1 RELLENOS SANITARIOS. 1.1 Residuos Sólidos Urbanos (RSU)

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1 1 RELLENOS SANITARIOS 1.1 Residuos Sólidos Urbanos (RSU) Definición Los residuos sólidos urbanos (RSU) son generados cuando los materiales utilizados por el hombre cumplen con su vida útil, pierden su valor y dejan de ser necesarios para él, es decir, se convierten en basura. Estos residuos provienen de las diferentes actividades realizadas en hogares, comercios, industrias (pequeña industria y artesanías) y actividades institucionales (oficinas públicas, escuelas, colegios y universidades). Por lo general, las autoridades municipales son las encargadas del manejo de los residuos sólidos, una tarea que se vuelve complicada por el acelerado crecimiento de la población, el desarrollo industrial, los cambios en los hábitos de consumo, el uso excesivo de envases, empaques y materiales desechables (Jaramillo, 2002). Son considerados RSU a los materiales utilizados en actividades domesticas que son eliminados o desechados en las casas habitación, estos materiales provienen de productos consumidos y de sus envases, empaques o embalajes. Aquí también se incluyen residuos cuyas características son semejantes a las domiciliarias, provenientes de actividades como establecimientos, vías y lugares públicos (NORMA Oficial Mexicana NOM- 083-SEMARNAT-2003) Composición de los residuos sólidos urbanos (RSU) La composición de los residuos sólidos urbanos depende principalmente de la actividad que los origine. Del 50% al 70% del total de los residuos están formados por residuos domiciliarios; desperdicios de

2 cocina, papeles, cartón, plásticos, vidrio, metales, textiles, residuos de jardín, tierra, entre otros. Los residuos comerciales; papel, cartón, plástico, madera, residuos de comida, vidrio, metales, residuos especiales y peligrosos, constituyen del 10% al 20% del total. De igual manera del 5% al 15% están integrados por residuos institucionales; semejantes al comercial. En tanto, los residuos industriales (pequeña industria y artesanías); residuos de procesos industriales, materiales de chatarra, incluyendo residuos de comida, cenizas, demolición, construcción, residuos peligrosos, entre otros, forman del 5% al 30% del total. Además, el barrido de vías y áreas públicas; residuos que arrojan los peatones, tierra, hojas y excrementos, constituyen un 10% al 20% del total de los residuos sólidos urbanos (Figura 1) (Jaramillo, 2002). Figura 1. Composición de los residuos sólidos urbanos (RSU) Imagen obtenida de: (SEMARNAT, 2008). En México la composición de los RSU cambia de manera importante

3 con el paso del tiempo. Esto debido a la variación en el consumo de productos que ha tenido la población. También se ha encontrado una relación entre la composición de residuos sólidos y las condiciones económicas de los países. En los países cuyos habitantes cuentan con bajo ingreso económico se generan menos residuos y sus componentes predominantes son residuos orgánicos. Por ejemplo, en México en la década de los años 50 el porcentaje de los residuos orgánicos en la basura oscilaba entre 65 y 70% de su volumen, mientras que para el 2007, esta cifra se redujo al 50% (SEMARNAT, 2008). 1.2 Características de los Rellenos Sanitarios El progreso de todo asentamiento urbano trae como consecuencia el aumento en la producción de residuos sólidos, y es muy común que estos desechos no terminen en sitios de disposición final. Esto se manifiesta en la falta de limpieza de sitios públicos, calles y carreteras, la descarga de residuos en ríos, bosques o en botaderos improvisados. Todo ello afecta la salud pública, aumenta la contaminación de recursos naturales y deteriora la calidad de vida de la población. Por esto, surge la necesidad de buscar soluciones adecuadas para el manejo y disposición final de los RSU (Arvizu, J., Huacuz, J., 2003). La explosión demográfica, el cambio de las actividades productivas y el aumento en la demanda de servicio, han sobrepasado la capacidad del medio ambiente para hacer frente a la cantidad de residuos que genera la humanidad; por lo que se emplean sistemas integrales para el manejo de residuos adecuándose a las necesidades de cada localidad. Para regular la disposición final de los residuos sólidos urbanos, se emplean sitios cuya ubicación, diseño, construcción, operación, clausura, monitoreo y obras complementarias, garanticen la protección al medio ambiente, el equilibrio ecológico y los recursos naturales (NORMA Oficial Mexicana NOM-083-

