Los químicos del área prioritaria de investigación de Química Sostenible de la Universidad de Ámsterdam UvA, junto con colegas del Instituto Copernicus de Desarrollo Sostenible de la Universidad de Utrecht, han publicado el primer análisis tecnoeconómico de la conversión de papel higiénico residual en electricidad. En la revista Tecnología energética , proponen un proceso de dos pasos y calculan un costo por kWh comparable al de las instalaciones fotovoltaicas residenciales.
El papel higiénico de desecho WTP a menudo no se considera un activo. De hecho, la mayoría de las personas generalmente prefieren no pensar en absoluto. Sin embargo, es una rica fuente de carbono, que contiene 70-80% en peso de celulosa en secoEn promedio, las personas en Europa occidental producen 10-14 kg de papel higiénico de desecho por persona por año. Acumulando en los filtros de aguas residuales municipales, es una parte modesta pero significativa de los desechos municipales.
Al mismo tiempo, el desperdicio de papel higiénico es el sueño de un hombre de negocios porque es una de las pocas materias primas con un costo negativo. Si bien esto puede variar según los países y las regiones, en los Países Bajos, las instalaciones de tratamiento de aguas residuales pagan alrededor de 70 € / tonelada paradeshacerse de WTP. Por lo tanto, es un recurso extremadamente atractivo ya que la gente realmente le pagará para que se lo quite de las manos.
Siendo tal 'verdadero desperdicio', WTP ofrece una gran oportunidad para cerrar bucles, aumentar la eficiencia de los recursos y crear una economía verdaderamente circular. Para los químicos de UvA, usar WTP como un recurso para generar electricidad, por lo tanto, 'el último concepto de reciclaje de residuos'.Solo la región de Amsterdam genera unas 10,000 toneladas de WTP por año, suficiente para alimentar 6400 hogares.
Además, dado que la celulosa en WTP proviene de los árboles, la electricidad producida es renovable. Esto ofrece una gran oportunidad para satisfacer la demanda de energía renovable de la sociedad. Los recursos renovables a menudo muestran picos discontinuos. Los tallos de las plantas se pueden reciclar, pero solo después decosecha; la luz solar está disponible durante el día y depende de la cubierta de nubes; y el suministro de viento es tan predecible como el clima. Sin embargo, el papel higiénico residual es un recurso continuamente disponible.
El proyecto de investigación Amsterdam-Utrecht, dirigido por los profesores de UvA Gadi Rothenberg y Bob van de Zwaan del Instituto Van 't Hoff de Ciencias Moleculares de la UvA, propuso un proceso simple de dos pasos para la conversión de WTP, creando una ruta directa desderesiduos no deseados en un producto útil El estudiante de maestría Els van der Roest examinó la posibilidad de combinar dispositivos para la gasificación de WTP paso 1 con celdas de combustible de óxido sólido SOFC de alta temperatura capaces de convertir directamente el gas WTP en electricidad.
El objetivo del proyecto era evaluar la viabilidad de dicho sistema de WTP a electricidad a una escala de 10,000 toneladas de WTP por año, basado en valores de parámetros de la vida real. Utilizando métodos de análisis tecnoeconómico, el equipo presentó un proceso básicodiseño, un balance energético global y un estudio económico para este concepto. Los datos para los experimentos y cálculos se obtuvieron en colaboración con la empresa Amsterdam de conversión de residuos en energía afvalenergiebedrijf, AEB.
En un documento de acceso abierto publicado en la revista internacional Energy Technology, los investigadores presentan el diseño básico del sistema, así como su rendimiento eléctrico y eficiencia general, en base a cálculos detallados de balance de masa y energía.
La eficiencia eléctrica general es del 57%, similar a la de una planta de ciclo combinado de gas natural. El costo nivelado de la electricidad LCOE, una medida utilizada para la comparación consistente de los métodos de generación de electricidad es de 20.3 ¢ / kWh. Esto es comparable apresente en instalaciones fotovoltaicas residenciales.
Los costos de capital del sistema siguen siendo relativamente altos, principalmente debido a los costos de inversión de las celdas de combustible. Pero se espera que disminuyan a medida que se desarrolla el mercado de celdas de combustible. Los costos operativos son relativamente bajos, en parte gracias a la alta eficiencia termodinámica ca70%. Los investigadores esperan que los efectos de aprendizaje puedan hacer que el sistema sea más competitivo en el futuro, con un LCOE de aproximadamente 11 ¢ / kWh.
El equipo del proyecto concluye que hay un futuro en convertir el papel higiénico residual en electricidad. "Cuando discutimos estos resultados con las empresas, la gente se entusiasma mucho", dice el profesor Rothenberg. Sin embargo, ninguna empresa holandesa o autoridad municipal todavía tieneestado dispuesto a invertir en un mayor desarrollo. El equipo ahora está considerando llevar su concepto al extranjero: "Podríamos ver la primera planta de WTP a electricidad que se está construyendo en China", según Rothenberg.
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Materiales proporcionado por Universiteit van Amsterdam UVA . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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