II Simposio Iberoamericano de Ingeniería de Residuos Barranquilla, 24 y 25 de septiembre de 2009. COMPARACIÓN DE LA COMPOSICIÓN DE RESIDUOS SÓLIDOS EN UNA COMUNIDAD URBANA Y UNA RURAL DE BAJA CALIFORNIA, MÉXICO: RETOS PARA SU MANEJO ADECUADO 1 Armijo C. * 1, Aguilar Q.1, Taboada P.1, Lozano G.2 y Buenrostro O.3. Facultad de Ingeniería Ensenada, Universidad Autónoma de Baja California, Km. 103 Carretera TijuanaEnsenada, Ensenada Baja California, México. 2 Instituto de Ingeniería, Universidad Autónoma de Baja California, Blv. Juárez y Calle de la Normal S/N, Col. Maestros Federales, Ensenada, Baja California, México. 3 Inst de Investigaciones Agrícolas y Forestales, Universidad Michoacana de San Nicolás Hidalgo, Morelia, Michoacán. Resumen El manejo y disposición de residuos representa uno de los problemas ambientales más grandes a nivel mundial puesto que la producción cada vez es mayor y los espacios para disponerlos son cada vez más limitados. Al mismo tiempo la composición de los residuos es cada vez más compleja lo que dificulta su degradación natural. Las ciudades mayores producen casi el doble más residuos por persona que en las comunidades rurales. En este artículo se reporta la comparación de dos estudios de caracterización de residuos sólidos realizados en dos comunidades de Baja California, México: una rural y una urbana separadas por una distancia de 188 km. Se compararon los resultados de ambas caracterizaciones y se encontró que la composición porcentual de los residuos de ambas localidades son muy similares a pesar de una ser rural y la otra urbana. La mayor diferencia fue en la contribución porcentual del papel, siendo menor en la comunidad rural. Los porcentajes de las demás fracciones de residuos son muy similares. En ambas localidades la contribución porcentual más importante fueron los residuos alimenticios. Los resultados llaman la atención ya que la principal actividad económica de ambas localidades es muy distinta siendo la comunidad rural netamente agrícola mientras que la urbana es netamente turística y pesquera. Palabras clave: Residuos sólidos municipales, composición, comunidades urbanas y rurales 1. Introducción Las características y el peso de los componente de los residuos sólidos municipales son importantes para los tomadores de decisiones. Este tipo de información se requiere para identificar los componentes de los residuos y así poder proponer estrategias de manejo, minimización y recuperación de residuos para su reciclaje. Al mismo tiempo esta información es útil para identificar las alternativas tecnológicas apropiadas para el tratamiento dependiendo del tipo de residuos. Desde el año 2004 la Ley General para la Prevención y Gestión Integral de los Residuos Sólidos obliga a los municipios a que cuenten con planes de manejo fundamentados en estudios de caracterización de residuos. Aunque en México se han desarrollado varios estudios de de este tipo [1], la información generada hasta la fecha es aún escasa y a la fecha muchos municipios cuentan con poca o nula información sobre la generación y características de los residuos que generan. Por este motivo cuando se requiere planificar la gestión de los mismos se toman decisiones mal fundamentadas o que subestiman o, por el contrario, sobreestiman, las cantidades de residuos generadas. Esto trae consecuencias de * Correspondencia: [email protected] II Simposio Iberoamericano de Ingeniería de Residuos Barranquilla, 24 y 25 de septiembre de 2009. falta de recolección, cálculos erróneos en la vida útil de los rellenos sanitarios, pérdida de dinero en sistemas de tratamiento, entre otros problemas. Para evitar este tipo de problemas la planeación de manejo de los residuos debe estar fundamentada en el conocimiento de los mismos [2] y esto se logra a través de estudios de caracterización de residuos. Diferentes estudios han mostrado que tanto la composición como la generación per cápita