minimización de desechos de pañal en mezclas con

XXVIII Congreso Interamericano de Ingeniería Sanitaria y Ambiental
Cancún, México, 27 al 31 de octubre, 2002
MINIMIZACIÓN DE DESECHOS DE PAÑAL EN MEZCLAS CON RESIDUOS DE
JARDÍN MEDIANTE COMPOSTEO AEROBIO
Rosa María Espinosa Valdemar(*)
Bióloga. Diplomada en Ingeniería Ambiental PUMA/UNAM. México. Candidata a la
Maestría en Ciencias en Ecología y Ciencias Ambientales Facultad de Ciencias. UNAM.
México. Responsable del proyecto "Alternativas de Tratamiento de Pañales Desechables"
UAM Azcapotzalco. Profesor Titular de la licenciatura de Ingeniería Ambiental. UAM
Azcapotzalco México
Universidad Autónoma Metropolitana – Azcapotzalco
Irma Delfín Alcalá
Universidad Autónoma Metropolitana – Azcapotzalco/ FES Iztacala
Alejandro Parra Gallegos
Universidad Autónoma Metropolitana – Azcapotzalco
Alejandro Rodríguez Hernández
Universidad Autónoma Metropolitana – Azcapotzalco
Rubén Bravo Villegas
Universidad Autónoma Metropolitana – Azcapotzalco
(*):Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Azcapotzalco - División de Ciencias Básicas e IngenieríaDepartamento de Energía - Av. San Pablo 180 - Col. Reynosa Tamaulipas - C.P. 02200 México D.F. Tel: 53 18 90
62 - Fax: 53 94 73 78 e-mail: [email protected]
RESUMEN
En la Zona Metropolitana de la Ciudad de México, se genera una cantidad considerable de desechos sólidos
municipales, de la cual se calcula que entre 5 y 11% corresponde a pañales desechables. Desde 1992 se inició en la
Universidad Autónoma Metropolitana - Azcapotzalco una línea de investigación cuyo objetivo es proponer y
ensayar opciones de tratamiento para los residuos de pañal desechable. Actualmente estos residuos se depositan en
tiraderos a cielo abierto o, en el mejor de los casos, en rellenos sanitarios siendo que por su composición (90 % de
celulosa) son materiales que podrían mezclarse con los residuos de jardinería o con los demás residuos que se usan
tradicionalmente para la producción de composta. El objetivo de este trabajo fue determinar los parámetros que
permitan compostear, a escala piloto, mezclas en diferentes proporciones, de residuos de pañal con residuos de
jardín, para lo cual se construyeron con dichas mezclas, dos pilas de 2m3 a las cuales se les dió forma de montículo.
Para la construcción de las pilas, se mezclaron en dos proporciones, (20 y 10%) residuos de pañal (alto contenido de
celulosa) con residuos de poda (alto contenido de lignina) para conformar una mezcla conveniente para el proceso
de composta. La duración del proceso de fermentación fue aproximadamente de doce semanas, tiempo en el cual se
evaluaron los parámetros fisicoquímicos de control: Porcentaje de humedad, pH, contenido de nitrógeno, porcentaje
de materia orgánica, relación C / N. Los residuos de jardín y los de pañal fueron desmenuzados previamente. En las
pilas de composta, se observó en pocas horas, un aumento importante de temperatura, (50-55 °C) fase termofílica, lo
que provoca la eliminación de los organismos patógenos. Los demás parámetros fisicoquímicos de control tuvieron
el comportamiento esperado. El proceso de composteo fue adecuado para lograr un tratamiento integral de los
pañales desechables usados y obtener una composta de buena calidad.
Palabras Clave: pañales desechables, composta, tratamiento de residuos, residuos de jardín
INTRODUCCION
Los residuos sólidos orgánicos constituyen cerca de 50% del total de los residuos domésticos generados en México
(INE, 1996), de entre ellos, 5 - 11% son pañales desechables usados. En la UAM-Azcapotzalco se trabaja desde
1992 en una línea de investigación cuyo objetivo es proponer y ensayar opciones de tratamiento para los residuos de
pañal desechable. Una de las alternativas propuestas es utilizar un proceso de biodegradación, que consiste en
cultivar en este sustrato un organismo con capacidad celulolítica, el hongo comestible Pleurotus ostreatus (seta),
tratamiento que ha conducido a la minimización del volumen (75%) y peso (90%) del desecho y, como un beneficio
adicional, a la obtención de un hongo comestible que contiene un porcentaje importante de proteína. La seta puede
ser consumida directamente por el hombre o servir de alimento para animales (Espinosa et al, 2000). En otro trabajo
(Espinosa y Delfín 2001), se ha estudiado la recuperación del gel superabsorbente para posteriormente utilizarlo en
la regeneración de suelos con baja retención de humedad (suelos áridos).
