1 RELLENOS SANITARIOS 1.1 Residuos Sólidos Urbanos (RSU

1 RELLENOS SANITARIOS
1.1 Residuos Sólidos Urbanos (RSU)
1.1.1 Definición
Los residuos sólidos urbanos (RSU) son generados cuando los
materiales utilizados por el hombre cumplen con su vida útil, pierden su valor
y dejan de ser necesarios para él, es decir, se convierten en basura. Estos
residuos provienen de las diferentes actividades realizadas en hogares,
comercios, industrias (pequeña industria y artesanías) y actividades
institucionales (oficinas públicas, escuelas, colegios y universidades). Por lo
general, las autoridades municipales son las encargadas del manejo de los
residuos sólidos, una tarea que se vuelve complicada por el acelerado
crecimiento de la población, el desarrollo industrial, los cambios en los
hábitos de consumo, el uso excesivo de envases, empaques y materiales
desechables (Jaramillo, 2002).
Son considerados RSU a los materiales utilizados en actividades
domesticas que son eliminados o desechados en las casas habitación, estos
materiales provienen de productos consumidos y de sus envases, empaques
o embalajes. Aquí también se incluyen residuos cuyas características son
semejantes
a
las
domiciliarias,
provenientes
de
actividades
como
establecimientos, vías y lugares públicos (NORMA Oficial Mexicana NOM083-SEMARNAT-2003).
1.1.2 Composición de los residuos sólidos urbanos (RSU)
La
composición
de
los
residuos
sólidos
urbanos
depende
principalmente de la actividad que los origine. Del 50% al 70% del total de
los residuos están formados por residuos domiciliarios; desperdicios de
cocina, papeles, cartón, plásticos, vidrio, metales, textiles, residuos de jardín,
tierra, entre otros. Los residuos comerciales; papel, cartón, plástico, madera,
residuos de comida, vidrio, metales, residuos especiales y peligrosos,
constituyen del 10% al 20% del total. De igual manera del 5% al 15% están
integrados por residuos institucionales; semejantes al comercial. En tanto,
los residuos industriales (pequeña industria y artesanías); residuos de
procesos industriales, materiales de chatarra, incluyendo residuos de
comida, cenizas, demolición, construcción, residuos peligrosos, entre otros,
forman del 5% al 30% del total. Además, el barrido de vías y áreas públicas;
residuos que arrojan los peatones, tierra, hojas y excrementos, constituyen
un 10% al 20% del total de los residuos sólidos urbanos (Figura 1)
(Jaramillo, 2002).
Figura 1. Composición de los residuos sólidos urbanos
(RSU) 2007. Imagen obtenida de: (SEMARNAT, 2008).
En México la composición de los RSU cambia de manera importante
con el paso del tiempo. Esto debido a la variación en el consumo de
productos que ha tenido la población. También se ha encontrado una
relación entre la composición de residuos sólidos y las condiciones
económicas de los países. En los países cuyos habitantes cuentan con bajo
ingreso económico se generan menos residuos y sus componentes
predominantes son residuos orgánicos. Por ejemplo, en México en la década
de los años 50 el porcentaje de los residuos orgánicos en la basura oscilaba
entre 65 y 70% de su volumen, mientras que para el 2007, esta cifra se
redujo al 50% (SEMARNAT, 2008).
1.2 Características de los Rellenos Sanitarios
El progreso de todo asentamiento urbano trae como consecuencia el
aumento en la producción de residuos sólidos, y es muy común que estos
desechos no terminen en sitios de disposición final. Esto se manifiesta en la
falta de limpieza de sitios públicos, calles y carreteras, la descarga de
residuos en ríos, bosques o en botaderos improvisados. Todo ello afecta la
salud pública, aumenta la contaminación de recursos naturales y deteriora la
calidad de vida de la población. Por esto, surge la necesidad de buscar
soluciones adecuadas para el manejo y disposición final de los RSU (Arvizu,
J., Huacuz, J., 2003).
La explosión demográfica, el cambio de las actividades productivas y
el aumento en la demanda de servicio, han sobrepasado la capacidad del
medio ambiente para hacer frente a la cantidad de residuos que genera la
humanidad; por lo que se emplean sistemas integrales para el manejo de
residuos adecuándose a las necesidades de cada localidad. Para regular la
disposición final de los residuos sólidos urbanos, se emplean sitios cuya
ubicación, diseño, construcción, operación, clausura, monitoreo y obras
complementarias, garanticen la protección al medio ambiente, el equilibrio
ecológico y los recursos naturales (NORMA Oficial Mexicana NOM-083-
SEMARNAT-2003).
“Se entiende como disposición final a la acción de depositar o confinar
permanentemente residuos en sitios e instalaciones cuyas características
permitan prevenir su liberación al ambiente y las consecuentes afectaciones
a la salud de la población y a los ecosistemas y sus elementos” (Ley federal
para la prevención y gestión integral de los residuos, 2003).