de residuos sólidos municipales varía tanto temporal como geográficamente. Así, existen diferencias tanto en la composición de los residuos como en su volumen, esto se debe principalmente a las diferencias en los patrones de consumo, composición de la población, la estación del año, el día de la semana, estatus social, económico y cultural, así como la composición de la familia [3,4]. Por este motivo los resultados de los estudios de caracterización de residuos no pueden ser generalizables debido a las diferencias en cuestiones culturales y socio-económicas. La composición de los residuos sólidos municipales (RSM) es un espejo de los patrones de consumo, hábitos alimenticios, estructura social, etc., de las sociedades produciendo residuos. Así, por ejemplo, en las áreas donde los ingresos son bajos, los principales componentes de los RSM son fácilmente biodegradables (residuo de alimentos), esta fracción es fuertemente reducida en ciudades altamente desarrolladas [5,6]. El Instituto Nacional de Ecología (INE) [7] expone que deben observarse las características de los RSM que se generan, no sólo en la cantidad sino también en su composición de temporada a temporada. Mientras que en el verano se presenta un aumento en la cantidad de materia orgánica debido a la disponibilidad de una serie de frutas y verduras, en el invierno ésta se reduce hasta en un 10 porciento, aumentando los materiales de más lenta degradación. En el estado de Baja California existen estudios de caracterización de residuos, sin embargo la mayor parte de estos han sido desarrollados en las ciudades de Mexicali [8] y de Tijuana [9] o en sectores particulares [10], menos atención se le ha prestado a los residuos de zonas rurales a excepción de los estudios realizados por Ojeda y colaboradores [11] no se han encontrado otros estudios publicados sobre la composición de los residuos en zonas rurales de Baja California. En lo que respecta al municipio de Ensenada solamente se cuenta con un estudio de caracterización realizado en la ciudad de Ensenada en el año 2001 pero se desconoce el rigor metodológico bajo el cual se realizó el estudio ya que no se cuenta con una publicación sobre la forma de obtención de los resultados y el rigor metodológico con el que se trabajó. Esto deja prácticamente al municipio de Ensenada en un desconocimiento del tipo y cantidades de residuos que genera. Este trabajo presenta los resultados de un estudio de caracterización de residuos sólidos domiciliarios en una temporada del año (invierno) realizado en dos comunidades, una rural (San Quintín) y una urbana (Ensenada), ambas dentro del Municipio de Ensenada, Baja California, México. 2. Metodología En este apartado se describen los procesos generales seguidos en ambas localidades en las que se caracterizaron los residuos. Posteriormente se describen los pasos específicos seguidos y que no pudieron realizarse de la misma manera en ambas localidades debido a las facilidades o falta de éstas que ofrecía cada localidad. El equipo para realizar los pesajes in situ fueron dos balanzas electrónicas, una Torrey EQB_50/100, de 50 kg, sensibilidad de 10 gr, y una Torrey L-EQM 500/1000, de 500 KG con sensibilidad de 100 gr. II Simposio Iberoamericano de Ingeniería de Residuos Barranquilla, 24 y 25 de septiembre de 2009. Para calcular los pesos volumétricos se utilizó la báscula de 500 kg y un tibor de plástico graduado con capacidad de 200 litros (0.2 m3). Para pesar los subproductos se utilizó la báscula de 50 kg, tres recipientes con capacidad de 20 litros y 9 cajas de plástico para separar los residuos por categorías. Para el estudio de caracterización se tomaron en cuenta las siguientes normas: • NMX-AA-015-1985. Método de Cuarteo. • NMX-AA-019-1985. Peso Volumétrico "In Situ". • NMX-AA-022-1985. Selección y cuantificación de Subproductos. 