Nuestras comunas y Los Residuos Sólidos Domiciliarios

Nuestras comunas y Los Residuos Sólidos Domiciliarios
RSD Alternativa Energética Limpia, Ahorro de Recursos
municipales, Fuente de Trabajo y no menos Importante
Mitigación del Cambio Climático y Medio Ambiente
Los desechos son desperdicios o sobrantes de las actividades
humanas. Se clasifican en gases, líquidos y sólidos; y por su origen,
en orgánicos e inorgánicos. En los últimos años las naciones del
mundo industrializado han cuadriplicado su producción de desechos
domésticos, incrementándose esta cifra en un dos o en un tres por
ciento por año. El volumen de producción de desechos es
inversamente proporcional al nivel de desarrollo del país que se trate.
Diariamente consumimos y tiramos a la basura gran cantidad de
productos de corta duración. Se estima que los envases de los
productos representan el 35 al 40% de la basura doméstica, siendo
nocivos para el medio ambiente y además encarecen el producto.
Una vez puesta la tapa en el cesto de basura, se olvida el problema; a
partir de ahí es asunto de los municipios. Estos tienen varias
posibilidades: arrojar la basura en vertederos (solución económica
pero peligrosa); incinerarla mediante la gasificación por plasma; o
separarla en plantas de tratamiento para reciclar una parte y convertir
en abono y energía los residuos orgánicos mediante la biodigestión.
Esta sería una solución mucho más ecológica. El destino final de la
basura es administrada por el municipio, quien la confina al
denominado "Relleno Sanitario"
La problemática originada por la gestión inadecuada de los residuos
sólidos se está agravando en prácticamente todas las ciudades del
país. En la mayoría de los municipios el servicio de recolección y
disposición de los residuos sólidos es deficiente. Esto da origen a una
serie de problemas de salud pública. La inadecuada disposición de
los residuos es fuente de proliferación de fauna nociva (ratas,
moscas, cucarachas, mosquitos, etc.), la cual puede transmitir
enfermedades infecciosas, también pueden generar gases, humos y
polvos que contribuyen a la contaminación atmosférica, las napas
acuíferas por la percolación de sus líquidos lixiviados en el subsuelo.
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El problema está creciendo, ya que la generación de residuos percápita está aumentando, hasta superar un kilogramo por habitante/día
en las grandes ciudades. Por otro lado, no existen suficientes lugares
que puedan albergar con seguridad esos residuos producto de una
mala gestión de la basura junto con una falta de conciencia ciudadana,
se producen micro basurales en distintas zonas de su propia comuna y
algunos vertederos clandestinos. Además algunas veces es quemada
produciendo problemas de contaminación.
El óxido de mercurio de una pila liberado a un curso de agua puede
contaminar a dos millones de litros de agua.
Actualmente se recicla sólo el diez por ciento de los residuos. Muchos
demoran siglos en descomponerse: En condiciones óptimas, por
ejemplo, los desechos orgánicos demoran de tres semanas a cuatro
meses; el papel, tres semanas a dos meses; una estaca de madera
pintada, doce a quince años; un envase de lata, diez a cien años; un
envase de aluminio, 350 a 400 años; materiales de plástico, quinientos
años; mientras el vidrio no tiene un tiempo definido.
Sin duda el reciclaje ahorra energía, recursos naturales y reduce la
contaminación, y el volumen de basura acumulada. En papeles y
cartones se ahorra el 62% de energía y el 86% de agua. Una tonelada
de papel evita cortar catorce árboles y disminuye la contaminación,
ya que el papel reciclado no utiliza sustancias químicas.
El reciclaje de vidrio disminuye en 20% la contaminación del aire y en
50% la contaminación atmosférica. El plástico, que se degrada muy
lentamente, también puede ser reciclado, ahorrando materia prima
(petróleo y energía) y disminuyendo la contaminación del agua, ya que
también la fabricación de plástico utiliza productos químicos. Una
tonelada de aluminio necesita entre cuatro a seis toneladas de
petróleo. Reciclado ocupa 92% menos de energía y disminuye la
contaminación atmosférica en 95%.
La basura es todo aquello considerado como desecho y que se
necesita eliminar, se le considera sin valor, repugnante e indeseable
por lo cual normalmente se le incinera o se le coloca en lugares
predestinados para la recolección para ser canalizada a vertederos,
rellenos sanitarios u otro lugar.
