De Residuos Orgánicos a la Independencia Energética

El Distrito Sanitario de Greater Lawrence (GLSD, por sus siglas en inglés) conserva y protege la calidad del agua del Río Merrimack proporcionando servicios de tratamiento de aguas residuales a seis comunidades: Lawrence, Methuen, Andover, North Andover y Dracut, Massachusetts, y Salem, New Hampshire. La planta de tratamiento de Aguas Residuales de GLSD (PTAR), ubicada en North Andover, trata un caudal promedio de aproximadamente 1,31 metros cúbicos de aguas residuales por segundo.

Durante muchos años, GLSD ha sido líder en recuperación de agua y el uso benéfico de biosólidos. Con el fin de tomar ventaja de las regulaciones estatales y las oportunidades económicas, GLSD desarrolla en la actualidad el proyecto "De Residuos Orgánicos a Energía" que permitirá a la PTAR transformar residuos de biosólidos y de alimentos orgánicos generados en fuentes locales en energía limpia. Con altas tasas de procesamiento de residuos, este proyecto innovador permitirá a GLSD operar fuera de la red durante diferentes condiciones de operación y podrá generar hasta USD $2,5 millones en ahorro de costos de energía.

Una Estrecha Asociación y una Historia de Liderazgo

GLSD y CDM Smith han trabajado en asociación por 40 años. Una vez CDM Smith finalizó los estudios iniciales que determinaron el sitio óptimo de la nueva PTAR a lo largo del Río Merrimarck, GLSD se comprometió con la firma del contrato de diseño y la supervisión de construcción de la PTAR, que inició operaciones en 1977. Desde entonces, generaciones de ingenieros de CDM Smith han colaborado con sus contrapartes en GLSD en la construcción y mejora continua de una de las instalaciones de recuperación de agua líder del país.

“GLSD fue una de las primeras empresas de servicios públicos en la que trabajé en mi carrera”, manifiesta el Vicepresidente de CDM Smith Michael Walsh, PE, BCEE. “A finales de la década de 1990 y comienzos del 2000, trabajamos con el Distrito para pasar de la disposición de lodos al uso provechoso de biosólidos. El proyecto actual de Energía Orgánica lleva a GLSD al próximo nivel de innovación, uso de biosólidos y residuos alimenticios orgánicos en la generación de energía y pasar a cero el consumo neto de energía. Todo esto como parte del liderazgo de GLSD en la industria con la adopción de nuevas tecnologías para mejorar la sostenibilidad, la eficiencia energética, y sobre todo el desempeño de las operaciones de la planta”.

Combinando lo Mejor de lo Público y lo Privado
Entre 2000 y 2004, el Distrito construyó una nueva línea para sólidos que incluyó digestores anaeróbicos, centrifugas y sistemas de secado térmico que generan un producto fertilizante paletizado. Con esta mejora GLSD pasó de la incineración de lodos y la eliminación de vertederos al uso provechoso de biosólidos y a la reducción de costos al tiempo que se mejoraba considerablemente la sostenibilidad de las operaciones de la planta de GLSD.

Este proyecto no fue solamente innovador tecnológicamente, también fue pionero en el uso estratégico de financiación y operación privada. Posterior a un análisis cuidadoso de las opciones de ejecución de todos los proyectos, GLSD decidió implementar las instalaciones nuevas de espesamiento, digestión y deshidratación de lodos bajo un esquema tradicional de diseño, construcción y operación (DBO, por sus siglas en inglés), al tiempo que se implementaba la sección de secado térmico del proyecto, en un acuerdo contractual bajo el mismo esquema. 

También bajo este esquema, el contratista de DBO ha sido responsable de la operación del proceso de secado térmico, y mercadeo y distribución del producto de biosólidos. Esta asociación público-privada (enfoque APP) permite a GLSD ser propietario de toda la instalación y dirigir los aspectos de operación claves, al tiempo que aprovecha las habilidades de manejo del riesgo del sector privado para algunos elementos especializados de la operación.

Aprovechando Oportunidades y Estableciendo de Precedentes
Este sistema de digestión, construido como parte de la actualización de la línea de sólidos a principios del año 2000, actualmente está siendo ampliado para permitir residuos orgánicos de alimentos en el marco del Proyecto “De Residuos Orgánicos a Energía”.

En 2014, Massachusetts prohibió los vertederos de residuos alimenticios comerciales. Los residuos orgánicos contienen aproximadamente cuatro veces el potencial de biogás de biosólidos, y las agencias estatales estaban interesadas en empresas de servicios públicos dispuestas a invertir y aprovechar este potencial. La propuesta de GLSD de un sistema combinado de calor y energía (CHP, por sus siglas en inglés) que utilizaría biogás para la generación de energía eléctrica y térmica inspiró un apoyo generalizado. El Departamento de Protección Ambiental de Massachusetts, el Departamento de Recursos Energéticos de Massachusetts, el Centro de Energía Limpia y la empresa de energía, National Grid, están otorgando subvenciones económicas con las que se apoya la implementación de este proyecto innovador.

CDM Smith diseñó los sistemas vanguardistas de limpieza de biogás en la parte superior de los motores, combinado con tecnología de Reducción Catalítica Selectiva (SCR, por sus siglas en inglés) en el sistema de escape aguas abajo de los motores de CHP, que en conjunto resultará en emisiones del sistema que cumplan con los exigentes estándares estatales y federales de calidad del aire. Esta implementación técnica es la primera en el estado. También hace parte del proyecto, el diseño y la instalación de un sistema innovador de recepción y alimentación de residuos orgánicos con capacidad de almacenamiento de más de 200.000 galones de lechada de residuos alimenticios de alto contenido de sólidos. Se espera que la capacidad adicional del sistema de digestión y codigestión de biosólidos y residuos orgánicos de alimentos genere un aumento aproximado del 250% en la producción de biogás, comparado con los niveles actuales.

El biogás adicional se usará como combustible de dos motores de cogeneración de 1,6 MW que, bajo las condiciones de funcionamiento de diseño, cumplirá con las necesidades de energía de toda la instalación. Adicionalmente, durante los periodos en los cuales la generación supere la demanda de la planta, el exceso de potencia puede ser devuelto a la red bajo un contrato de “medición neta” negociado con la empresa de servicios públicos, National Grid. Como parte de este acuerdo, el exceso de potencia retornado a la red se utilizará para compensar los costos de energía en la estación de bombeo de influentes del Distrito, la cual está ubicada en otro sitio. CDM Smith proporcionó un diseño eléctrico sólido para proteger la red eléctrica de la sobrecarga o de interferir con el funcionamiento del sistema CHP. Una vez finalizado, el proyecto “De Residuos Orgánicos a Energía” estará en capacidad de generar más de 3 MW de energía limpia renovable y proporcionar 10 MMBTU/hr de calor recuperado de los motores de cogeneración.