2.1 Caracterización en San Quintín (zona rural) El estudio en San Quintín se realizó del 26 al 31 de Enero. Con el apoyo del Departamento de Servicios Públicos se pesaron los camiones recolectores antes y después de verter los residuos en el sitio de disposición final. Los residuos analizados se tomaron directamente de los camiones recolectores en el vertedero. La toma de muestras se realizó de esta manera por cuatro razones: 1) Los recursos económicos eran limitados; 2) No se contaba con un sitio para desarrollar el estudio; 3) No se contaba con un vehículo para realizar la recolección casa por casa; 4) De acuerdo al SCINCE (2000), la población de San Quintín pertenece a un mismo estrato socioeconómico (nivel 5), por lo que no fue necesario tomar muestras por estrato socioeconómico. Los residuos analizados y contabilizados en San Quintín comprenden la generación de dos poblaciones. Esto se debe a que los poblados de San Quintín y Colonia Lázaro Cárdenas son contiguos y los residuos de ambas localidades se disponen en el vertedero de San Quintín. Por este motivo, para efectos de estimación per cápita, se considera un total de 19,8001 habitantes (14,779 para Lázaro Cárdenas y 5,021 para San Quintín). La cuantificación de subproductos se realizó de acuerdo a la NMX-AA-022-1985, con modificaciones de acuerdo con Ojeda-Benítez y colaboradores [12]. La operación de cuarteo en San Quintín se realizó hasta tener un aproximado de 100 kg. 2.2 Caracterización en Ensenada (zona urbana) El estudio de caracterización de residuos de la ciudad de Ensenada se llevó a cabo en la estación de transferencia de residuos propiedad de la compañía ECO-TERRA, durante 5 días seguidos del 23 al 28 de Febrero del año 2009. La generación de los residuos se determinó en base a la cantidad de residuos recolectados por el municipio durante las fechas del muestro y el número de habitantes. Para la estimación per cápita, se consideró una población total de 260,075 habitantes. Para analizar los datos estadísticamente se utilizó el programa MINITAB® 14.1 con un intervalo de confianza del 98%, el cual se basó en muestras de 6 días, se utilizó el estadístico t-student. Se analizaron los residuos depositados por los camiones recolectores municipales en la estación de transferencia. Con el fin de tener las muestras de los tres diferentes estratos socioeconómicos se seleccionaron los camiones de donde se tomarían las muestras 1 INEGI, 2005. Conteo de población y vivienda 2005, Baja California. INEGI II Simposio Iberoamericano de Ingeniería de Residuos Barranquilla, 24 y 25 de septiembre de 2009. dependiendo de la ruta que siguió cada camión. La caracterización se realizó por separado por estrato socioeconómico (bajo, medio y alto). Cuando llegaba cada camión a la estación de transferencia se le preguntó a los choferes la ruta que siguieron, con base en las colonias recorridas se identificaba a qué estrato socioeconómico correspondía la muestra. No se tomó como referencia el Área Geoestadística Básica (AGEBs), estratificación que maneja el Instituto Nacional de Estadística Geografía e Informática (INEGI), en los Censos de Población y Vivienda del año 2000, debido a que de acuerdo con su clasificación en la ciudad de Ensenada se cuenta con AGEBs de los niveles 5, 6 y 7, es decir, la mayoría tiene un nivel socioeconómico alto, cuando se conoce que en realidad no es así. Los residuos de los muestreos tanto de la zona urbana como de la rural se clasificaron de acuerdo a 30 categorías (ver tabla 1), se pesaron y se registraron los valores obtenidos. Tabla 1. Clasificación de residuos. Reciclables orgánicos - Residuos alimenticios - Plástico - Pañal desechable Papel y cartón Textiles Otros orgánicos Reciclable inorgánico Vidrio Latas Aluminio Otros inorgánicos No reciclable Residuos fino Tetrapack Residuos electrónicos Fuente: Adaptación de modificado de Ojeda-Benítez et al., 2003 Para la comparación de las proporciones de los principales tipos de residuos se utilizó el programa MINITAB® 14.1 con un intervalo de confianza del 95%, el cual se basó en muestras de 1376 kg en la comunidad urbana y 617 kg en la comunidad rural, utilizándose el estadístico z de la distribución normal. 