Normalmente, cuando arrojas algo que no te sirve, va a parar al tarro
de basura. Luego pasa el camión recolector, vacía el tarro y ya no
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vuelves a saber de ella. ¿Se acabó el problema? ¿Desaparece la
basura? Entonces ¿Qué hacemos con la basura?
Uno de los grandes problemas ambientales de la actualidad es
el de la basura; o mejor dicho, qué hacer con ella, ya que el
ritmo y velocidad de producción de desperdicios supera al de
su degradación.
En el camino de hallar una solución al problema de la basura y
simultáneamente producir energía limpia renovable y fertilizantes,
dos puntos clave para acceder a un mundo sustentable se llega a
la convicción que La fermentación anaeróbica es una de las más
potentes del mundo biológico ya que destruye la materia orgánica
casi en un ciento por ciento, ello ocurre en un recipiente o
contenedor cerrado herméticamente, llamado Biodigestor o
Reactor.
BIODIGESTORES, LA OTRA SOLUCIÓN A LA BASURA
Un biodigestor es un sistema natural y ecológico que aprovecha
la digestión anaeróbica (en ausencia de oxígeno) de las bacterias
para transformar la materia orgánica en biogás y fertilizantes.
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Un biodigestor es, un contenedor cerrado, hermético e impermeable
(llamado reactor), dentro del cual se deposita el material orgánico a
fermentar
- Desechos Animales: Estiércoles, cama de guanos de aves, desechos
alimenticios, orina, etc.
- Residuos Agrícolas: Semillas, pajas, rastrojos distintos cultivos , etc.
- Desechos de Rastros: Sangre, carne, desechos de pescado, etc.
- Residuos Agroindustriales: Aserrín, desechos de tabaco, cascarilla
de arroz, desechos de frutas y vegetales.
- Residuos Forestales: Ramas, hojas, cortezas, etc.
En resumen todos los desechos vegetales y animales o sea materia
orgánica diluida en determinada solución de agua para que a través de
la fermentación anaerobia se produzca gas metano y fertilizantes
orgánicos ricos en nitrógeno, hierro, fósforo, magnesio y potasio, y
además, se disminuya el potencial contaminante de la materia orgánica
en descomposición.
El fenómeno de biodigestión ocurre porque existe un grupo de
microorganismos bacterianos anaeróbicos presentes en el material
fecal que, al actuar sobre los desechos orgánicos de origen vegetal y
animal, producen una mezcla de gases con alto contenido de metano
(CH4) llamada biogás, que es utilizado como combustible. Como
resultado de este proceso genera residuos, efluentes con un alto
grado de concentración de nutrientes y materia orgánica (ideales como
fertilizantes , abono estabilizado similar al Humus) que pueden ser
aplicados frescos, pues el tratamiento anaerobio elimina los malos
olores y la proliferación de moscas y vectores.
Porque es importante trabajar en un proyecto como este?
Hay tres motivos fundamentales, Uno es la protección del medio
ambiente ya que la fermentación anaeróbica deja como residuo un
producto libre de olor, vectores y patógenos y es un excelente abono
para la tierra, efluentes ricos en minerales como hierro, fosforo,
magnesio, potasio, nitrógeno necesario para las plantas y cultivos, por
otro lado al producirse el biogás este puede ser utilizado como
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combustible renovable. El otro motivo muy importante por cierto es el
económico atreves de este proceso podemos producir el gas para
energía térmica y eléctrica, autoabastecernos, calefacción, cocinar,
proporcionarnos luz y electricidad, y fertilizantes orgánicos para
mejorar tierras degradadas, y no hay que olvidar el excelente abono
que una vez secado puede envasarse y venderse, y puede generar
significativos ahorros.
y el Tercer motivo es mejorar la calidad de vida de la gente en un
ambiente libre de contaminación, patógenos y enfermedades
provocadas por los Basura Domiciliaria e Industrial que genera la
sociedad, entorno en el que el ser humano se desarrolla desde que
nace.
