Obtención de hidrógeno mediante el tratamiento de residuos orgánicos

Abstract

La gestión de residuos sólidos urbanos (RSU) representa un desafío ambiental crítico en el siglo XXI, impulsado por el crecimiento poblacional, la urbanización y el cambio climático. Las prácticas tradicionales como los vertederos e incineración presentan limitaciones importantes, incluyendo la generación de gases de efecto invernadero y la pérdida de recursos valiosos. Ante este panorama, la gasificación por plasma surge como una solución innovadora para valorizar los residuos, transformándolos en un gas de síntesis (syngas) de alta calidad, que puede ser utilizado para generar electricidad, calor o hidrógeno, minimizando la generación de contaminantes secundarios y produciendo subproductos reutilizables.

Este proyecto se centra en el diseño de una planta de gasificación por plasma en Burgos, ciudad con una población de más de 170.000 habitantes y una generación anual de 70 millones de kilogramos de residuos. La planta busca procesar 20.000 toneladas anuales de RSU, convirtiéndolas en hidrógeno verde, un vector energético clave para la descarbonización de sectores como la industria y el transporte. A través de un análisis integral, se justifican las ventajas técnicas, económicas y ambientales de esta tecnología.

El Proyecto examina en detalle las etapas del proceso de gasificación, desde la alimentación hasta la purificación del syngas y el aprovechamiento del calor residual mediante un ciclo de Rankine. También evalúa los costos de inversión y operación, así como los ingresos derivados de la venta de hidrógeno y la captura de CO₂. Indicadores como el Valor Actual Neto (VAN) y la Tasa Interna de Retorno (TIR) demuestran la viabilidad económica del proyecto, además del valor que se obtiene para el LCOH.

Esta planta no solo aborda los desafíos de gestión de residuos, sino que también contribuye a los objetivos de sostenibilidad y descarbonización establecidos por la Unión Europea, posicionándose como una solución replicable para un futuro energético más limpio y eficiente.

Municipal solid waste (MSW) management represents a critical environmental challenge in the 21st century, driven by population growth, urbanization and climate change. Traditional practices such as landfill and incineration present significant limitations, including the generation of greenhouse gases and the loss of valuable resources. Against this backdrop, plasma gasification emerges as an innovative solution to valorize waste, transforming it into a high quality synthesis gas (syngas), which can be used to generate electricity, heat or hydrogen, minimizing the generation of secondary pollutants and producing reusable by-products.

This project focuses on the design of a plasma gasification plant in Burgos, a city with a population of more than 170,000 inhabitants and an annual generation of 70 million kilograms of waste. The plant seeks to process 20,000 tons of MSW per year, converting it into green hydrogen, a key energy vector for the decarbonization of sectors such as industry and transport. Through a comprehensive analysis, the technical, economic and environmental advantages of this technology are justified.

The Project examines in detail the stages of the gasification process, from feed to syngas purification and waste heat utilization through a Rankine cycle. It also evaluates the investment and operating costs, as well as the revenues derived from the sale of hydrogen and CO₂ capture. Indicators such as Net Present Value (NPV) and Internal Rate of Return (IRR) demonstrate the economic viability of the project, in addition to the value obtained for the LCOH.

This plant not only addresses waste management challenges, but also contributes to the sustainability and decarbonization goals set by the European Union, positioning itself as a replicable solution for a cleaner and more efficient energy future.