Plasma No Térmico (NTP) fabricado por APP para el tratamiento de las emisiones de olor (120.000Nm³/h), de una planta de fabricación de comida para mascotas, 3 (inferior centro) Esquema de un propulsor neumático suplementario y 3 (inferior derecha) Propulsor neumático suplementario EOLAGE fabricado por Délamet, instalado en un foco de una planta industrial de una planta industrial.

   Características de la planta : En el sistema de desodorización de la planta, que se halla situada en una zona aislada muy alejada de vecinos, se trata el aire de la sala de recepción de residuos así como las emisiones focalizadas de los diferentes procesos de cocción. La emisión del proceso de cocción (que viene a representar un 25% del total) presenta una carga odorífera muy elevada (típicamente >100.000 uo_E/m³) además de una gran concentración de grasas lo que condiciona que, antes de confluir con el resto de emisiones provenientes de la ventilación de las salas y también del foso de recepción de residuos en el prehumidificador previo a los 3 Filtros Biológicos Avanzados (FBA) que fue la opción seleccionada finalmente, deba efectuarse el pretratamiento de los gases influentes en un filtro rotativo “ad-hoc”. Los resultados de eficiencia realizados muestran una eficiencia de depuración superior al 98% con concentraciones de olor a la salida del FBA de 320 a 520 uo_E/m³.

   En la Figura 3 se presentan las imágenes de un FBA y un RTO en sendas plantas de “rendering”, los TIC Cromatogramas de la fracción de compuestos orgánicos volátiles (COV) en muestras tomadas a la entrada y a la salida de un FBA tratando gases de una planta de rendering y, además, las imágenes de un sistema de Plasma No Térmico empleado como sistema de desodorización en una planta de fabricación de alimentos para mascotas así como la de un propulsor neumático.

3. Conclusiones

   Existen en el mercado tecnologías de desodorización avanzadas como son Los Filtros Biológicos de Lecho Inorgánico y los sistemas de oxidación Térmica Regenerativa con recuperaciones de calor muy eficientes que permiten tratar de forma muy eficiente los problemas de olores y que presentan unos costes globales (de inversión+explotación) semejantes a los que presentan tecnologías de más bajo perfil como son los lavados químicos o los biofiltros convencionales.

4. Bibliografía

Almarcha D., Almarcha M., Nadal S. y Caixach J. (2012), Comparison of the depuration efficiency for VOC and other odoriferous compounds in conventional and Advanced Biofilters in the abatement of odour emissions from urban waste treatment plants, Chemical Engineering Transactions, volume 29, 2012 (In press).

Defoer N., De Bo I., Van Langenhove H., Dewulf J y Van Elst T. (2000), Gas Chormatography-mass spectrometry as a tool for estimating odour concentrations of biofilter effluents at aerobic composting and rendering plants, Journal of Chromatography A.

Shareefdeen Z., Herner B., Webb D., Verhaege L. y Wilson S. (2005). An odor predictive model for rendering applications, Chemical Engineering Journal, 113 (2005), 215-220.

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