En el proceso de la Biodigestión la flora bacteriana contenida en el
propio estiércol comienzan a digerir la materia orgánica. En esta
primera etapa se produce una fase de hidrólisis y fermentación,
posteriormente una acetogénesis y finalmente la metanogénesis en
la que se produce metano. El producto gaseoso llamado biogás,
realmente tiene otros gases en su composición como son dióxido de
carbono (20-40%), nitrógeno molecular (2-3%) y trazas de ácido
sulfhídrico (0,5-2%), siendo el metano el más abundante con un
60-80%
Etapas de la digestión anaeróbica
1.- Materia orgánica compleja
2.- Hidrólisis y fermentación
3.- Fase ácida
4.- Fase metano génica
1.- Materia orgánica compleja: Son todos los residuos orgánicos y
biomasa, restos de comida, estiércol, hojas secas, etc triturados en
una solución de agua. Estos residuos están formados por moléculas
complejas y grandes.
2.- Hidrólisis y fermentación: En la primera etapa esas moléculas
grandes de materia orgánica son atacadas por unas bacterias y
enzimas que las fraccionan en partes más chicas y solubles en
presencia de oxigeno hasta agotarse.
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3.- Fase ácida: Esas partes más pequeñas y solubles se combinan y
en gran parte forman un ácido parecido al vinagre que se llama
acético.
4.- Fase metanogénica: ese ácido del que hablábamos tiene una
formula química CH3COOH, y por acción de otras bacterias pierde un
carbono y se genera una molécula de CO2 y otra de CH4 producto
que se llama metano y es el principal componente del BIOGAS.
1 metro cúbico de biogás equivale a ½ metro cúbico de gas
natural, es decir, 5 kw/h.
Factores y condiciones a tener en cuenta en la digestión
anaeróbica
Para que las fases de la fermentación se cumplan hay que cuidar
algunos detalles y condiciones.
En lo que se refiere al material orgánico que vamos a procesar
tenemos que tener en cuenta la acidez del medio, esto puede
controlarse midiendo el pH, con unas cintas que varían su color de
acuerdo al valor del mismo, en el biodigestor debe haber un pH que
no se salga del rango 6.5 - 7.5.. El pH del biodigestor va a variar de
acuerdo a la fase en que se encuentre (recordar que hay una fase
ácida) pero debe mantenerse siempre en valores que entren dentro
del rango antes mencionado. Si el pH se sale de esos valores el
biodigestor no funcionará correctamente (producirá poco metano)
entonces agregar cal, 500 mgrs por litro de líquido en el reactor.
Otro de los factores que se deben considerar es una relación entre el
Carbono y el Nitrógeno o sea biomasa-carbono y nitrógeno –
estiércoles, guanos o purines que debe ser de alrededor de 30%, que
quiere decir esto? Hay residuos como el guano de pollo que tienen
mucho nitrógeno por lo tanto si vamos a alimentar el biodigestor con
este tipo de residuo deberemos agregarle algún otro residuo que sea
muy rico en carbono como por ejemplo paja de trigo u hojas secas,
para que la mezcla sea adecuada. Estos datos están en tablas y
requieren de algunos cálculos.
Siguiendo en lo referido al material orgánico a degradar tenemos que
tener presente que los desechos deben estar en medio acuoso en una
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relación 90% agua 10% material seco, esto significa que si
alimentamos con estiércol de vaca que tiene de por si una humedad
del 80 % tendremos que agregarle menos agua que si alimentamos
con sorgo que prácticamente no tiene humedad.
El factor exterior más importante es la Temperatura, la fermentación
anaeróbica puede producirse entre los 10 y 40 º C. solo que en
distintas velocidades, cuanto más alta es la temperatura más rápida es
la fermentación y por lo tanto la producción de biogás y fertilizante. En
zonas frías se recomienda enterrar el biodigestor ya que bajo tierra la
temperatura se torna bastante constante y está alrededor de los 18 ºC.
A esa temperatura la digestión completa se produce alrededor de los
40 días.
Otro factor que mejora la biodigestión es la agitación del preparado.
El Biodigestor y su Tamaño
Ya hemos hablado de que se trata de un contenedor cerrado donde
después de algunos días de residencia se produce la digestión
anaeróbica de los residuos orgánicos.