4 SEMARNAT-2003). Se entiende como disposición final a la acción de depositar o confinar permanentemente residuos en sitios e instalaciones cuyas características permitan prevenir su liberación al ambiente y las consecuentes afectaciones a la salud de la población y a los ecosistemas y sus elementos (Ley federal para la prevención y gestión integral de los residuos, 2003). El relleno sanitario es una de las técnicas que se usan en la actualidad para la disposición final de residuos sólidos urbanos, no perjudica a la salud o seguridad pública y es de bajo impacto medioambiental. Es una técnica que emplea principios de ingeniería, donde diariamente los residuos sólidos se mezclan, se esparcen en capas delgadas, se compactan y sepultan bajo una capa de tierra o espuma plástica. El relleno sanitario es en esencia una excavación en el suelo recubierta con un revestimiento impermeable con plástico o arcilla, que reduce infiltraciones al subsuelo, sobre la cual se colocan y se distribuyen los residuos urbanos (Jaramillo, 2002; Tyler, 1994). Dependiendo de la cantidad de residuos sólidos urbanos que se generen, es el tipo de relleno sanitario que se utiliza (Tabla 1). Para lugares donde se generan más de 40 toneladas diarias se utilizan rellenos sanitarios mecanizados. En estos se utiliza maquinaria pesada para el manejo de los residuos (retroexcavadoras, buldozer, volteos, entre otros), se manejan grandes cantidades de residuos, lo cual exige un cuidado especial en el diseño y manejo del sitio. En los rellenos que manejan de 16 a 40 toneladas de residuos, llamados rellenos semimecanizados, se utiliza maquinaria para apoyar al trabajo manual, como un tractor agrícola por su versatilidad para acoplarle diferentes instrumentos, por ejemplo, un rodillo que brinda el apoyo necesario para una buena compactación. Cuando la cantidad de residuos no supera las 15 toneladas diarias, se emplea una cuadrilla de hombres con herramientas para compactar y confinar los residuos, se considera a este un

5 relleno sanitario manual (Jaramillo, 2002). Sin importar cual sea el tamaño del relleno sanitario, la eficiencia para tratar y manejar la basura debe de ser la misma. Tabla 1. Tipos de relleno sanitario y cantidad de residuos sólidos urbanos (RSU) generados. Tipo de relleno RSU Ingresados Tipo de sanitario (ton/día) Municipio Mecanizado >40 Urbano Semimecanizados 16 a 40 Urbano y Semirural Manual 15 o menor Rural.Fuente: (Jaramillo, 2002). Para la construcción y la correcta operación de un relleno sanitario es esencial tomar en cuenta las características del terreno, como lo son el tipo de suelo y la profundidad del nivel freático, para evitar la contaminación de los mantos acuíferos por lixiviados. Los métodos elementales de construcción son el método de trincheras o zanjas y el método de áreas (Jaramillo, 2002). El método de trincheras o zanjas consiste en cavar varias zanjas o trincheras, en las cuales se deposita la basura para después cubrirla con tierra de la misma excavación. En este método se requiere un buen sistema de drenaje, para que no haya acumulación de líquidos en los periodos de lluvia. El método no se puede utilizar en zonas donde haya mantos acuíferos muy próximos a la superficie, por riesgo de contaminarlos, o en terrenos excesivamente rocosos, por la dificultad de excavación (Figura 2) (Jaramillo, 2002).

6 Figura 2. Construcción de rellenos sanitarios por el método de zanjas. Imagen obtenida de: fotos-y-videos/fotos/infograf-a-c-mo-contamina-un.jpg). El método de áreas se utiliza principalmente en terrenos planos, donde los mantos freáticos están muy cercanos a la superficie. Este método exige una ligera elevación del terreno para la construcción de los rellenos sanitarios. También se pueden emplear depresiones naturales o canteras abandonadas de poca profundidad. El material de cobertura que se maneja en estos casos se extrae de terrenos cercanos, para evitar costos elevados por manejo de acarreo. La construcción de las celdas de residuos, espacios donde se va confinando un cierto volumen de basura, debe de iniciarse desde el fondo del terreno, procurando conservar una pendiente del talud de

7 18 a 27 grados, para evitar deslizamientos y lograr una mayor estabilidad. A medida que se eleva el relleno las celdas se extienden, se apisonan y se recubren diariamente con capas de tierra, como parte de su manejo y correcta operación (Figura 3) (Jaramillo, 2002). Figura 3. Relleno sanitario por el método de áreas. Imagen obtenida de: También se pueden combinar ambos métodos, el de trincheras o zanjas y el de áreas, para crear un relleno sanitario híbrido. Esto es posible gracias a que tienen técnicas similares de operación, al combinarlos se obtienen mejores resultados, se aprovecha mejor el terreno y el material de cobertura (Figura 4) (Jaramillo, 2002). El costo de los rellenos sanitarios es moderado y en algunos casos se pueden manejar grandes volúmenes de residuos. Estas instalaciones son consideradas obras de saneamiento básico y operan como tal. El buen

8 funcionamiento del relleno se basa en utilizar un suelo adecuado que asegure el buen diseño del relleno, optimizando con esto su operación y control (Jaramillo, 2002; Tyler, 1994). Figura 4. Combinación de los métodos de áreas y de trincheras o zanjas para la construcción del relleno sanitario. Los rellenos sanitarios se diseñan para reducir al máximo la contaminación atmosférica, del subsuelo y de los mantos acuíferos. Al depositarse los residuos en los rellenos, éstos comienzan a descomponerse mediante una serie de procesos químicos complejos. Los productos principales de la descomposición son los líquidos lixiviados y los gases. Tanto los líquidos como los gases pueden afectar la salud de la población de los alrededores (Tyler, 1994).