El pañal desechable es actualmente un producto de uso común en todo el mundo por lo que la disposición de sus
desechos representa un problema, sobre todo en las sociedades urbanas. Los componentes mayoritarios del pañal
desechable que representan 80-90% del total son: algodón (celulosa; fluff) y fibras sintéticas; el resto de los
componentes son materiales plásticos como el polietileno y el propileno y un polímero sintético superabsorbente
que, si bien no es biodegradable en el corto plazo, es inerte y no tiene carácter tóxico.
Otros subproductos que se encuentran en los residuos sólidos municipales son los residuos de jardín, materiales que
representan 3.5% del total.
Una manera de reciclar la materia biodegradable de la basura es aprovechándola para producir composta, proceso
biotecnológico que es similar al que ocurre en el suelo de un bosque, donde la materia orgánica es descompuesta por
bacterias y hongos hasta convertirla en sus componentes primarios, obteniéndose humus rico en nutrientes. Elaborar
composta de calidad y libre de contaminantes es más sencillo si se tienen los residuos biodegradables por tratar,
separados desde su origen. Se puede utilizar la composta como material de cubierta en los rellenos sanitarios o como
mejorador de suelos
Entre las experiencias que se han tenido para el composteo de los desechos orgánicos, en México, se encuentra la
planta de composta de Dirección General de Servicios Urbanos del D.F., que en 2000 procesó 40, 000 m3 de
desechos de poda; la composta obtenida se aplicó en 3, 500 m2 de áreas verdes y para evitar desecación de los
cajetes en obras de reforestación. (González-del-Carpio, 2000).
A partir de esta experiencia y, dado que el pañal es un material celulósico, se consideró la posibilidad de mezclar sus
residuos con los residuos de jardín compostearlos, mediante un proceso aeróbico en pilas al aire libre. Es por ello
que el objetivo de este trabajo fue determinar los parámetros de diseño que permitieran compostear mezclas de
residuos de pañal con residuos de jardín, en diferentes proporciones y obtener un producto de buena calidad.
Una ventaja adicional que ofrece el trabajar con estas dos clases de residuos es que pueden ser colectados, ya
separados,: los pañales de fuentes generadoras como: guarderías, jardines de niños y hospitales ginecoobstétricos,
entre otras y los residuos de jardín de las grandes áreas verdes de la ciudad, ya que estos desechos raramente se
mezclan con otros.
METODOLOGÍA
Obtención de los materiales
Pañales desechables. La recolección de pañales se llevó a cabo en cinco guarderías infantiles del Instituto Mexicano
del Seguro Social, de zonas aledañas a la UAM-A.
Residuos de poda. Se colectaron en el Deportivo Azcapotzalco y los jardines de la UAM Azcapotzalco
El “ramaje” fue suministrado por la Delegación Azcapotzalco (residuos de poda de la propia Delegación)
Preparación de los materiales
Los pañales se desmenuzaron en un molino de cuchillas, para obtener fragmentos de un tamaño entre 5 y 15 cm.
Los residuos de poda se manejaron tal y como se obtuvieron
El ramaje se cortó, con ayuda de un machete, en trozos de 5 a 10 cm.
Mezcla de los materiales
Los materiales se mezclaron, en las proporciones volumen/volumen que se muestran en la Tabla 1:
Tabla 1 Mezclas de residuos
Pila
Residuos de pañal
Residuos de jardín
1
2
20%
10%
80%
90%
Con las mezclas de residuos se construyeron 2 pilas con un peso aproximado de 60 kg, ylas siguientes dimensiones:
altura = 0.80 m, ancho = 1.40 m y largo = 1.90 m. Los costados de las pilas tienen un ángulo de 53°, lo que hace que
tengan un volumen aproximado de 2 m3. Las pilas se mantuvieron al aire libre sobre una superficie jardinada.
Se monitoreó la temperatura, humedad, nitrógeno, materia orgánica, relación C/N y pH. La determinación de estos
parámetros se realizó conforme a las correspondientes Normas Oficiales Mexicanas para residuos sólidos
La temperatura se midió, con un termómetro bimetálico que tenía una aguja de penetración de 30 cm. Se calculó el
promedio de temperatura en cinco puntos de cada una de las pilas.
Durante el tiempo de experimentación, que fue de 12 semanas, se controló la humedad de las pilas adicionando el
agua necesaria para mantenerla entre los límites recomendados, 40 a 60%.
Las muestras secas resultantes de la medición de humedad, se mantuvieron en un desecador para utilizarlas en la
determinación de los demás parámetros fisicoquímicos. Las muestras de cada pila se obtuvieron combinando cuatro
muestras individuales, que una vez molidas se guardaron en frascos de color ámbar.
Como método de aireación, el material de las pilas se “volteó” tres veces por semana, los primeros quince días. A
partir de la tercera semana, la frecuencia de volteo fue de dos veces por semana..
Como variables de eficiencia del proceso se utilizó la minimización de los residuos en volumen.
RESULTADOS
El comportamiento de la temperatura se muestra en la figura 1, en la que pueden observarse cambios de temperatura
similares en las dos pilas, con un incremento muy rápido en la primera semana en que se obtuvieron valores
mayores a 55ºC. Dicho aumento de temperatura es lo esperado en este tipo de proceso y garantiza la eliminación de
microorganismos patógenos. La temperatura descendió en la tercera semana hasta 39 – 45 ºC y se mantuvo en ese
intervalo unos días más antes de estabilizarse a la temperatura ambiente.
