impactos ambientales del servicio de recogida selectiva

I Simposio Iberoamericano de Ingeniería de Residuos
Castellón, 23-24 de julio de 2008.
IMPACTOS AMBIENTALES DEL SERVICIO DE RECOGIDA
SELECTIVA MULTICONTENEDOR EN ÁREAS URBANAS DENSAS
1
Iriarte, A 1,2,* ; Rives, J.1 ; Gabarrell, X. 1,3 ; Rieradevall, J.1,3
SosteniPrA (UAB-IRTA). Institut de Ciència i Tecnologia Ambientals (ICTA). Universitat Autònoma de Barcelona
(UAB). 08193 Cerdanyola del Valles- Barcelona, España.
2
Departamento de Modelación y Gestión Industrial, Facultad de Ingeniería. Universidad de Talca. Casilla 747,
Talca, Chile.
3
Departament d' Enginyeria Química. Universitat Autònoma de Barcelona (UAB). 08193 Cerdanyola del VallesBarcelona, España.
Resumen
Este trabajo presenta una investigación sobre el análisis ambiental del servicio de recogida
selectiva de residuos sólidos municipales. El principal objetivo del estudio es evaluar, por
medio de la metodología del Análisis de Ciclo de Vida (ACV), los impactos ambientales
potenciales del sistema de recogida selectiva multicontenedor (materia orgánica, papelcartón, vidrio, envases ligeros y resto) para localidades urbanas de alta densidad
poblacional, considerando una tasa de recuperación de residuos teórica del 100%.
El estudio analiza el sistema de recogida en dos subsistemas: subsistema contenedores y
subsistema transporte urbano. Los resultados indican que el subsistema contenedores,
presenta mayor contribución a los impactos en dos de las categorías evaluadas, mientras
que el subsistema transporte urbano muestra mayor contribución en cuatro categorías. El
análisis del transporte de las diferentes fracciones de residuos indica que las fracciones
envases y papel dan la mayor contribución, con un 60% de aporte a los impactos en las
categorías evaluadas.
Posteriormente, se realiza un análisis de sensibilidad para evaluar cómo puede afectar al
subsistema de los contenedores, la substitución de los contenedores de polietileno por
metálicos.
Palabras clave: ACV, recogida selectiva, residuos sólidos municipales, contenedores.
1. Introducción
En el marco de las directivas europeas sobre residuos, tales como las directivas sobre
envases y residuos de envases [1,2] y la directiva de incineración [3] los estados miembros
de la Unión Europea (UE) han fomentado los sistemas de recogida selectiva y el reciclado
de varios componentes de los residuos sólidos municipales (RSM). En este contexto, existe
un elevado consenso respecto a la importancia de la recogida selectiva, tanto por recuperar
recursos, como por disminuir la presión sobre vertederos e incineradoras. No obstante,
existe menos consenso para decidir cuál de los sistemas de recogida selectiva disponibles
(multicontenedor, residuo mínimo, puerta a puerta, multiproducto, etc.) es más conveniente
para un determinado medio urbano, desde una visión sustentable. En los gestores urbanos,
los factores que más han incidido en la elección de un sistema de recogida han sido
económicos, sociales o urbanísticos, dando menos importancia a criterios ambientales,
sobre todo a los que consideran un enfoque global y cuantitativo.
En este estudio se pretende incidir en esta situación, aportando criterios ambientales a la
toma de decisiones de un servicio con carácter medio ambiental como lo es la recogida de
*
Correspondencia: [email protected]
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residuos. El análisis de ciclo de vida (ACV) es una herramienta que se ha aplicado a
sistemas de gestión y tratamiento de residuos permitiendo determinar potenciales impactos
ambientales con un enfoque global y cualitativo [4, 5, 6, 7, 8, 9].
Los principales objetivos de este estudio son evaluar, mediante la herramienta de ACV, los
impactos ambientales globales del sistema de recogida selectiva multicontendor en áreas
urbanas densas, identificar las cargas ambientales más importantes de este sistema y
evaluar las opciones de mejora al reemplazar los contenedores de polietileno de alta
densidad (PEAD) por contenedores de acero.
2. Metodología
2.1. Unidad Funcional
La unidad funcional (UF) entrega una referencia a la cual se pueden relacionar todas las
entradas y salidas [10]. La UF del estudio es satisfacer la recogida selectiva de 18.000
toneladas anuales de RSM generados en una localidad urbana con una densidad de 5000
hab./km2 mediante el sistema de recogida selectiva multicontenedor; considerando una tasa
de recuperación teórica del ciento por ciento para las fracciones: orgánica, papel, envases y
vidrio.