9 La descomposición natural de la basura, en el interior del relleno, forma líquidos putrefactos y de mal olor, llamados lixiviados o líquidos percolados (líquidos que se forman por arrastre o filtración de los materiales). El agua de lluvias que cae al relleno sanitario al mezclarse con estos líquidos provoca un aumento en el volumen de los lixiviados. De esta manera el agua de lluvia participa formando suspensiones, las cuales pueden contaminar el subsuelo y mantos acuíferos cercanos al relleno sanitario. Esto provoca el deterioro de la calidad del agua, lo que puede representar un riesgo para la salud humana y organismos que entren en contacto con este vital líquido (SEMARNAT, 2008). Para impedir que el lixiviado se transmine al subsuelo y se mezcle con los mantos freáticos el fondo del relleno está cubierto con una membrana impermeable. Esta membrana impermeable se compone por varias capas de arcilla, plástico grueso y una membrana de asfalto. Los líquidos lixiviados se acumulan en el fondo del relleno, desde donde son bombeados a tanques de almacenamiento y después a plantas tratadoras de agua. Cuando el relleno alcanza su máxima capacidad se cubre con arcilla, arena, grava y mantillo, para evitar entrada directa de lluvia. Por último, se colocan pozos alrededor del relleno para monitorear que no exista filtración de lixiviados (Tyler, 1994). La fermentación anaerobia de la materia orgánica de los rellenos sanitarios genera gases que constituyen un problema difícil de resolver. La acción de microorganismos como bacterias degradan los residuos orgánicos mediante procesos biológicos, emitiendo metano, otros gases, y otras sustancias químicas. Los gases contaminan el aire, afectando directamente a la población aledaña, y contribuyen al calentamiento global. Esta producción de gases depende directamente de la cantidad de residuos que participen en la fermentación al igual que el tiempo de emisión a la atmósfera (Tyler, 1994). 1.3 Biogás

10 1.3.1 Definición El biogás es una mezcla de gases, metano (CH 4 ) y dióxido de carbono (CO 2 ), principalmente. Es generado por la descomposición de los residuos orgánicos, en rellenos sanitarios, en condiciones anaeróbicas. El metano producido por bacterias es el último eslabón en una cadena de microorganismos que degradan material orgánico y devuelven los productos de la descomposición al medio ambiente. Este proceso que genera biogás es una fuente de energía renovable (Colmenares, W., Santos, K., 2007). El biogás de los rellenos sanitarios, cuando es emitido al ambiente, causa o contribuye significativamente a la contaminación del aire. Algunos de los contaminantes contenidos en este gas (hidrogeno sulfúrico (H 2 S), mercaptano, entre otros) pueden ser tóxicos, o, tienen olores desagradables aun en cantidades mínimas, pueden causar daños a la salud y al medio ambiente. Por ejemplo, el metano emitido en los rellenos sanitarios es un gas de efecto invernadero que contribuye al cambio climático mundial (Stege, G.,Davila J.; 2009, Schmidt, 1999) Composición y Propiedades El biogás es en realidad una mezcla de gases compuesta principalmente de: Metano (CH 4 ): 40-70% del volumen. Dióxido de carbono (CO 2 ): 30-60% del volumen. Otros gases: 1-5% del volumen, incluyendo hidrogeno (H 2 ); 0-1% del volumen, sulfuro de hidrogeno (H 2 S): 0-3% y trazas de vapor de agua (Demirbas, 2008; Colmenares, W., Santos, K. 2007; Schmidt, 1999). El valor calorífico del biogás compuesto aproximadamente por un 55% de metano y 45% de dióxido de carbono tiene un poder calorífico cercano a

11 9.90 kwh/nm 3 (35.6 MJ/Nm Kcal/Kg). Entonces, un metro cúbico de biogás es equivalente a alrededor de medio litro de combustible diesel (Schmidt, 1999). El biogás es menos denso que el aire atmosférico y presenta una temperatura de inflamación de 700ºC. Es más inflamable que el diesel, que tiene una temperatura de inflamación de 350ºC, la gasolina y el propano, que es inflamable a 500ºC. La temperatura de la llama proporcionada por el biogás es de 870ºC (Colmenares, W., Santos, K., 2007). Por lo tanto, puede ser usado como combustible en muchas actividades, sustituyendo a los combustibles fósiles y otras fuentes de energía no renovables.