Nuestras comunas y Los Residuos Sólidos Domiciliarios

Transcripción

1 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. 1

2 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 2

3 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. 3

4 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 4

5 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. 5

6 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 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 6

7 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 = 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 7

8 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. 8

9 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. 9

10 Tablas y datos útiles Cuanto gas producen los distintos tipos de residuos Tipo de residuo en Kg fresco Litros de biogás Estiércol de vaca Estiércol de cerdo Estiércol de aves Desechos de huerta Residuos de comida Sorgo 550 Componentes de biogás Componente Porcentaje Metano CH Dióxido de Carbono CO Acido Sulfídrico SH2 < 1 Nitrógeno gas N2 0,5 3 Hidrógeno gas H2 1 3 Poder Calorífico de distintos combustibles Combustible Gas natural Gas envasado Leña Nafta Kerosene Biogas Poder calorífico en Kcal 9300 Kcal/m Kcal/Kg Kcal/Kg 8300 Kcal/l 8900 Kcal/l 5500 Kcal/m3 10

11 Propiedades del residuo orgánico obtenido de un biodigestor Componente Porcentaje Nitrógeno 2-7 Fósforo 1-2 Potasio 0,8-1,20 Consumos de biogas en distintos artefactos domésticos Cocinas Quemador chico litros/hora Quemador grande Mas de 360 litros/hora Calefones a diafragma 10 litros por minuto litros/hora Termotanque 75 litros 820 litros/hora Heladeras a reflujo 11 pies cúbicos 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 Kcal/Kg Biogas Kcal/m3 Relación /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. 11

12 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 material Estiércol de Cerdo Contenido de Agua (%) Ratio de Producción de Biogás con material seco (m3/kg) Material necesario para producir 1 M3 de biogás(kg) A B Material seco Material Fresco

13 Estiércol Bovino Estiércol Gallinaceos Heces Humanas Paja de arroz Paja de trigo Tallos de maíz Césped fresco 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 * (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 * (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 * (1-80%) * 0.30 = 6.0 m3 biogas Por tanto, 100 kg de estiércol de cerdo puede producir 6.0 m3 biogas. 13

14 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. 14

15 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 15

16 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, 16

17 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. 17