2.2. Contexto urbano, RSM y sistema de recogida estudiado
El estudio modela la recogida selectiva de una localidad urbana densa. Se considera que la
localidad presenta en su mayoría edificios de más de dos plantas. El medio urbano de
referencia, donde se modelan los sistemas de recogida selectiva, es el Área Metropolitana
de Barcelona (AMB).
Los RSM objeto del estudio son las cinco fracciones mayoritarias de los RSM en el AMB
[11]: vidrio, papel (papel y cartón) materia orgánica (restos de comida y jardinería
domiciliaria), envases (envases ligeros de plástico, metal y tetrabrik) y resto (otros residuos
de pequeño tamaño que idealmente no contienen orgánica, papel, vidrio y envases; por
ejemplo, trapos, pañales, bolígrafos, etc.).Quedan excluida del presente estudio la recogida
de las siguientes fracciones: textiles, voluminosos, especiales, aparatos eléctricos y
electrónicos y otras fracciones menores. Las fracciones excluidas son gestionas por otros
sistemas de recolección, tales como los puntos limpios (deixalleries).
El estudio considera una situación teórica que contempla una tasa de recuperación del
ciento por ciento para las fracciones: orgánica, papel, envases y vidrio. En esta situación, el
ciudadano separa y deposita las fracciones de residuos municipales en forma completa y sin
mezcla entre ellas. La composición de los residuos municipales que son objeto de la
recogida selectiva de este articulo (tabla 1), se obtiene a partir de la información sobre
estudios de generación de RSM en el AMB [12, 13].
Tabla 1. Composición de los residuos municipales objeto de la recogida selectiva del estudio.
Fracción
Orgánica
Papel
Envases
Vidrio
Resto
Composición (% en peso)
41
22
15
8
14
El sistema de recogida multicontenedor es el modelo de recogida selectiva de mayor uso en
el AMB. En este sistema, los ciudadanos depositan cada fracción en contenedores
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específicos ubicados en dos zonas de la vía pública: En las aceras, a una distancia máxima
de 50 m de los ciudadanos, se ubican los contenedores para las fracciones orgánica y resto.
En zonas de agrupación de contenedores, localizadas a una distancia máxima de 300 m de
los ciudadanos, se sitúan los contenedores de vidrio, papel y envases.
El alcance de la zona de estudio es el entorno urbano (ver figura 1). Considerando lo
anterior, el sistema de recogida ha sido dividido en dos etapas:
Figura 1. Alcance de la zona de estudio: Contenedores y transporte urbano.
- Etapa 1: Contenedores. Incluye el almacenamiento temporal de las fracciones de
residuos municipales en contenedores ubicados en puntos de recogida del espacio público
urbano.
- Etapa 2: Transporte urbano. Incluye la carga y el transporte urbano de las
fracciones desde los puntos de recogida hasta los limites de la localidad. Considera
camiones recolectores que usan diesel.
Los componentes de equipamiento de la etapa 1 se muestran en la tabla 2. Para la etapa 1
se realiza un análisis de escenarios para evaluar ambientalmente el cambio de los
contenedores de polietileno por contenedores metálicos. Para la etapa 2, la tabla 3 muestra
los tipos de camiones recolectores, los circuitos de recogida (recorrido urbano del sistema
de recogida para el vaciado de contenedores de una determinada fracción de residuos) y la
distancia urbana recorrida. Estos valores se emplean para modelar el transporte urbano del
sistema de recogida selectiva objeto de estudio. Los circuitos de recogida indicados en la
tabla 3 son valores promedios basados en poblaciones y barrios urbanos del AMB con
similares características que la localidad de la UF. La distancia urbana es modelada de
acuerdo a la cantidad de residuos de cada fracción de la unidad funcional, numero de
recogidas y a la capacidad de transporte de los camiones (limitada por peso o volumen
transportado).
2.3. Limites del sistema
Los limites del sistema objeto de estudio incluyen el almacenamiento de residuos en puntos
de recogida y el transporte urbano hasta los limites de la localidad. Dentro de los límites del
sistema esta considerado el ciclo de vida de contenedores y de camiones recolectores;
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incluyendo las etapas de adquisición de materias primas, fabricación y ensamblaje, uso y
manutención, transporte y disposición/recuperación.
Las siguientes actividades están excluidas: Separación domiciliaria de residuos y traslado
por los ciudadanos a los puntos de recogida; transporte interurbano de residuos hasta
instalaciones de tratamiento/disposición; etapas de tratamiento, reciclado y disposición final
de los residuos.
Tabla 2. Contenedores incluidos en la etapa 1 del sistema de recogida multicontenedor.
