Análisis de viabilidad de un proyecto de innovación en economía circular: valorización de cenizas volantes de incineración de RSUs mediante carbonatación

Abstract

El objetivo de la presente tesis doctoral es la realización de un análisis de viabilidad técnico-económica de la aplicación de un enfoque de economía circular a la gestión de las cenizas volantes procedentes de la valorización energética de los residuos sólidos urbanos, aplicando la carbonatación acelerada en vía húmeda como un tratamiento alternativo a los utilizados convencionalmente. La carbonatación acelerada en vía húmeda se presenta como una alternativa técnicamente viable para lograr la estabilización de las cenizas volantes ya que los metales pasan a formas químicamente más estables, como óxidos o carbonatos, reduciéndose considerablemente la lixiviación, condición necesaria para el planteamiento de una posterior valorización material. El análisis de viabilidad técnico realizado muestra una reducción muy significativa de la lixiviación de metales y del contenido de cloruros en las cenizas. Se ha realizado el dimensionamiento de los distintos equipos que integran el proceso resultando una instalación fácilmente escalable a nivel industrial con disponibilidad en el mercado de dichos equipos para realizar el escalado. Se ha seleccionado la fabricación de cemento como aplicación principal de valorización de las cenizas posterior a la carbonatación. El análisis de viabilidad económico incluye el cálculo de los costes de inversión y de explotación del proceso, demostrándose que se trata de un proyecto de inversión viable empleando CO2 comercial como materia prima y destinando el producto obtenido a la aplicación industrial seleccionada. En caso de no existir una valorización posterior del producto carbonatado obtenido, el proceso no resultaría viable económicamente, por lo que se establece este punto como crítico para la viabilidad global del proyecto.

The objective of the present doctoral thesis is the performance of a techno-economic viability analysis of the application of a circular economy approach to the management of municipal solid waste incineration fly ash applying wet accelerated carbonation as an alternative treatment to those conventionally used. Wet accelerated carbonation is presented as a technically viable alternative to achieve the stabilization of fly ash since the metals move to more stable chemically forms, such as oxides or carbonates reducing the leaching, a necessary condition for a later material valorisation. The technical feasibility analysis carried out shows a very significant reduction of the metal leaching and the chloride content in the ashes. It has been carried out the equipment sizing integrating the process resulting in an easily scalable installation at the industrial level with market availability of the equipment to perform the scale-up. The manufacture of cement has been selected as the main industrial application for the valorisation of post-carbonation ash. The economic feasibility analysis includes the calculation of the investment and exploitation costs of the process, resulting in a viable investment project using commercial CO2 as raw material and allocating the obtained product to the selected industrial application. If there is no valorisation of the carbonated product obtained, the process would not be economically viable, being a critical issue for the overall viability of the project.