El relleno sanitario es una de las técnicas que se usan en la
actualidad para la disposición final de residuos sólidos urbanos, no perjudica
a la salud o seguridad pública y es de bajo impacto medioambiental. Es una
técnica que emplea principios de ingeniería, donde diariamente los residuos
sólidos se mezclan, se esparcen en capas delgadas, se compactan y
sepultan bajo una capa de tierra o espuma plástica. El relleno sanitario es en
esencia una excavación en el suelo recubierta con un revestimiento
impermeable con plástico o arcilla, que reduce infiltraciones al subsuelo,
sobre la cual se colocan y se distribuyen los residuos urbanos (Jaramillo,
2002; Tyler, 1994).
Dependiendo de la cantidad de residuos sólidos urbanos que se
generen, es el tipo de relleno sanitario que se utiliza (Tabla 1). Para lugares
donde se generan más de 40 toneladas diarias se utilizan rellenos sanitarios
mecanizados. En estos se utiliza maquinaria pesada para el manejo de los
residuos (retroexcavadoras, buldozer, volteos, entre otros), se manejan
grandes cantidades de residuos, lo cual exige un cuidado especial en el
diseño y manejo del sitio. En los rellenos que manejan de 16 a 40 toneladas
de residuos, llamados rellenos semimecanizados, se utiliza maquinaria para
apoyar al trabajo manual, como un tractor agrícola por su versatilidad para
acoplarle diferentes instrumentos, por ejemplo, un rodillo que brinda el apoyo
necesario para una buena compactación. Cuando la cantidad de residuos no
supera las 15 toneladas diarias, se emplea una cuadrilla de hombres con
herramientas para compactar y confinar los residuos, se considera a este un
relleno sanitario manual (Jaramillo, 2002). Sin importar cual sea el tamaño
del relleno sanitario, la eficiencia para tratar y manejar la basura debe de ser
la misma.
Tabla 1. Tipos de relleno sanitario y cantidad de residuos
sólidos urbanos (RSU) generados.
Tipo de relleno
RSU Ingresados
Tipo de
sanitario
(ton/día)
Municipio
Mecanizado
>40
Urbano
Semimecanizados
16 a 40
Manual
15 o menor
Urbano y
Semirural
Rural
………….Fuente: (Jaramillo, 2002).
Para la construcción y la correcta operación de un relleno sanitario es
esencial tomar en cuenta las características del terreno, como lo son el tipo
de suelo y la profundidad del nivel freático, para evitar la contaminación de
los mantos acuíferos por lixiviados. Los métodos elementales de
construcción son el método de trincheras o zanjas y el método de áreas
(Jaramillo, 2002).
El método de trincheras o zanjas consiste en cavar varias zanjas o
trincheras, en las cuales se deposita la basura para después cubrirla con
tierra de la misma excavación. En este método se requiere un buen sistema
de drenaje, para que no haya acumulación de líquidos en los periodos de
lluvia. El método no se puede utilizar en zonas donde haya mantos acuíferos
muy próximos a la superficie, por riesgo de contaminarlos, o en terrenos
excesivamente rocosos, por la dificultad de excavación (Figura 2) (Jaramillo,
2002).
Figura 2. Construcción de rellenos sanitarios por el método de zanjas.
Imagen obtenida de: http://www.greenpeace.org/raw/image_orig/argentina/
fotos-y-videos/fotos/infograf-a-c-mo-contamina-un.jpg).
El método de áreas se utiliza principalmente en terrenos planos,
donde los mantos freáticos están muy cercanos a la superficie. Este método
exige una ligera elevación del terreno para la construcción de los rellenos
sanitarios. También se pueden emplear depresiones naturales o canteras
abandonadas de poca profundidad. El material de cobertura que se maneja
en estos casos se extrae de terrenos cercanos, para evitar costos elevados
por manejo de acarreo. La construcción de las celdas de residuos, espacios
donde se va confinando un cierto volumen de basura, debe de iniciarse
desde el fondo del terreno, procurando conservar una pendiente del talud de
18 a 27 grados, para evitar deslizamientos y lograr una mayor estabilidad. A
medida que se eleva el relleno las celdas se extienden, se apisonan y se
recubren diariamente con capas de tierra, como parte de su manejo y
correcta operación (Figura 3) (Jaramillo, 2002).
Figura 3. Relleno sanitario por el método de áreas. Imagen obtenida de:
http://www.aesamisiones.com.ar/images/grafico_relleno_sanitario.jpg.
También se pueden combinar ambos métodos, el de trincheras o
zanjas y el de áreas, para crear un relleno sanitario híbrido. Esto es posible
gracias a que tienen técnicas similares de operación, al combinarlos se
obtienen mejores resultados, se aprovecha mejor el terreno y el material de
cobertura (Figura 4) (Jaramillo, 2002).
El costo de los rellenos sanitarios es moderado y en algunos casos se
pueden manejar grandes volúmenes de residuos. Estas instalaciones son
consideradas obras de saneamiento básico y operan como tal. El buen
funcionamiento del relleno se basa en utilizar un suelo adecuado que
asegure el buen diseño del relleno, optimizando con esto su operación y
control (Jaramillo, 2002; Tyler, 1994).
