Análisis de Sensibilidad Económica y Geográfica para Tecnologías de Tratamiento de Olores

En nuestro anterior artículo analizamos de una forma comparativa las ventajas y desventajas de las tecnologías físico-químicas, frente a las biotecnologías, para el tratamiento de olores en Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales desde un punto de vista económico y ambiental, usando la métrica de sostenibilidad del ICHEme. Este análisis comparativo, basado en datos recopilados de instalaciones a escala real, mostró la superioridad de las biotecnologías en cuanto a reducción de impacto ambiental se refiere, pero también puso de manifiesto los mayores costes de inversión de éstas, posiblemente debido a su falta de estandarización si se compara con la fabricación de filtros de carbón activo o lavadores químicos.

A pesar de los mayores costes de inversión de biotecnologías como biofiltros y biofiltros percoladores, la larga vida de las instalaciones (20-30 años) conlleva una ventaja competitiva para éstas desde el punto de vista económico debido a que presentan costes de operación significativamente menores, que hacen de las biotecnologías la opción más viable económicamente a largo plazo (menor coste total). Sin embargo, estos costes de operación están sujetos a una gran incertidumbre dependiendo, tanto de los parámetros de diseño y operación de estas, como de factores geográficos: coste de la energía, agua, salario de operarios, etc. Esta incertidumbre en los costes de operación influye negativamente en la aceptación de las biotecnologías como la opción de tratamiento más económica a largo plazo.

Metodología

Con el objetivo de disponer de costes de operación más precisos y fiables a la hora de realizar una evaluación económica de tecnologías de tratamiento para cada problema específico de contaminación odorífera, el Grupo de Tecnología Ambiental del Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente de la Universidad de Valladolid realizó, junto con la Ingeniería Norteamericana CH2MHill (MScBart Kraakman), un análisis de sensibilidad de costes totales (costes de inversión + costes de operación para una vida útil de la tecnología de 20 años) en función tanto de parámetros clave de diseño y operación como de su localización geográfica (13 ciudades representativas de las diferentes regiones del planeta) para las tecnologías de tratamiento de olores más comúnmente empleadas a nivel industrial: biofiltro, biofiltro percolador, lavador químico, filtro de adsorción en carbono activo y tecnología híbrida consistente en un biofiltro percolador + filtro de adsorción. Los resultados detallados del estudio se pueden consultar en"Estrada J.M, Kraakman N.J.R, Lebrero R, Muñoz R. (2012) A sensitivityAnalysis of ProcessDesignParameters, CommodityPrices and RobustnessontheEconomics of Odour Abatement Technologies. BiotechnologyAdv. 30:1354-1363."

Análisis de sensibilidad frente a variaciones en parámetros de diseño y operación

Un análisis en profundidad de los costes de operación de las 5 tecnologías evaluadas, para una emisión modelo de 50.000 m3 h-1 y un diseño de tecnologías que garantice una eliminación del 99 % de H2S y 95 % de olor, mostró costes anuales de 1.2, 2.0, 2.7, 3.6, 7.2 € (m3 h-1)tratado para biofiltros percoladores, biofiltros, sistemas híbridos, lavadores químicos y filtros de carbón activo, respectivamente. Para las tecnologías biológicas y la adsorción en carbono activo, estos costes de operación provienen principalmentede la reposición periódica de los materiales de empaque (44 % en biofiltros, 47 % en biofiltros percoladores, 41 % para la tecnología híbrida y 66% para filtros de carbón activo). En el caso de los lavadores químicos, la mayor parte de los costes de operación provienen del consumo de reactivos (69%). Al evaluar la sensibilidad de los costes totales (evaluados mediante el valor actual neto a 20 años, VAN20) frente a variaciones en los precios de servicios y materias primas, el carbón activo resultó la tecnología más sensible a variaciones en el precio del relleno y en el coste de los trabajos de mantenimiento, debido al bajo tiempo de vida del empaque. Para la emisión de referencia, el VAN20 de la tecnología híbrida puede verse incrementado en más de 1.3 millones de € si el precio de la energía se ve incrementado un 25% (algo nada sorprendente en España en el contexto actual de incertidumbre en las subastas energéticas). La adsorción en carbón activo y los lavadores químicos son también altamente sensibles a estos incrementos. En el caso de la tecnología híbrida y biofiltros percoladores, las mayores reducciones en costes se conseguirían mediante el uso de aguas recicladas o efluentes parcialmente tratados.

En referencia a parámetros de diseño, el análisis reveló que la concentración de H2S de la emisión determina mayoritariamente el VAN20 en filtros de adsorción en carbón activo y lavadores químicos, ya que variaciones en la concentración de H2S de un 250% (comunes en instalaciones reales en ciertos periodos el día) pueden llevar asociadosincrementos en el VAN20 de un 220% y de un 160%, respectivamente, frente al valor inicial calculado. Las tecnologías biológicas presentan mucha mayor estabilidad de costes frente a este parámetro. Así, mientras que la tecnología híbrida incrementaría su coste en un 17%, el biofiltro percolador y el biofiltro estándar lo harían en un 30 % y 18%, respectivamente. Incrementos y reducciones en la vida de los materiales de relleno también afectan de forma importante a algunas tecnologías.Por ejemplo, un relleno con una vida un 50% inferior al nivel de referencia en este estudio puede incrementar el VAN20 de una instalación de adsorción en un 64% y hasta en un 36% para un biofiltro convencional.

Análisis de sensibilidad geográfica

Dentro del análisis de sensibilidad geográfica se evaluó el VAN20 para Sídney, Madrid, Copenhague, Sofía, Toronto, Los Ángeles, Sao Paulo, Johannesburgo, Doha, Nueva Delhi, Shanghai, Tokio y Singapur. A pesar de que variaciones en el precio del agua y energía en un 25 % no conllevan grandes variaciones en el VAN20 de las tecnologías evaluadas, las variaciones de precio de estas commodities entre las ciudades evaluadas pueden llegar a ser tan altas como un 3000 % ( 0.177- 5.6€m−3en agua y 0.006 - 0.150€kWh-1en energía). El VAN20 de lavadores químicos presenta la menor dependencia geográfica debido al mercado global existente para reactivos químicos. El biofiltro y la tecnología hibrida fueron los tratamientos más sensibles a su localización geográfica. Finalmente, el estudio reveló que los biofiltros percoladores son la tecnología más económica en países desarrollados, los biofiltros en economías emergentes, mientras que los filtros de carbón activo son siempre la tecnología más cara.

Sobre el autor: Raúl Muñoz Torre es profesor contratado doctor permanente del Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente de la Universidad de Valladolid. Ingeniero Químico por la Universidad de Valladolid (2001) y Doctor en Biotecnología Ambiental (2005) por la Universidad de Lund (Suecia). Sus áreas de investigación son: procesos biológicos de tratamiento de gases y tratamiento de aguas residuales en fotobiorreactores.

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