Fracción
Orgánica
Papel
Envases
Vidrio
Resto
Contenedor
Tipo y material
principal
Capacidad
3
(m )
a
Cubo, PEAD
Carga lateral, PEAD
Carga lateral, PEAD
Iglú, PEAD
Carga lateral, PEAD
0,24
3,20
3,20
2,50
3,20
a. Polietileno de alta densidad.
Tabla 3. Tipos de camiones recolectores, circuito de recogida y distancia urbana recorrida en el
sistema de recogida selectiva multicontenedor objeto de estudio.
Fracción
Circuito de
recogida (Km)
Distancia urbana
recorrida (km/ UF)
Camión recolector
Tipo
Orgánica
36
6480
Carga posterior
Capacidad
nominal de caja
3
(m )
18
Papel
Envases
Vidrio
Resto
31
31
31
36
7440
7440
11488
3024
Carga lateral
Carga lateral
Carga superior
Carga lateral
20
20
20
20
2.4. Calidad de los datos
- Nivel local: Los datos de operación e infraestructura del sistema de recogida son obtenidos
de varias fuentes: trabajos de campo de nuestro grupo de investigación [14,15,16,17],
informes de gestión y programas de gestión de residuos [18,19,20], empresas de
contenedores [21, 22, 23], proveedores de camiones de recogida [24, 25].
- Nivel regional: Los datos de procesos generales, tales como la producción de polietileno o
la fabricación de camiones recolectores, son obtenidos de la base de datos Ecoinvent [26].
2.5. Hipótesis y supuestos
- Contenedores e infraestructura: En las localidades del AMB, existen varias modalidades
del sistema de recogida multicontenedor que difieren en el equipamiento empleado, por
ejemplo, camiones de diferente capacidad, contenedores de distinto material. En este
estudio, se elige una modalidad representativa del contexto actual del AMB y se realiza una
evaluación de mejora ambiental considerando el reemplazo de contenedores de polietileno
por contenedores de acero. La vida útil de las infraestructuras se considera de acuerdo a
especificaciones de los fabricantes o estimaciones de los gestores de los sistemas. Los
contenedores de polietileno tienen una vida útil estimada en 7 años y los contenedores
metálicos una vida útil de 10 años.
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- Consumo de combustible en transporte de residuos: El consumo de combustible de los
camiones recolectores se determina con un modelo de transporte realizado en hoja de
cálculo. Para cada fracción de residuos, el modelo determina el consumo de diesel en
función de los siguientes parámetros: cantidad y volumen de residuo a transportar,
capacidad de almacenamiento de contenedores, circuito urbano de recogida, número de
recogidas, capacidad de carga y rendimiento de combustible de cada camión recolector.
- Densidad de las fracciones: En los cálculos de capacidad de transporte por camión, se
considera la densidad que presenta el residuo dentro de la caja del camión recolector luego
de aplicar la compactación. En la tabla 4 se indican las densidades de las fracciones usadas
en este estudio, obtenidas a partir del Programa de Gestión de Residuos elaborado por la
Junta de Residus [27].
Tabla 4. Valores de densidad de las fracciones de residuos dentro de camiones de recogida.
.
3
Fracción
Densidad (Kg/m )
Orgánica
Papel
Envases
Vidrio
Resto
682
250
110
400
428
- Diferencias en categorías de impacto: Al comparar los impactos de las etapas del modelo
multicontenedor, se considera no significativas las diferencias menores al 20 % entre valores
de una misma categoría de impacto. El criterio anterior se asume considerando las fuentes
de incertidumbre que están presenten en el estudio, por ejemplo, datos no disponibles,
hipótesis consideradas.
2.6. Evaluación de impactos
En este estudio se usa la metodología de evaluación de impactos basada en CML Leiden
2000 [28]. Las categorías de impacto potencial consideradas son: agotamiento de recursos
abióticos (ARA), calentamiento global (CG), agotamiento de capa de ozono (ACO), toxicidad
humana (TH), ecotoxicidad en agua fresca (EAF), ecotoxicidad en agua marina (EAM,
ecotoxicidad terrestre (ET), oxidación fotoquímica (OF), acidificación (A) y eutrofización (E).
Para el análisis de impactos se utiliza el programa SimaPro 7.0.2 [29].
3. Resultados
La figura 2 muestra los pesos relativos de las etapas 1 y 2 en el sistema de recogida
multicontenedor estudiado. En la figura 2, el mayor impacto neto es escalado al 100%.