3 Resultados 3.1 Generación de residuos Aquí se presentan los resultados de la generación diaria de residuos sólidos por habitante en cada una de las dos zonas analizadas. 3.1.1 Generación de residuos en zona urbana En la ciudad de Ensenada se tomaron 5 muestras de aproximadamente 100 kg por estrato social por día con un peso total de 1,376.39 kg de toda la muestra analizada. La generación per cápita de los residuos sólidos domésticos (RSD) recolectados en las fechas de muestreo se estimó en 0.958 ± 0.332 kg/día-hab (ver ecuación 1a y 1b); estos II Simposio Iberoamericano de Ingeniería de Residuos Barranquilla, 24 y 25 de septiembre de 2009. cálculos se realizaron en base a la cantidad recolectada por el municipio de Ensenada y a la cantidad de habitantes en la ciudad según el censo del INEGI 2005. (1a) y (1b) 3.1.2 Generación de residuos en zona rural Se muestrearon un total de 617.37kg de residuos en la comunidad rural de San Quintín. Para determinar la producción de residuos sólidos, en kilogramos-habitante-1-día-1, fue preciso pesar todos los vehículos recolectores durante una semana y dividir la carga total por la población atendida y por siete días. El cálculo puede hacerse para toda una ciudad si se cuenta con un censo de población en el sector (SEDESOL, 1996). En el vertedero de San Quintín se depositaron 87,470 kg de residuos en una semana. En total se realizaron en la semana un total de 24 viajes para atender a la población de San Quintín y Lázaro Cárdenas. Considerando la totalidad de los residuos, la generación de residuos per cápita en San Quintín es de 0.631 ± 0.345 kg/día-hab (ver ecuación 2a y 2b): (2a) y (2b) 3.2 Composición de los residuos En este apartado se presentan los resultados de la composición de los residuos sólidos de la zona rural y urbana con base en la clasificación presentada en la Tabla 1. En la Tabla 2 se pueden apreciar los porcentajes (en peso) de cada una de las categorías en las que se separaron los residuos. Como se puede observar, tanto en la comunidad urbana (Ensenada) como en la rural (San Quintín) el mayor porcentaje corresponde a los residuos orgánicos, siendo los residuos alimenticios los que cuentan con una mayor representación. Tabla 2. Clasificación de residuos. Tipo de residuo Reciclables orgánicos • Residuos alimenticios • Papel y cartón • Textiles • Otros orgánicos Reciclable inorgánico • Plástico • Vidrio • Latas • Aluminio • Otros inorgánicos No reciclable • Pañal desechable • Residuos fino • Tetrapack • Residuos electrónicos • Varios Ensenada Porcentaje San Quintín 34.28 22.49 6.58 3.46 34.22 19.58 7.41 2.66 12.53 3.80 2.23 0.45 0.30 14.76 3.61 2.32 0.81 0.50 7.14 1.30 0.58 0.41 4.46 7.78 3.46 0.64 0.34 1.79 Con la finalidad de probar si existe o no diferencia significativa en los tipos de residuos más importantes entre las dos comunidades, se propone la siguiente hipótesis de investigación II Simposio Iberoamericano de Ingeniería de Residuos Barranquilla, 24 y 25 de septiembre de 2009. integrada por la hipótesis nula (H0) y la alternativa (H1) sobre proporciones. Siendo p1 la comunidad urbana y p2 la comunidad rural. H0: No existe diferencia significativa entre las proporciones de los tipos de residuos (ver ecuación 3). H 0 : p1 = p 2 (3) H1: Existe diferencia significativa entre las proporciones de los tipos de residuos (ver ecuación 4). H 1 : p1 ≠ p 2 (4) La prueba de hipótesis se estableció con un nivel de confianza del 95%. Para la prueba de verificación de hipótesis, se utilizó la diferencia entre proporciones (ver ecuación 5). z= ( pˆ 1 − pˆ 2 ) (5) 1 1 pˆ qˆ + n1 n 2 La Tabla 3 muestra la comparación de la composición de residuos de la comunidad urbana con la rural de los tipos de residuos más importantes usando