Informe de análisis del tamaño, la cuota de mercado y las tendencias del mercado de conversión de residuos en energía por tipo de residuo (residuos sólidos urbanos (RSU), residuos agrícolas, otros), por tecnología (termoquímica, incineración, bioquímica, digestión anaeróbica, otros), por aplicación (calor, electricidad, otros) y por región (América del Norte, Europa, Asia-Pacífico, Oriente Medio y África, Latinoamérica). Previsiones para el periodo 2025-2033.

Factores de crecimiento del mercado de conversión de residuos en energía

Políticas y programas gubernamentales de apoyo

Las políticas gubernamentales de apoyo han sido el factor clave para el desarrollo del mercado de conversión de residuos en energía. Gobiernos de diversos países han impulsado iniciativas políticas para impulsar este mercado. En Estados Unidos, la Ley de Aire Limpio exige que los vertederos de residuos sólidos urbanos instalen y operen un sistema de recolección y control de gas de vertedero. Así, en 2020, se recolectaron aproximadamente 256 mil millones de pies cúbicos (Bcf) de gas de vertedero en 327 vertederos de Estados Unidos, los cuales se quemaron para generar alrededor de 10 mil millones de kilovatios-hora (kWh) de electricidad, lo que representa aproximadamente el 0,3 % de la generación total de electricidad a gran escala en el país.

Además, el gobierno de la India ha incentivado los proyectos de valorización energética de residuos mediante subvenciones de capital y tarifas de alimentación. Para recuperar energía de los residuos municipales e industriales, el Ministerio de Nuevas yEnergía renovableEl Ministerio de Energías Nuevas y Renovables (MNRE) apoya activamente todas las soluciones tecnológicas disponibles. Al ofrecer apoyo financiero para iniciativas de I+D mediante un sistema de costos compartidos y de acuerdo con su política de I+D, el MNRE también impulsa la investigación en la conversión de residuos en energía. Por ejemplo, en marzo de 2020, el Ministerio actualizó las normas de su programa de conversión de residuos en energía. Las nuevas directrices podrían reemplazar las vigentes, publicadas el 30 de julio de 2018. Una de las novedades es la inclusión de proyectos basados ​​en residuos sólidos urbanos (RSU), según la aclaración del Departamento de Gasto Público. Es probable que estas incorporaciones impulsen el mercado de la conversión de residuos en energía durante el período previsto.

Carbonización hidrotermal (htc) y energía dendrolíquida (dle)

Las nuevas tecnologías de valorización energética de residuos (WtE), como la carbonización hidrotérmica (HTC), que aceleran el lento proceso de conversión geotérmica de residuos húmedos mediante un catalizador ácido a alta presión y temperatura para estimular la producción de «hidrocarbón» con propiedades similares a las de los combustibles fósiles, ofrecen una oportunidad para el crecimiento del mercado. Las principales ventajas de esta tecnología frente a la digestión anaeróbica (AD) son el menor tiempo de procesamiento y las condiciones de operación similares necesarias para generar la misma cantidad de energía. Las características esenciales de la HTC incluyen las siguientes:

• Los procesos como la HTC ofrecen una gran flexibilidad en cuanto a la forma, composición y contenido de humedad de la materia prima, por lo que no requieren una etapa de secado que consuma mucha energía antes del procesamiento. Las reacciones son autógenas, sin que se aplique presión adicional.

• Los hidrocarbones pueden utilizarse en diversas aplicaciones, como combustible, materiales carbonosos funcionalizados (carbón activado) o como enmienda del suelo para aumentar su fertilidad, a la vez que proporcionan un sumidero de carbono a largo plazo.

• Además de actuar como sumidero de carbono, la producción de carbón de residuos sólidos urbanos puede resultar en el desplazamiento de cantidades significativas de GEI provenientes de la producción de otros enmiendas del suelo, comofertilizantesy demuestran ser un método más sencillo, más eficiente energéticamente y mejor que las tecnologías CCS actuales. Una tonelada de carbón vegetal obtenida mediante HTC evita la emisión de 2,2 toneladas de CO2 a la atmósfera.

Además, otra tecnología, Dendro Liquid Energy (DLE), es una innovación de WtE prácticamente de "cero residuos". El Consejo Mundial de la Energía afirma que la tecnología DLE es hasta cuatro veces más eficiente que la AD en términos de generación de electricidad y cuesta menos. Adicionalmente, la descarga de cero emisiones hace que la planta sea más favorable en comparación con las tecnologías actuales. DLE puede potencialmente convertir una mezcla de diferentes fracciones de residuos, comoplásticoTransformando residuos y troncos de madera en energía. Dependiendo de la composición de los residuos, la tecnología DLE puede alcanzar una eficiencia superior al 80 %. Una instalación típica de 30 000 toneladas métricas al año requiere una inversión de 14,5 millones de euros y unos costes operativos anuales de aproximadamente 1 750 000 euros. Por lo tanto, es probable que esta innovadora tecnología de cero residuos impulse considerablemente el crecimiento del mercado en los próximos años.

