Gasificación de residuos plásticos provenientes del AMB para la producción de energía eléctrica: un estudio de simulación a escala piloto

Simple item page
dc.contributor.advisorMorales Medina, Giovanni
dc.contributor.authorCarreño Villarreal, Lynda Valentina
dc.contributor.evaluatorOviedo Ocaña, Édgar Ricardo
dc.contributor.evaluatorEscalante Hernández, Humberto
dc.date.accessioned2025-05-28T16:15:13Z
dc.date.available2025-05-28T16:15:13Z
dc.date.created2025-05-20
dc.date.issued2025-05-20
dc.description.abstractCon la finalidad de aprovechar una fracción de los Residuos plásticos generados en el área metropolitana de Bucaramanga (AMB), se propone un modelo de simulación a escala piloto para la gasificación de plásticos compuestos que se reportan el Planes de gestión integral de residuos sólidos de Bucaramanga principalmente constituido por: propileno de bajo densidad (LDPE), con un 38,59% del total, PET (15,79%), poliestireno (PS) con un 16,69%, polietileno de alta densidad (HDPE) 10,89%. El PP Polipropileno 4,59%. Logrando un rendimiento del 68 respecto a los residuos, generando 23,7 kg/h de gas de síntesis, con una diferencia del 8.4% y 2.4% respectivamente comparado con datos experimentales. Integrando un ciclo Rankine se evaluó la proyección de producción eléctrica la cual fue de 570 kW. Logrando abastecer aproximadamente a 380 hogares de la región. Con emisiones anuales cercanas a 264 toneladas de CO₂ equivalente. Así mismo, re realizó un análisis de sensibilidad revelando que el aire como agente gasificante, a una temperatura óptima de 1073 K y una relación aire/residuo de 1,4, maximiza la producción de energía, alcanzando hasta 1000 kW. Se estima que esta tecnología tendría unos costos de inversión de 3,04 millones de USD para los Capex, donde el gasificador representa el mayor costo (54,6%), 742 mil USD para los costos operativos anuales y el costo de manufactura (COM) totalizó 2,07 millones USD. A pesar de estos costos, el análisis financiero con una TIR del 10% arrojó un VPN negativo de -0,75 millones USD, indicando necesidad de ajustes para viabilidad económica. Finalmente se propone un mapa de ruta tecnológica con implementación progresiva hasta 2050, basada en viabilidad técnica, económica y ambiental, promoviendo la valorización y gestión responsable de residuos plásticos.
dc.description.abstractenglishIn order to utilize a portion of the plastic waste generated in the Metropolitan Area of Bucaramanga (AMB), a pilot-scale simulation model is proposed for the gasification of composite plastics identified in Bucaramanga’s Integrated Solid Waste Management Plans. The waste stream is primarily composed of low-density polyethylene (LDPE, 38.59%), polyethylene terephthalate (PET, 15.79%), polystyrene (PS, 16.69%), high-density polyethylene (HDPE, 10.89%), and polypropylene (PP, 4.59%). The process achieved a yield of 68% relative to the input waste, producing 23.7 kg/h of synthesis gas, with deviations of 8.4% and 2.4% compared to experimental benchmarks. By integrating a Rankine cycle, the projected electricity generation reached 570 kW, which could supply approximately 380 households in the region. Estimated annual emissions were around 264 tonnes of CO₂ equivalent. A sensitivity analysis revealed that air, used as the gasifying agent at an optimal temperature of 1073 K and an air-to-waste ratio of 1.4, maximized energy output, reaching up to 1000 kW. The capital expenditure (CAPEX) for implementing this technology was estimated at USD 3.04 million, with the gasifier accounting for the largest share (54.6%). Annual operational costs were estimated at USD 742,000, while the total Cost of Manufacturing (COM) amounted to USD 2.07 million. Despite these figures, the financial analysis—assuming a 10% internal rate of return (IRR)—yielded a negative net present value (NPV) of USD -0.75 million, indicating the need for further optimization to ensure economic feasibility. Finally, a technology roadmap is proposed for progressive implementation through 2050, grounded in technical, economic, and environmental feasibility, and aimed at promoting the valorization and responsible management of plastic waste.
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Ingeniería Química
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/45724
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.publisher.programMaestría en Ingeniería Química
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Química
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectResiduos plásticos
dc.subjectGasificación
dc.subjectAMB
dc.subjectResiduos en energía
dc.subjectEnergía eléctrica
dc.subjectGestión sostenible
dc.subjectValorización de residuos
dc.subject.keywordPlastic Waste
dc.subject.keywordWaste to Energy
dc.subject.keywordGasification
dc.subject.keywordAMB
dc.subject.keywordElectrical energy
dc.subject.keywordSustainable management
dc.subject.keywordWaste recovery
dc.titleGasificación de residuos plásticos provenientes del AMB para la producción de energía eléctrica: un estudio de simulación a escala piloto
dc.title.englishGasification of plastic waste from the AMB for electrical energy production: a pilot-scale simulation study
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
Files
Original bundle
Now showing 1 - 5 of 8
No Thumbnail Available
Name:
Carta de autorización.pdf
Size:
137.23 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Download
No Thumbnail Available
Name:
Apéndice E.pdf
Size:
108.94 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
Mapa de Ruta Tecnológico
Download
No Thumbnail Available
Name:
Apéndice D.xlsx
Size:
46.9 KB
Format:
Microsoft Excel XML
Description:
Matriz de flujo de costos
Download
No Thumbnail Available
Name:
Apéndice A.pdf
Size:
228.27 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
Metodología para la estimación de CAPEX y OPEX
Download
No Thumbnail Available
Name:
Apéndice B.xlsm
Size:
936.19 KB
Format:
Unknown data format
Description:
Estimación CAPEX y OPEX gasificación como alternativa WtE en Bucaramanga
Download
License bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
license.txt
Size:
2.18 KB
Format:
Item-specific license agreed to upon submission
Description:
Download
Collections
Maestría en Ingeniería Química