el estadístico de prueba z (Figura 1). Tabla 3. Clasificación de residuos. Tipo de residuo Estadístico de prueba Residuos alimenticios z = 3.79 Papel y cartón z = 4.31 Plástico z = 0.55 Vidrio z = 1.31 Pañal desechable z = 0.88 Valor crítico ± 1.96 Conclusión Existe diferencia significativa, a pesar de que las proporciones son muy similares en la comunidad urbana y rural de la zona de estudio, se puede comprobar que no son iguales. No existe diferencia significativa, por lo que se confirma que las proporciones de los residuos sólidos domésticos son iguales en la comunidad urbana y rural de la zona de estudio. En la ciudad de Ensenada, del total de residuos sólidos cuyo destino es el relleno sanitario (RESA), el 88.15% tiene un potencial de aprovechamiento y solamente el 11.85% tendría que disponerse en el RESA si se contaran con las estrategias de separación de residuos necesarias para recuperar ese residuos Del porcentaje aprovechable el 50.94% se podría reciclar, obteniendo beneficios económicos y ambientales, al igual que el 49.06% se podría utilizar para generar energía. Sin embargo, en el RESA no se están separando los residuos, por lo tanto, el material vertido es completamente desaprovechado, ya que solamente se están enterrando los residuos sólidos urbanos. En San Quintín, del total de residuos, solo el 12.48% se puede considerar como no reciclable. El 43.5% puede ser reciclable y el 44.02% puede ser empleado como materia prima en tratamientos de residuos con recuperación de energía. Esto demuestra que un alto II Simposio Iberoamericano de Ingeniería de Residuos Barranquilla, 24 y 25 de septiembre de 2009. porcentaje de los residuos generados en la comunidad pueden ser reciclados o transformados a energía, quedando solo un porcentaje reducido para ser depositado en los vertederos. 0.55 3.79 0.88 1.31 - 1.96 0 4.31 1.96 Figura 1 Prueba de hipótesis de las proporciones de los principales tipos de residuos 4. Discusión En el presente estudio se determinó que la generación de residuos sólidos domésticos en la zona urbana correspondiente a la ciudad de Ensenada fue de 0.958 ± 0.332 kg/día por habitante. Dicho valor se encuentra por debajo de la estimación propuesta por el Instituto Nacional de Ecología [7] para Ensenada en el 2010 de 1.3837 kg/día por habitante (357 gr del límite superior). La SEMARNAT [13] reportó que la generación per cápita diaria para el 2006 en zona fronteriza fue de 1.06 kg/día por habitante, el dato encontrado en este estudio fue ligeramente menor a lo indicado en el estudio mencionado. En contraste con lo encontrado por Ojeda y colaboradores [12], en Mexicali con 0.592 kg/día por habitante; esto se puede deber a que el periodo de la muestra del estudio de Ojeda fue tomada fue en dos etapas: 1) de Mayo a Junio de 1999 y 2) de Marzo a Abril de 2000, y los resultados de este estudio que se han mostrado hasta el momento en Ensenada, corresponden solamente al primer trimestre del 2009. En el estudio aquí reportado se encontraron resultados que indican cantidades per cápita mayores a las reportadas para otras ciudades del país, en las que se muestran cantidades menores, tal como lo expone Gómez et al. [14] en Chihuahua con 0.676 kg/día por habitante, Bernache-Pérez y colaboradores [6] en Guadalajara con 0.580 kg/día por habitante y Buenrostro [15] en Morelia con 0.629 kg/día por habitante. El que la generación per-cápita determinadas en este estudio sea superior en la ciudad de Ensenada puede deberse a que la generación se calculó con base en los residuos recolectados por el municipio y dispuestos en la estación de transferencia. La mayoría de los estudios toma las muestras en las casas y el peso diario de residuos se divide entre el número de habitantes de esa casa. En este estudio no fue posible realizar el muestreo de esa manera por carecer de los recursos para ello. No obstante, se sabe que los sistemas de recolección no recolectan