Restricción del mercado

Impactos negativos de la tecnología de conversión de residuos en energía mediante incineración.

A pesar de ser una opción tecnológica atractiva para la gestión de residuos, los procesos de combustión para el tratamiento de residuos sólidos urbanos (RSU) son objeto de un intenso debate a nivel mundial (en los ámbitos ambiental, social y político). Sin embargo, dependiendo de la composición de los residuos, las incineradoras liberan una amplia gama de sustancias químicas que impactan negativamente en el medio ambiente y la salud humana. Los residuos biomédicos, peligrosos para las personas y el medio ambiente, que requieren un tratamiento y una gestión especializados, representan entre el 10 % y el 25 % del total de residuos generados por las empresas del sector sanitario.

Además de la emisión de innumerables compuestos cuya toxicidad se desconoce, las incineradoras también producen contaminantes importantes como partículas, metales, gases ácidos, óxidos de nitrógeno y azufre. Este método de incineración de residuos representa una grave amenaza para la salud pública y el medio ambiente.

La incidencia de cáncer y los síntomas respiratorios tienen un impacto considerable en la salud. Otros posibles impactos incluyen desequilibrios hormonales, aumento de la proporción de sexos y anomalías congénitas. Por otro lado, el impacto en el medio ambiente se ha demostrado a través de la eutrofización, la formación de smog, la acidificación, la formación de ozono o smog fotoquímico, el calentamiento global y la toxicidad para animales y humanos.

Además, la incineración de residuos genera problemas, ya que los plásticos producen sustancias tóxicas, como las dioxinas, al quemarse. Los gases de la incineración contaminan el aire y contribuyen a la lluvia ácida. Asimismo, las cenizas de las incineradoras pueden contener metales pesados ​​y otras toxinas. Debido a estos problemas, se están llevando a cabo diversas campañas contra la incineración de residuos. Por lo tanto, en función de los factores mencionados, se prevé que la tecnología de conversión de residuos en energía mediante incineración obstaculice el mercado global de conversión de residuos en energía (WtE) durante el período de pronóstico.

Oportunidad de mercado clave

Creciente demanda de recogida de residuos y energía

El creciente aumento de la población mundial genera una gran cantidad de basura. Según las proyecciones de las Naciones Unidas, se espera que la población mundial aumente de 7.700 millones de personas en 2020 a aproximadamente 9.700 millones en 2050. Se prevé que casi el 90% de este crecimiento demográfico se produzca en África y Asia, debido a la demanda urbana. Con la población actual, el mundo genera diariamente cerca de 2.010 millones de residuos sólidos urbanos, de los cuales al menos el 33% no se gestiona de forma segura para el medio ambiente. Por lo tanto, con una población en crecimiento y un mayor poder adquisitivo, es probable que el volumen de residuos generados aumente considerablemente en los próximos años.

Además, con el creciente número de familias de clase media en países como China, India, Sudáfrica, Rusia y Brasil, es probable que la generación de residuos aumente considerablemente debido al consumo de alimentos envasados. Asimismo, el aumento de la población urbana en los países en desarrollo, que conlleva cambios en el estilo de vida, probablemente impulsará la generación de residuos a nivel mundial.

Además, la demanda de energía eléctrica es otro factor importante que debe abordarse ante la creciente contaminación. Según el Consejo Mundial de la Energía, se prevé que la demanda mundial de electricidad aumente de 12,9 teravatios-hora en 2020 a alrededor de 53 000 teravatios-hora en 2050. Por lo tanto, para reducir la brecha entre la oferta y la demanda, la conversión de residuos en energía podría ser una opción para la mayoría de los países, permitiendo reducir los residuos y generar electricidad.

Información sobre el tipo de residuos

Los residuos sólidos urbanos (RSU) dominan el mercado de la valorización energética de residuos. Los RSU incluyen residuos domésticos, comerciales e institucionales, que son abundantes y se generan de forma constante. Su predominio se debe a su alta disponibilidad y a la creciente necesidad de soluciones sostenibles para la gestión de residuos. Las plantas de valorización energética transforman eficazmente los RSU en energía renovable, reduciendo el uso de vertederos y las emisiones de gases de efecto invernadero. Las normativas e iniciativas gubernamentales que promueven la energía limpia impulsan aún más la adopción de soluciones de valorización energética de RSU, consolidando su posición de liderazgo en el mercado.

Perspectivas tecnológicas

El mercado de la conversión de residuos en energía se divide en procesos termoquímicos, incineración, bioquímicos, digestión anaeróbica y otros. La incineración domina este mercado. Esta tecnología reduce eficazmente el volumen de residuos y genera energía mediante su combustión a altas temperaturas. Su predominio se debe a su amplia adopción, su probada fiabilidad y su capacidad para procesar diversos tipos de residuos, lo que la convierte en la opción preferida para la conversión de residuos en energía.