Tamaño de los Reactores
El primer paso para calcularlo es conocer la cantidad de material
orgánico del que vamos a disponer para alimentarlo, sabiendo
esto y que humedad tiene ese residuo (está en una tabla)
podremos saber que carga tendrá diariamente el biodigestor. Por
ejemplo en una parcela se dispone diariamente de 100Kg de
estiércol de vaca que tiene un 80% de humedad. El preparado
para alimentar el biodigestor debe tener un máximo del 10% de
material seco por lo tanto le deberemos agregar a los 100 Kg de
estiércol 100 litros más de agua que dejaran a la solución al 10%.
En este ejemplo podemos darle una carga diaria de 200 litros
según vimos, y si el proceso de digestión se completa
aproximadamente a los 40 días, la capacidad del biodigestor
deberá ser 200 x 40 = 8.000 litros
En nuestro caso como es una maqueta demostrativa tenemos que
hacer el cálculo inverso, la capacidad del BD es de 200 litros por
tanto 200/40= 5 , a nuestra maqueta debemos suministrar a diario
5 litros del preparado al 10%. Si lo alimentamos con estiércol
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vacuno 2,5 Kg de estiércol y 2,5 litros de agua, si lo alimentamos
con sorgo 0,5 Kg de sorgo y 4,5 litros de agua.
Diseño de los biodigestores
Los biodigestores han de ser diseñados de acuerdo a su finalidad, a la
disposición de materia orgánica y a la temperatura a la que van a
trabajar. Un biodigestor puede ser diseñado para eliminar todo el
estiércol producido en una granja de cerdos por ejemplo, o bien como
herramientas de saneamiento básico en un colegio. Otro objetivo sería
el de proveer de biogás para combustión en una cocina a una
familia,. Como se comentó anteriormente, el fertilizante líquido
obtenido es muy preciado, y un biodigestor diseñado para tal fin ha de
permitir que la materia prima esté mayor tiempo en el interior de la
cámara hermética así como reducir la mezcla con agua a 1:3.
La temperatura ambiente en que va a trabajar el biodigestor indica el
tiempo de retención necesario para que las bacterias puedan digerir la
materia. En ambientes de 30 °C. se requieren unos 10 días, a 20 °C.
unos 25 y en ambientes de unos 10 °C. de temperatura, se requieren
55 días de tiempo de retención.
Distintos Tipos y materialidad de los biodigestores
Pueden construirse con una variedad de materiales, plástico,
concreto, fibra de vidrio etc, la condición es que sea hermético
Biodigestor tipo INDU
Este modelo
tiene incorporado
el gasómetro
directamente
sobre el propio
biodigestor.
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Biodigestor tipo CHINO
La característica
de este modelo
es que no
posee
gasómetro,
tiene una
bóveda en la
parte superior
donde se
acumula el
biogás.
Biodigestores de desplazamiento horizontal
Este modelo puede tratar residuos cloacales de localidades que no
cuenten con servicios de cloacas, hay un modelo sencillo y económico
que puede fabricarse con una manga de polietileno preferentemente
negro.
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Tablas y datos útiles
Cuanto gas producen los distintos tipos de residuos
Tipo de residuo en Kg fresco
Estiércol de vaca
Estiércol de cerdo
Estiércol de aves
Desechos de huerta
Residuos de comida
Sorgo
Litros de biogás
25-40
50-70
30-55
40-65
75-120
550
Componentes de biogás
Componente
Metano CH4
Dióxido de Carbono CO2
Acido Sulfídrico SH2
Nitrógeno gas N2
Hidrógeno gas H2
Porcentaje
55 - 70
27- 45
<1
0,5 – 3
1–3
Poder Calorífico de distintos combustibles
Combustible
Gas natural
Gas envasado
Leña
Nafta
Kerosene
Biogas
Poder calorífico en Kcal
9300 Kcal/m3
12000 Kcal/Kg
1800-2500 Kcal/Kg
8300 Kcal/l
8900 Kcal/l
5500 Kcal/m3
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Propiedades del residuo orgánico obtenido de un biodigestor
Componente
Nitrógeno
Fósforo
Potasio
Porcentaje
2-7
1-2
0,8 - 1,20
Consumos de biogas en distintos artefactos domésticos
Cocinas
Quemador chico
Quemador grande
Calefones a diafragma
10 litros por minuto
Termotanque
75 litros
Heladeras a reflujo
11 pies cúbicos
180-230 litros/hora
Mas de 360 litros/hora
2400-2600 litros/hora
820 litros/hora
110-196 litros hora
Modificaciones de artefactos domésticos para uso del biogas
Como la presión del biogás es muy inferior a la que tienen el gas
envasado y el natural, deben realizarse algunas modificaciones en la
válvula y a veces en las coronas de los quemadores.