la totalidad de los residuos generados; esto deja un remanente que no es contabilizado. De acuerdo al INE [7], la cobertura en población servida promedio a nivel nacional se estima en 78%. Para las zonas metropolitanas se ha calculado en 95%, mientras que para ciudades medias entre el 70 y 85%. En áreas urbanas pequeñas se ubica entre el 50 y 70%. Diversos investigadores han reportado diferentes porcentajes. II Simposio Iberoamericano de Ingeniería de Residuos Barranquilla, 24 y 25 de septiembre de 2009. Tabla 4. Porcentajes de recolección. Investigador Tchobanoglous [16] Jiménez [17] Morales-López [18] SEMARNAT [13] % de recolección 85-96% 70% 86% 90% Fuente: Elaboración propia La media muestral de generación de residuos per cápita diaria en San Quintín se estimó en 0.631 kg. San Quintín concentra una importante población inmigrante proveniente principalmente de estados del sur como Oaxaca, Guerrero, Puebla y Chiapas. Considerando este factor, el valor estimado per cápita es consistente con la media propuesta por SEDESOL [4], de 0.697 kg para la zona Sur de México. En la fracción de residuos orgánicos de San Quintín, los residuos alimenticios constituyen la principal fracción (53.57%), junto con el papel y el trapo, constituyen el 85.4% de los residuos orgánicos recolectados. Para la fracción de residuos orgánicos en Ensenada, los residuos alimenticios constituyen la principal fracción (51.30%). En la Tabla 5, se puede apreciar que la composición en estas comunidades rurales no difiere mucho de lo expuesto por Jiménez [17] para las principales fracciones (residuos alimenticios, papel y plásticos) Tabla 5. Comparación de la composición de residuos en México, en la zona norte de México y en las dos poblaciones estudiadas. Subproducto México Frontera Norte Ensenada, B.C. San Quintín, B.C. Papel y cartón Plásticos Metales Textiles Vidrio Residuos alimenticios 14 6 3 1 7 32 16.10 7.96 4.34 1.97 6.65 26.97 22.49 12.53 2.68 6.58 3.80 34.28 19.58 14.76 3.13 7.41 3.61 34.22 Vado Carranza, B.C. 8.3 28.0 20.2 11.3 8.6 7.6 La fracción de textiles en ambas comunidades fue muy elevada con respecto al 1% propuesto para la media nacional [17, 19, 20]. Sin embargo es consistente con lo expuesto por Tchobanoglous et al,[16] para países de mediano ingreso y con lo encontrado por Ojeda et al [21]. Al comparar la composición de los residuos de la zona rural (San Quintín) con la composición de otra zona rural del estado de Baja California (Vado Carranza en Mexicali) reportada por Ojeda y colaboradores [11], se puede apreciar que no existe parecido en ninguna de las categorías de los residuos de ambas zonas rurales. La categoría que más diferencia presenta es la de residuos alimenticios, siendo para San Quintín más de cuatro veces la reportada en el estudio mencionado. 5. Conclusiones Las cantidades de residuos generadas por persona por día difieren en San Quintín (zona rural) y en Ensenada (zona urbana), siendo mayor la cantidad per cápita en la zona urbana. La composición de los residuos en ambas zonas fue estadísticamente similar en los componentes de residuos alimenticios, papel y cartón y plásticos, mientras los componentes que presentaron fracciones estadísticamente distintas fueron la fracción del vidrio y de los pañales desechables. II Simposio Iberoamericano de Ingeniería de Residuos Barranquilla, 24 y 25 de septiembre de 2009. La composición y generación de residuos obedece a una serie de variables por lo cual para poder generalizar sobre la composición de zonas rurales y urbanas en una región es necesario realizar más estudios de caracterización. 6. Referencias [1] O. Buenrostro-Delgado and I. 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Hernández Ojeda por permitir realizar la caracterización en la estación de transferencia de su propiedad y por último al Ing. Jorge Aldama por el apoyo prestado en la comunidad de San Quintín para la realización de este estudio.