Considerando significativas las diferencias mayores al 20 %, en base a las hipótesis
planteadas, se observa que la etapa contenedores presenta mayor impacto ambiental en las
categorías ecotoxicidad en agua fresca y ecotoxicidad en agua marina. La etapa transporte
urbano da mayor impacto ambiental en 4 categorías: agotamiento de recursos abióticos,
agotamiento de capa de ozono, toxicidad humana y oxidación fotoquímica.
La tabla 5 muestra la contribución del transporte de las fracciones de residuos a los
potenciales impactos en la etapa transporte urbano. Los resultados indican que las
fracciones envases y papel presentan la mayor contribución. En conjunto estas fracciones
representan el 60% de los impactos.
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Contenedores
%
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
ARA
CG
ACO
TH
Transporte urbano
EAF
EAM
ET
OF
A
E
Categoria de impacto
Figura 2. Pesos de las etapa 1 (contenedores) y etapa 2 (transporte urbano) en los potenciales
impactos del sistema de recogida multicontenedor.
Tabla 5. Contribución del transporte de fracciones de residuos a los potenciales impactos de la etapa
transporte urbano.
Categoría
de impacto
Contribución transporte fracciones
(%)
orgánica
ARA
CG
ACO
TH
EAF
EAM
ET
OF
A
E
22
22
22
22
22
22
22
22
22
22
papel
29
29
29
29
29
29
29
29
29
29
envases vidrio
5
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
5
5
5
5
5
5
5
5
5
resto
13
13
13
13
13
13
13
13
13
13
La figura 3 muestra los resultados de la evaluación de la opción de mejora al comparar el
sistema de recogida multicontenedor utilizando contenedores de PEAD (escenario base) con
el sistema de recogida usando contenedores de acero en todas las fracciones (escenario de
mejora). El escenario de mejora presenta menor impacto ambiental en todas las categorías
evaluadas con valores entre 14% y 45% inferiores, con excepción de la categoría de
eutrofización, en donde este escenario da mayor impacto. El mayor impacto en eutrofización
se debe principalmente a las cargas del proceso de galvanización de los contenedores
metálicos.
4. Conclusiones
La evaluación ambiental del sistema de recogida selectiva multicontenedor indica que la
etapa contenedores presenta mayor impacto ambiental en dos de las diez categorías de
impacto evaluadas, mientras a etapa transporte urbano entrega mayor impacto ambiental en
4 categorías.
El análisis de la etapa de transporte urbano muestra que las fracciones envases y papel
presentan la mayor contribución. En conjunto estas fracciones representan el 60% de los
impactos.
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La substitución de los contenedores de PEAD por contenedores metálicos mejora
claramente el perfil ambiental del sistema multicontenedor; disminuyendo los impactos en
todas las categorías evaluadas (reducción entre 14% y 45%) con excepción del potencial de
eutrofización.
%
Escenario base
Escenario de mejora
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
ARA
CG
ACO
TH
EAF
EAM
ET
OF
A
E
Categoria de impacto
Figura 3. Comparación relativa de categorías de impacto del sistema multicontendor utilizando
contenedores de HDPE (escenario base) y del sistema multicontenedor usando contenedores de
acero (escenario de mejora).
5. Referencias
[1] Official Journal (1994) European parliament and council directive 1994/62/EC on
packaging and packaging waste.
[2] Official Journal (2004) European parliament and council directive 2004/62/EC on
modification directive 1994/627/EC packaging and packaging waste.
[3] Official Journal (1999) European council directive 1999/31/EC on the landfill of waste.
[4] Buttol, P., Masoni, P., Bonoli, A., Goldoni, S., Belladonna, V., Cavazzuti, C. (2007) LCA of
integrated MSW management systems: Case study of the Bologna District. Waste
Management 27(8), 1059-1070.
[5] den Boer, J., den Boer, E., Jager, J. (2007) LCA-IWM: A decision support tool for
sustainability assessment of waste management systems. Waste Management 27(8), 10321045.
[6] Morris, J. (2005) Comparative LCAs for curbside recycling versus either landfilling or
incineration with energy recovery. International Journal of Life Cycle Assessment 10(4), 273284.
[7] Muñoz, I., Rieradevall, J., Domenech, X., Mila, L. (2004) LCA application to integrated
waste management planning in Gipuzkoa. International Journal of Life Cycle Assessment 9,
272-280.
[8] Rieradevall, J., Domenech, X., Fullana, P. (1997) Application of life cycle assessment to
landfilling. International Journal of Life Cycle Assessment 2, 141– 4.
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Castellón, 23-24 de julio de 2008.
[9] Villanueva, A., Wenzel, H. (2007) Paper waste – Recycling, incineration or landfilling? A
review of existing life cycle assessments. Waste Management 27(8), S29-S46.