Si necesitamos modificar el orificio de un quemador que se usa con
gas envasado deberemos hacer el siguiente calculo:
Gas envasado
12.000 Kcal/Kg
Biogas
5.500 Kcal/m3
Relación
12.000/5.500 = 2,18 veces
Este cálculo indica que el diámetro de la válvula para gas envasado
debe ser agrandado en 2,18 veces más, es decir que si originalmente
el orificio tenía un diámetro de 1 mm debemos llevarlo a 2,18 mm con
una mecha.
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A veces también es necesario agrandar las hendiduras de la corona
del quemador Todas estas modificaciones es conveniente hacerlas en
la práctica tratando de obtener llamas estables.
Aunque hay disponible en el mercado artefactos diseñados para gas
metano.
Cocinas, calefón, lámparas, generadores de corriente, etc.
. Este otro tipo lleva como complemento otro aparato de igual
tamaño que se llama gasómetro. y consta de dos tambores, el más
chico entra invertido en el más grande que contiene agua hace la
función de sello
hidráulico para que
no se escape el gas.
Este gasómetro
lleva unas guías
laterales para que a
medida que el tambor
invertido se llena de
gas vaya subiendo
ordenadamente.
Tipos y cantidades de residuos para producir 1 M3 de biogás
Contenido
de Agua
(%)
material
A
Estiércol de
Cerdo
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Ratio de
Producción
de Biogás
con
material
seco
(m3/kg)
B
0.25
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Material necesario para
producir 1 M3 de
biogás（kg）
Material seco Material
Fresco
4.00
22.23
Estiércol
Bovino
Estiércol
Gallinaceos
Heces
Humanas
Paja de arroz
Paja de trigo
83
0.19
5.26
30.96
70
0.25
4.00
13.34
80
0.30
3.33
16.67
15
15
0.26
0.27
3.84
3.70
4.53
4.36
Tallos de maíz
18
0.29
3.45
4.21
Césped fresco
76
0.455
2.20
9.17
Los datos siguientes están basados en valores teóricos
EJEMPLO 1: Tomando 100 kg de estiércol de cerdo como ejemplo, de
acuerdo a la tabla anterior
Calculamos:
Cantidad desecho * ( 1- A ) * B -----------→ 100 * (1-82%) * 0.25 = 4.5
m3 biogas
Por tanto, 100 kg de estiércol de cerdo puede producir 4.5 m3 biogas
EJEMPLO 2: Tomando 100 kg de estiércol Bovino como ejemplo, de
acuerdo a la tabla anterior
Calculamos:
Cantidad desecho * ( 1- A ) * B -----------→ 100 * (1-83%) * 0.19 = 3.2
m3 biogas
Por tanto, 100 kg de estiércol de bovino puede producir 3.2 m3
Biogás.
EJEMPLO 3: Tomando 100 kg de Heces Humanas como ejemplo, de
acuerdo a la tabla anterior
Calculamos:
Cantidad desecho * ( 1- A ) * B -----------→ 100 * (1-80%) * 0.30 = 6.0
m3 biogas
Por tanto, 100 kg de estiércol de cerdo puede producir 6.0 m3
biogas.
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Biodigestor del Tipo Puxin
Con la solución de energía por biogás PUXIN de 10 m3 del dibujo
contiguo, se puede conseguir suficiente biogás para la cocina y la
iluminación de 2 familias de 4 personas cada uno.
Ventajas
Los Residuos orgánicos al ser introducidos en el biodigestor son
descompuestos de modo que el ciclo natural se completa y las
basuras orgánicas se convierten en fertilizantes y biogás así se evita
que el gas metano esté expuesto ya que es considerado uno de los
principales componentes del efecto invernadero.
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La utilización de biogás puede sustituir la electricidad, el propano
diesel como fuente energética en la producción de electricidad, calor o
refrigeración.
En el sector rural el biogás puede ser utilizado como combustible en
motores de generación eléctrica para autoconsumo de la parcela para
las bombas de agua. Puede también usarse en calentadores etc.