Información sobre la aplicación

La generación de electricidad domina el mercado de la valorización energética de residuos. Esta aplicación transforma los residuos en una valiosa fuente de energía, satisfaciendo la demanda energética y reduciendo los residuos que van a parar a los vertederos. Su predominio se debe a los incentivos gubernamentales, los avances tecnológicos y la creciente necesidad de soluciones energéticas sostenibles y renovables, lo que la convierte en un componente clave de las estrategias energéticas a nivel mundial.

Perspectivas regionales

Europa representó la mayor cuota de mercado durante el período de previsión. Actualmente, la incineración es la tecnología de conversión de residuos en energía (WtE) más conocida de Alemania para el procesamiento de residuos sólidos urbanos (RSU). Los procesos de gasificación y pirólisis producen un gas sintético combustible (gas de síntesis) que puede generar electricidad o ser refinado y mejorado posteriormente para su generación directa en unturbina de gaso motor. La tasa de eficiencia eléctrica de la incineración suele ser mayor que la de la gasificación debido a las temperaturas de funcionamiento más bajas, la presión del vapor y la energía total necesaria para el funcionamiento de la planta.

Además, en Alemania, el volumen constante de residuos sólidos urbanos totales (incluidos todos los materiales reciclables, como vidrio y papel) ronda los 50,61 millones de toneladas anuales (2019), mientras que el volumen proporcional de residuos domésticos (exclusivamente reciclables térmicamente) ha aumentado considerablemente en el país.

Mercado de conversión de residuos en energía en Asia-Pacífico

Asia-Pacífico es la segunda región más grande. En 2019, Asia-Pacífico se consolidó como uno de los mayores mercados mundiales de valorización energética de residuos (WTE, por sus siglas en inglés). China, Japón, India y algunos otros países dominan el mercado WTE en la región. Se espera que factores como el aumento en la generación de residuos, las políticas gubernamentales favorables, las iniciativas para gestionar los residuos generados en la región de forma sostenible y eficiente, el incremento de las inversiones y los avances tecnológicos en el sector WTE impulsen el mercado en Asia-Pacífico durante el período previsto. China es una de las naciones más pobladas del mundo, con una población aproximada de 1440 millones de habitantes (en 2020).

Debido al desarrollo económico y la rápida urbanización, la generación de residuos sólidos urbanos (RSU) ha aumentado rápidamente. Por lo tanto, la eliminación eficaz de estos residuos se ha convertido en un grave desafío ambiental en China. La mayor parte de los residuos generados termina en vertederos ubicados alrededor de las principales ciudades chinas, lo que expone a los ciudadanos a la contaminación del suelo y las aguas subterráneas, así como a una grave contaminación del aire. La descomposición incontrolada de estos residuos provoca la liberación de metano, un potente gas de efecto invernadero. La mayoría de los vertederos del país están al límite de su capacidad, lo que propicia el vertido y la quema ilegal de residuos.

Además, muchas ciudades chinas carecen de lugares adecuados para vertederos. El país se enfrenta al problema de la acumulación de basura, que provoca graves problemas ambientales, de contaminación de aguas subterráneas y suelos, así como problemas de salud. Se prevé que para 2025, la generación de residuos sólidos en China se duplique, superando los 500 millones de toneladas anuales. Esto, a su vez, generará una enorme demanda de instalaciones de tratamiento de residuos en el país durante el período de pronóstico.

Mercado norteamericano de conversión de residuos en energía

América del Norte es la tercera región más grande. La conversión de residuos en energía (WtE, por sus siglas en inglés) cumple con los criterios para ser considerada una fuente de energía renovable. La fuente de combustible de la planta WtE (basura) es sostenible y autóctona, y genera energía limpia y renovable. Debido a su naturaleza renovable, varios estados de Estados Unidos han declarado la WtE como energía renovable. Las plantas WtE reconocidas dentro de la cartera de energías renovables ofrecen tarifas de eliminación más bajas y, a su vez, pueden contribuir al crecimiento del mercado. Uno de los factores importantes que contribuyen a la disminución de las plantas WtE es la enorme cantidad de capital necesaria para su construcción.

Además, el retorno de la inversión es bajo, lo que ha frenado la inversión en el mercado. En 2018, Canadá generó aproximadamente 25,6 millones de toneladas métricas de residuos. El sector residencial representó el 42,15% de los residuos generados (10,84 millones de toneladas), mientras que el sector industrial, comercial e institucional (IC&I) generó 14,88 millones de toneladas métricas, lo que representa el 57,85%. Durante el período 2014-2018, la generación de residuos del sector IC&I disminuyó ligeramente, pero los residuos residenciales aumentaron durante el mismo período. Si bien la mayor parte de la eliminación de residuos en el país se realiza mediante el método de vertedero, los gobiernos provinciales y central han desarrollado iniciativas para promover el reciclaje de residuos y la industria de conversión de residuos en energía. Como resultado, se espera que el reciclaje de residuos y el sector de conversión de residuos en energía crezcan durante el período de pronóstico.