Investigating the biogas potential from organic waste flows in Santiago de Chile – A study of the Metropolitan Region.

Abstract

In the Metropolitan Region in Chile the population is growing as the inhabitants are relocating towards the capital of Santiago de Chile. The capital, located in a valley, is now home to over 40% of the population, and faces challenges with sufficient air-quality and waste disposal. 58% of all waste in Chile today is of organic matter, and with economical limitations in the municipalities, change towards a circular economy happens slowly. At the same time the country faces the global challenge of lowering greenhouse gas emissions to sustainable levels.

This study thus aims to investigate flows of organic waste in municipalities of the Metropolitan Region in Chile, to estimate the biogas potential and its possible contribution to lowering the national greenhouse gas emission levels. The methods that are used for data collection are literature and interview studies, and the data is further processed through case studies. The resulting biogas potential is presented in Nm3 and GWh per year. The substrate composition in the flows is investigated and discussed, as well as the convertibility of the substrate in anaerobic digestion and its contribution to the energy content of the biogas. Average values of the biogas potential on municipal and regional scale are calculated for and are put to context through presented data from the Chilean waste and energy market.

Two Chilean municipalities (El Monte and Providencia) and their pure flows of organic waste were studied, as well as an average fictive municipality that was created and used to represent typical municipal values in the region. The result of the study showed that there is variation in terms of amount as well as substrate type in the municipal waste flows. The average municipality in the Metropolitan Region in Chile had a biogas potential of 86 GWh per year, and the region 4 500 GWh per year. The regional biogas potential could be enough to run 67% of the regional buses in public transport, or 78% of the trucks in the region. The biogas potential could also contribute to lowering Chile’s total annual greenhouse gas emissions with 2 million tons of CO2-eq, corresponding to 2%.

The conclusion of the study shows that anaerobic digestion of organic waste in Chile would be a step in the right direction of several of the national guidelines. Additional studies of the market, process technology availability and substrate mixture models are recommended, to optimize the direction of a future implementation.

Popular Abstract (Swedish)

Matrester i Chiles huvudstad kan driva bussar och ge landet skjuts i klimatfrågan.

Två tredjedelar av stadsbussarna i Santiago de Chile skulle kunna drivas av biogas, om det organiska avfallet i landets kärnregion tas tillvara på. Förändringen hade dessutom minskat Chiles totala klimatpåverkan med 2%.

I Sverige är vi vana vid att åka stadsbuss där det glatt annonseras att den drivs av matavfallet i kommunen. På andra sidan jorden, i Chiles huvudstad Santiago, ser verkligheten annorlunda ut. Här är luften full av partiklar från fossildrivna bilar, bussar och lastbilar, som ständigt trafikerar vägarna. När den förorenade luften stannar kvar nära marken skapas det som kallas för smog, vilket är giftigt för människor och kan bland annat orsaka cancer. Totalt sett dör över 7 miljoner människor i världen på grund av luftföroreningar varje år.

Fler och fler flyttar också in till huvudstaden från andra delar av landet, vilket gör att trafiken blir ännu tätare. Den stora befolkningsmängden på den begränsade ytan gör också att andra viktiga samhällsfunktioner tar stryk, bland annat hanteringen av de enorma mängder skräp som slängs varje dag. Över hälften av allt avfall som hanteras av kommuner i Chile är organiskt, och idag blandas det rena matavfallet med allt ifrån plast och metall till hygienprodukter. Det blandade skräpet forslas sen till utkanten av staden, där det läggs på soptippar, så kallade deponier, vilket på lång sikt leder till föroreningar av både mark och vatten. Deponier med matavfall i är dessutom klimatbovar på grund av sina stora utsläpp av växthusgaser.

I regionen där huvudstaden ligger, den Metropoliska Regionen, finns även stora industrier som genererar massiva mängder organiskt avfall varje dag. I många fall blandas inte industriernas organiska avfall direkt med andra material, och det skulle därför i teorin vara lättare att ta vara på än det organiska innehållet i kommunernas skräp.

Precis som i Sverige hade det organiska avfallet i Chile, i stället för att hamna i deponier, kunnat användas som substrat i så kallad syrefri nedbrytning. Syrefri nedbrytning är en naturlig process där mikroorganismer omvandlar det vi lagt i matavfallspåsen till biogas. Biogas är en blandning av främst metan och koldioxid. Metan är en gas som innehåller mycket energi, och biogasen kan därför användas till att skapa bland annat elektricitet eller värme. Genom att ta bort den mesta koldioxiden och andra orenheter i gasen, kan biogasen också uppgraderas till biometan. Biometan är ett utmärkt bränsle och kan användas till att exempelvis driva lastbilar eller bussar. Det är även biometan som tankas av våra stadsbussar i Sverige.

Om matavfallet från invånarna och industriers organiska avfall i den Metropoliska Regionen i Chile hade sorterats ut och blivit substrat i syrefri nedbrytning, hade situationen i Chiles huvudstad sett annorlunda ut. Regionen sitter inne på en biogaspotential från avfall på hela 4 500 GWh per år, vilket hade räckt till att driva cirka 12 000 stadsbussar året runt. Fordon som drivs på gas har även väldigt låga partikelutsläpp jämfört med fossildrivna fordon, och problemen med smog i Santiago de Chile hade därför kunnat förbättras om dieseldrivna bussar blivit utbytta mot biogasbussar.

Hade biogaspotentialen tagits tillvara på hade dessutom Chiles nationella klimatpåverkan minskat. Klimatpåverkan mäts genom utsläpp av växthusgaser och har vanligtvis enheten koldioxid-ekvivalenter (CO2-ekv). Totalt sett hade omställningen i den Metropoliska Regionen kunnat innebära en minskning av 2 miljoner ton CO2-ekv per år, vilket motsvarar 2% av Chiles totala växthusgasutsläpp. Den beräknade minskningen kommer dels från minskat organiskt avfall och därmed utsläpp från deponierna, dels från att biogas från avfall har betydligt lägre klimatpåverkan än fossila drivmedel.

• author: Bengtsson, Filippa
• supervisor: Pål Börjesson
• organization: Environmental and Energy Systems Studies
• course: FMIM01 20211
• year: 2021
• type: H3 - Professional qualifications (4 Years - )
• subject: Technology and Engineering
• keywords: Chile, “Metropolitan Region”, Santiago, “El Monte”, Providencia, waste, organic, biodegradable “waste management”, “industrial waste”, municipal*, tax*, law*, energy, electricity, “renewable energy”, biogas, “anaerobic digestion”, fuel, power, environment*, recycl*, rurality
• publication/series: LUTFD2/TFEM-21/5167--SE
• report number: 21/5167
• ISSN: 1102-3651
• language: English
• id: 9055145
• date added to LUP: 2021-06-21 10:46:49
• date last changed: 2021-06-21 10:46:49