La producción de biogás es permanente.
La estrategia para la divulgación y diseminación de esta tecnología
que se ha visto más acertada es a través de biodigestores
demostrativos. Esto es, instalar uno o dos biodigestores por
comunidad, en una granja municipal si hay interés de las autoridades o
en granjas o centros educacionales modelos demostrativos a escala,
de forma que los vecinos vean su funcionamiento, manejo y
beneficios. Esta estrategia no es agresiva y se da a conocer una
tecnología socialmente apropiada
Algunos beneficios de esta Tecnología Socialmente Apropiada
-Gastos aseo domiciliario
-Huella de Carbono,
-Tratados libre Comercio,
- Ingreso chile a la OCDE.
- Eliminación de grandes cantidades de estiércol y guanos
- Suspensión de la contaminación de los suelos
- Suspensión de la contaminación de las napas de agua
- Suspensión hasta aprox. 60% del olor en el aire
- Disminución altamente significativa de insectos y roedores
- Alta disminución de enfermedades contraídas por humanos
- Método eficaz en gestión de salud pública, etc.
Propuesta para alcanzar el objetivo deseado
Generar Programa Municipal de Separación de Residuos
Para el funcionamiento del Biodigestor, la Municipalidad debe iniciar
un plan con dos iniciativas paralelas, una es generar una Planta de
Separación de Residuos tanto Orgánicos como Inorgánicos y el
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segundo la Recolección Diferenciada de Residuos Sólidos
Domiciliarios. El mismo consiste en la separación por parte de los
ciudadanos, de los residuos en orgánicos e inorgánicos dentro de
cada hogar, para luego ser llevados por el servicio de recolección
municipal a la planta de biodigestion, reciclaje y gasificación por
plasma.
Mientras se educa a la ciudadanía debe haber una planta de
separación de los RSD.
¿Cómo sacar los residuos para ser recolectados?
Lo importante es sacar los residuos por separado en los días y
horarios correspondientes. No se tendrá en cuenta el color de las
bolsas, ya que habrá días especiales para recoger los residuos: Por
ejemplo Lunes, Miércoles y Viernes se recolectarán los ORGANICOS;
mientras que los Martes y Jueves se recogerán los INORGANICOS.
Esto evitará la compra y el uso de bolsas plásticas que contaminan el
medio ambiente, debido a su falta de biodegradación.
En el caso que los recolectores observen que los residuos han sido
mal diferenciados, dicha bolsa no se retirará de su domicilio, porque
afectará a aquellos que se estén recogiendo.
¿Cuáles son los residuos orgánicos (húmedos) y los inorgánicos
(secos)?
Los ORGÁNICOS son los restos de comida y de jardinería, aquellos
que se descomponen a corto plazo.
Los INORGÁNICOS son los plásticos, los metales, cartones, vidrios,
maderas, etc. Aquellos que entran en estado de descomposición a
mediano y largo plazo y que, por lo tanto, se pueden reciclar.
También existen en los domicilios otros tipos de residuos: los
peligrosos (restos de vendas, curaciones, remedios, insecticidas,
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tinturas, etc.). Es conveniente disponer en bolsa aparte estos residuos,
junto con los inorgánicos.
Sistema de las 3 R
Esta campaña se enmarca dentro del sistema conocido como las 3 R:
REDUCIR el consumo innecesario de productos. Implica un cambio de
conducta que nos comprometa a disminuir la cantidad de residuos que
producimos.
RE-UTILIZAR o RE-USAR los elementos la mayor cantidad de veces
antes de desecharlos, planteando además el uso variado de un mismo
elemento….. y
RECICLAR los materiales que así lo permitan para que vuelvan a
integrarse al consumo. Permite que un elemento en desuso sea
nuevamente útil mediante un proceso industrial o natural.
El éxito de este objetivo puede satisfacer múltiples necesidades
socioeconómicas de la comunidad definidas de común acuerdo
comunidad – municipio.
Mediante la gestión de los RSD a través de la biodigestion y la
obtención de gas metano y la gasificación por plasma como vectores
energéticos complementarios son una fuente más de energías
limpias renovables no convencionales.
Rodrigo Sánchez Villalobos
Alcalde de La Ligua.
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