[en] Municipal Solid Waste (MSW) generation has been increasing in the last 20 years in most countries in the EU. Its management, under the philosophy of the Circular Economy that the EU has adopted, is an important environmental challenge that the society must solve in the years to come. Since landfilling has been clearly stated as the last option to implement, and promoted to avoid, the use of MSW incinerators with energy recovery has been continuously increasing. The formation of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans (PCDD/Fs) has been identified as one of the environmental issues related to MSW incineration. This family of molecules, which are demonstrated to be extremely toxic, are complex to monitor in real time during the execution of the incinerating process and the flue-gas cleaning. Thus, it is difficult to establish a control philosophy on the furnace parameters and the flue-gas cleaning system that optimizes its capture and reduces its formation. This investigation establishes a mathematical model capable to predict the atmospheric emission of PCDD/Fs of a waste incineration process, based on process variables such as temperature, oxygen content, waste composition and chlorine and metals content. This model combines a kinetic model of formation of PCDD/Fs with a process model (using ASPEN HYSYS) that is able to determine all of the heat and material balance and convert the PCDD/Fs formation (in mass production per mass of waste incinerated) to an atmospheric emission (in mass production per volume flow of flue-gas at normal conditions). In order to optimize this model, the number of PCDD/F congeners included in the model are reduced to only those whose formation is considered as linearly independent. This study is performed with a set of industrial data. The parameters of the model obtained were reviewed and statistically validated and determined with a mixture of industrial and laboratory-scale data.

[es] La producción de Residuo Sólido Urbano (RSU) no ha cesado en su incremento, en los últimos 20 años, en la mayor parte de países de la UE. Su gestión, adaptada a la filosofía de la Economía Circular que ha adoptado la UE, es uno de los retos ambientales más significativos que la sociedad deberá resolver en los próximos años. Desde que el vertido de residuos ha sido claramente definido como la última opción de gestión, e incluso señalada como una opción a evitar, el uso de incineradoras de RSU con recuperación de energía han ido ganando protagonismo como medida de gestión de residuos. La formación de dibenzo-p-dioxinas y dibenzofuranos policlorados (PCDD/Fs) se considera como uno de los problemas ambientales relacionados con la incineración de RSU. Esta familia de moléculas, que han sido identificadas como extremadamente tóxicas, son complejas de analizar en continuo durante el proceso de incineración y lavado de gases. Es por esto que las filosofías de control son difíciles de optimizar considerando la reducción de la emisión de estos contaminantes. En esta investigación se establece un modelo matemático que estima la emisión atmosférica de PCDD/Fs en procesos de incineración, basada en variables de proceso como la temperatura, el contenido de oxígeno, la composición del residuo o el contenido en cloro y metales. Este modelo combina un modelo cinético de formación de PCDD/Fs y un modelo del proceso de incineración (usando ASPEN HYSYS) que determina todo el balance de materia y energía; convirtiendo así la cantidad de PCDD/Fs generadas (en masa de contaminante por masa de residuo incinerado) en un valor de emisión atmosférica (en masa de contaminante por volumen de gas de combustión emitido en condiciones normales). Con el objetivo de simplificar este modelo, la cantidad de congéneres de PCDD/F incluidos en el modelo se reduce a solamente aquellos cuya formación se considera linealmente independiente. Este estudio se realiza con un conjunto de datos de emisiones industriales, y luego se revisa, y los parámetros del modelo se reajustan y validan estadísticamente, con una mezcla de datos de origen industrial y de experimentación en laboratorio.