70
60
50
T°C
40
pila 20%
30
pila 10%
20
10
0
0
Fig 1.
2
4
Comportamiento de la temperatura
6
semanas
8
10
12
La figura 2 muestra el comportamiento del pH. En la gráfica se aprecia la etapa de acidogénesis inicial, seguida por
un incremento progresivo lento que conduce a un pH final superior a 8, que es típico del proceso de composteo.
10
9
8
7
pH
6
5
pila 20%
4
pila 10%
3
2
1
0
0
2
4
6
semanas
8
10
12
Fig 2.Comportamiento del pH
La figura 3 muestra el comportamiento de la concentración de materia orgánica a lo largo del proceso, se observa
una disminución progresiva de su contenido que responde a una disminución básicamente lineal en función del
tiempo. Dicha disminución era de esperarse dado que parte de la materia orgánica se convierte en CO2 que es
liberado al ambiente.
70
60
M O (%)
50
40
pila 20%
30
pila 10%
20
10
0
0
2
4
6
semanas
8
10
12
Fig 3. Comportamiento de la materia orgánica
La figura 4 muestra el comportamiento de la concentración de nitrógeno a lo largo del proceso. Se observa un
incremento progresiva prácticamente lineal de su concentración en función del tiempo. Dicho incremento era de
esperarse dado que el nitrógeno no se libera como compuestos volátiles, lo que da como resultado que su
concentración relativa se eleve.
3
2.5
%N.T.
2
1.5
pila 20%
pila 10%
1
0.5
0
0
2
4
6
8
semanas
10
12
Fig 4. Comportamiento del nitrógeno
La figura 5 muestra el comportamiento de la relación C/N. Se observa una disminución progresiva de este valor, en
virtud de que la demanda de carbono por parte de los microorganismos provoca su conversión rápida, en tanto que el
consumo de nitrógeno es considerablemente menor. La relación inicial en las pilas experimentales era próxima al
valor de 30, considerado como óptimo y disminuyó hasta 7 y 12; en la literatura se menciona como valor final, 10.
valores cercanos a 10 en una composta estable.
25
20
C/N
15
pila 20%
10
pila 10%
5
0
0
2
4
6
semanas
8
10
12
Fig 5. Comportamiento de la relación C/N
La disminución de volumen en la pila que contenía 20% de pañal fue de 50%. La pila que sólo contenía 10 % de
pañal fue más eficiente en cuanto a reducción de volumen ya que dicho parámetro tuvo un valor de 65 %.
La composta se tamizó dos veces a través de mallas metálicas, primero una de abertura amplia y después una de
abertura regular, para separar el material leñoso residual y los fragmentos de polietileno. No hay trazas visibles de
residuos de los componentes del pañal desechable, con excepción del polietileno. El material fino tiene las
características reconocidas como deseables en una composta de buena calidad, como son el color, el olor y la
textura.
CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos muestran que este proceso es adecuado para dar tratamiento a los pañales desechables
usados ya que su componente mayoritario, que es la celulosa, se degradó totalmente dejando únicamente los
residuos de plástico. Los plásticos son fáciles de separar y pueden incorporarse en procesos de reciclaje, logrando de
esa manera el tratamiento integral de estos residuos, hasta hoy considerados “basura”. .Simultáneamente se
degradan los residuos de jardín de la propia Universidad, convirtiéndolos en un mejorador del suelo que puede ser
incorporado a los propios jardines y, a la vez, ahorrar el gasto que representa el transporte de los residuos de poda
por vehículos municipales o particulares.
Las perspectivas del proceso son muy alentadoras, por lo que el grupo de investigación tiene previsto continuar esta
línea de trabajo modificando las proporciones y composición de las pilas. Es posible que puedan incorporarse a
ellas, materiales orgánicos no convencionales para su tratamiento.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Espinosa V, R.M. y Delfín A. I. (2001) Retención y distribución de humedad, en un suelo degradado tratado con
residuos de pañal desechable, en Memorias XV Congreso Latinoamericano y V Cubano de la ciencia del suelo CD. 11 al 16 de
noviembre, Cuba.
Espinosa V, R.M. , Delfín A. I., Turpin M.S. y Hernández O. M.A. (2000) Minimización del residuos de pañales
desechables en Memorias XXVII Congreso Interamericano de Ingeniería Sanitaria y Ambiental (AIDIS) CD Diciembre, Porto
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González Del Carpio C. (1999) Beyond yard trimmings composting in México city Biocycle 66-68
González Del Carpio C. (2000) Planta de composta de desechos de poda Residuos México 1: 20-22
Tchobanouglos, G.; Theisen, H. y Vigil, S. A. [1994] Gestión integral de residuos sólidos. Vol I. Mc Graw Hill
Interamericana. Madrid, España.