Figura 4. Combinación de los métodos de áreas y de trincheras o zanjas
para la construcción del relleno sanitario.
Los rellenos sanitarios se diseñan para reducir al máximo la
contaminación atmosférica, del subsuelo y de los mantos acuíferos. Al
depositarse los residuos en los rellenos, éstos comienzan a descomponerse
mediante una serie de procesos químicos complejos. Los productos
principales de la descomposición son los líquidos lixiviados y los gases.
Tanto los líquidos como los gases pueden afectar la salud de la población de
los alrededores (Tyler, 1994).
La descomposición natural de la basura, en el interior del relleno,
forma líquidos putrefactos y de mal olor, llamados lixiviados o líquidos
percolados (líquidos que se forman por arrastre o filtración de los
materiales). El agua de lluvias que cae al relleno sanitario al mezclarse con
estos líquidos provoca un aumento en el volumen de los lixiviados. De esta
manera el agua de lluvia participa formando suspensiones, las cuales
pueden contaminar el subsuelo y mantos acuíferos cercanos al relleno
sanitario. Esto provoca el deterioro de la calidad del agua, lo que puede
representar un riesgo para la salud humana y organismos que entren en
contacto con este vital líquido (SEMARNAT, 2008).
Para impedir que el lixiviado se transmine al subsuelo y se mezcle con
los mantos freáticos el fondo del relleno está cubierto con una membrana
impermeable. Esta membrana impermeable se compone por varias capas de
arcilla, plástico grueso y una membrana de asfalto. Los líquidos lixiviados se
acumulan en el fondo del relleno, desde donde son bombeados a tanques de
almacenamiento y después a plantas tratadoras de agua. Cuando el relleno
alcanza su máxima capacidad se cubre con arcilla, arena, grava y mantillo,
para evitar entrada directa de lluvia. Por último, se colocan pozos alrededor
del relleno para monitorear que no exista filtración de lixiviados (Tyler, 1994).
La fermentación anaerobia de la materia orgánica de los rellenos
sanitarios genera gases que constituyen un problema difícil de resolver. La
acción de microorganismos como bacterias degradan los residuos orgánicos
mediante procesos biológicos, emitiendo metano, otros gases, y otras
sustancias químicas. Los gases contaminan el aire, afectando directamente
a la población aledaña, y contribuyen al calentamiento global. Esta
producción de gases depende directamente de la cantidad de residuos que
participen en la fermentación al igual que el tiempo de emisión a la
atmósfera (Tyler, 1994).
1.3 Biogás
1.3.1 Definición
El biogás es una mezcla de gases, metano (CH4) y dióxido de
carbono (CO2), principalmente. Es generado por la descomposición de los
residuos orgánicos, en rellenos sanitarios, en condiciones anaeróbicas. El
metano producido por bacterias es el último eslabón en una cadena de
microorganismos que degradan material orgánico y devuelven los productos
de la descomposición al medio ambiente. Este proceso que genera biogás
es una fuente de energía renovable (Colmenares, W., Santos, K., 2007).
El biogás de los rellenos sanitarios, cuando es emitido al ambiente,
causa o contribuye significativamente a la contaminación del aire. Algunos
de los contaminantes contenidos en este gas (hidrogeno sulfúrico (H2S),
mercaptano, entre otros) pueden ser tóxicos, o, tienen olores desagradables
aun en cantidades mínimas, pueden causar daños a la salud y al medio
ambiente. Por ejemplo, el metano emitido en los rellenos sanitarios es un
gas de efecto invernadero que contribuye al cambio climático mundial
(Stege, G.,Davila J.; 2009, Schmidt, 1999).
1.3.2 Composición y Propiedades
El biogás es en realidad una mezcla de gases compuesta
principalmente de:
Metano (CH4): 40-70% del volumen.
Dióxido de carbono (CO2): 30-60% del volumen.
Otros gases: 1-5% del volumen, incluyendo hidrogeno (H2); 0-1% del
volumen, sulfuro de hidrogeno (H2S): 0-3% y trazas de vapor de agua
(Demirbas, 2008; Colmenares, W., Santos, K. 2007; Schmidt, 1999).
El valor calorífico del biogás compuesto aproximadamente por un 55%
de metano y 45% de dióxido de carbono tiene un poder calorífico cercano a
9.90 kWh/Nm3 (35.6 MJ/Nm3- 11974.7 Kcal/Kg). Entonces, un metro cúbico
de biogás es equivalente a alrededor de medio litro de combustible diesel
(Schmidt, 1999).
El biogás es menos denso que el aire atmosférico y presenta una
temperatura de inflamación de 700ºC. Es más inflamable que el diesel, que
tiene una temperatura de inflamación de 350ºC, la gasolina y el propano,
que es inflamable a 500ºC. La temperatura de la llama proporcionada por el
biogás es de 870ºC (Colmenares, W., Santos, K., 2007). Por lo tanto, puede
ser usado como combustible en muchas actividades, sustituyendo a los
combustibles fósiles y otras fuentes de energía no renovables.