[10] ISO 14040:2006 (E) (2006) Environmental management - Life cycle assessment –
Principles and framework. ISO, International Organization of Standardization, Geneva,
Switzerland.
[11] Alvarez, M. D., Sans, R., Garrido, N., Torres, A. (2007) Factors that affect the quality of
the bio-waste fraction of selectively collected solid waste in Catalonia. Waste Management
28(2), 359-366.
[12] Agència de Residus de Catalunya (2006) Revisió del Programa de Gestió de Residus
Municipals a Catalunya (2001-2006). Departament de Medi Ambient i Habitatge. Generalitat
de Catalunya, Barcelona, España.
[13] Entitat del medi ambient (2006) Segona revisió del Programa metropolità de gestió de
residus 2004-2006. Entitat del medi ambient de l’Àrea metropolitana de Barcelona,
Barcelona, España.
[14] Boya, M., Carrégalol, S., Cruz, E., March, A., Rieradevall, J., Rodoreda, G., Rubio, M.,
Vallvé, V. (2000) La recogida selectiva de residuos de envases en municipios de menos de
20.000 habitantes en Cataluña. Residuos 57, 31-40.
[15] Muñoz, I., Ramírez, A., Bala, A., Gasulla, C., Rieradevall, J., Milá, L., Domènech, X.
(2001) Análisis del ciclo de vida aplicado a la gestión de residuos de papel y cartón en
Cataluña. Residuos 59, 43-48.
[16] Rieradevall, J., Muñoz, I., Domènech, X., Rabella, R., Cucurull, D. (2005) LCA of
different solid waste management systems applied in municipalities of the Barcelona region.
LCM 2005, Innovation by Life Cycle Management, International Conference, Proceedings,
vol. II. Centre per a l'Empresa i el Medi Ambient, Barcelona, España.
[17] Vendrell, R., Rieradevall, J., Domènech, X. (2002) ACV comparativo de la recogida
selectiva utilizando iglú o contenedores de recogida lateral. Residuos 65, 56-61.
[18] Agència de Residus de Catalunya (2005) Informe anual. Departament de Medi Ambient i
Habitatge. Generalitat de Catalunya, Barcelona, España.
[19] Entitat del medi ambient (1998) Programa metropolità de gestió de residus Municipals.
Entitat del medi ambient de l’Àrea metropolitana de Barcelona, Barcelona, España.
[20] Entitat del medi ambient (2006) Dades Ambientals Metropolitanes 2005. Entitat del medi
ambient de l’Àrea metropolitana de Barcelona, Barcelona, España.
[21] Alquienvas (2008) Alquienvas S.L. Disponible en: < http://www.alquienvas.com/index1.asp >.
[22] Contenur (2008) Disponible en: < http://www.contenur.com/es/ >.
[23] Ros Roca (2008) Ros Roca S.A. Disponible en:< http://www.rosroca.com/es>.
[24] OMB (2008) OMB International. Disponible :<http://www.ombinternational.com//home/.html.>
[25] SITA ( 2008) SITA S.A. Disponible en: < http://www.sita-sa.es/index.html >.
I Simposio Iberoamericano de Ingeniería de Residuos
Castellón, 23-24 de julio de 2008.
[26] Frischknecht, R., Rebitzer, G. (2005) The ecoinvent database system: a comprehensive
web-based LCA database. Journal of Cleaner Production 13(13-14), 1337-1343
[27] Junta de Residus (2001) Programa de gestió de residus Municipals de Catalunya (20012006). Departament de Medi Ambient. Generalitat de Catalunya, Barcelona, España
[28] Guinée, J., Gorree, M., Heijungs, R., Huppes, G., Kleijn, R., de Koning, A., van Oers, L.,
Sleeswijk, A. W., Suh, S., de Haes, H. A. U., de Briujn, H., van Duin, R., Huigbregts, M. A. J.,
Lindeijer, E., Roorda, A. A. H., van der Ven, B.L., Weidema, B. P. (2001) Life cycle
assessment; An operational guide to the ISO standars; Part 1 and 2. Ministry of Housing,
Spatial Planning and Environment (VROM) and Centre of Environmental Science (CML),
Den Haag and Leiden, The Netherlands
[29] PRé Consultants (2006) SimaPro software version 7.0.2. PRé Consultants bv.
Amersfoort, The Netherlands
Agradecimientos
- Al Proyecto numero 2005 SGR 007DURSI, SosteniPrA. DURSI (Generalitat de Catalunya)
- A Fundación Carolina del Ministerio de Asuntos Exteriores y de Cooperación de España y
al Ministerio de Planificación del Gobierno de Chile por las becas doctorales de Alfredo
Iriarte.