SISTEMAS DE TRATAMIENTO, RECICLAMIENTO Y DISPOSICION FINAL

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1 SEDESOL SISTEMAS DE TRATAMIENTO, RECICLAMIENTO Y DISPOSICION FINAL Se han publicado un número sorprendente de documentos que abordan tanto de manera superficial como con más profundidad diferentes aspectos de todo lo que comprende el manejo de los residuos sólidos urbanos, en particular lo referente a su tratamiento, a la separación y aprovechamiento de diversos subproductos y a la disposición final de los residuos. También es muy común que en eventos académicos de todo tipo, relacionados con el medio ambiente y su conservación, los expertos discutan sobre este tema, ya sea en forma escrita o hablada y casi siempre se aborda el tema enumerando los diferentes procesos de tratamiento que han sido desarrollados a lo largo de la historia pasando posteriormente a describir cada uno de ellos con algunas variantes, como son incluir únicamente los procedimientos más desarrollados a nivel internacional o bien en el otro extremo presentar verdaderos tratados sobre algún tratamiento en específico, lo cual depende de la especialidad del autor. En la práctica, las autoridades de los Ayuntamientos reciben propuestas de todo tipo para el manejo de los residuos sólidos municipales y se enfrentan a situaciones de desconcierto, o bien en ocasiones realizan inversiones cuantiosas sin obtener los resultados esperados, provocándose el fracaso de los proyectos y el mal uso de sus escasos recursos económicos. En realidad las tecnologías más utilizadas en el mundo para el tratamiento y disposición final de los residuos sólidos municipales son: Relleno Sanitario, Incineración y el Composteo, según datos de la Organización Panamericana de la Salud (OPS-OMS). Sin embargo, es verdad que el relleno sanitario, la incineración y el composteo no son las únicas tecnologías para el tratamiento y disposición de residuos sólidos urbanos, sobre todo si tomamos en cuenta que en las ciudades existen industrias y otras fuentes de residuos sólidos en las cuales hay una mezcla de residuos peligrosos y no peligrosos, los cuales requieren un tratamiento y una disposición final especial y en muchos casos se tiene que recurrir a otro tipo de métodos. 21

2 Capítulo 1. Sistemas de Tratamiento El propósito de este manual es ofrecer información a los Ayuntamientos para facilitar el proceso de selección de la tecnología o tecnologías que resulten más convenientes para las condiciones particulares de cada ciudad o población. 1.1 Residuos Peligrosos y Residuos No Peligrosos Antes de entrar en detalle en la materia objeto de este manual, es conveniente dejar establecido que la legislación y reglamentación ambiental mexicana establece la siguiente separación de los diferentes tipos de residuos sólidos Residuos Sólidos No Peligrosos Los residuos sólidos no Peligrosos, son aquéllos generados en las calles y otras vías públicas; en comercios de productos y servicios; escuelas, oficinas, mercados y en otras fuentes generadoras. Los residuos producidos son papel y cartón, cuero, hueso, vidrio, hule, materiales plásticos, loza y cerámica, metales diversos, trapo, pañales desechables, madera y otros residuos comunes. A este tipo de residuos se les denomina residuos sólidos urbanos, residuos no peligrosos o residuos sólidos municipales y compete a los Ayuntamientos su recolección y disposición final Residuos Sólidos Peligrosos Los residuos sólidos peligrosos, son aquéllos generados en industrias, en hospitales, clínicas médicas y veterinarias, laboratorios de productos biológicos, de enseñanza e investigación, etc., que poseen características de corrosividad, reactividad, explosividad, toxicidad al ambiente, inflamabilidad o son biológico-infecciosos. Se considera a un residuo como peligroso cuando presenta una o más de las características antes citadas, después de haber sido analizadas conforme al criterio denominado CRETIB establecido en la normatividad oficial. Como ejemplos de residuos peligrosos están los lodos y polvos que contienen plomo, cadmio y otros metales pesados de las industrias de beneficiado de metales, galvanoplastia y curtido de pieles, los residuos de los procesos de elaboración de pinturas y de plaguicidas (insecticidas, herbicidas, etc.), residuos de las industrias químico farmacéutica y textil, los residuos radioactivos, etc. La lista completa de los residuos considerados como peligrosos se encuentra publicada en las Normas Oficiales Mexicanas NOM-CRP-001-ECOL/93 y NOM-CRP-002- ECOL/93 (Diario Oficial de la Federación del día 22 de octubre de 1993). El Reglamento de la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente en materia de Residuos Peligrosos establece en el Artículo 8º que el generador deberá dar a sus residuos peligrosos el tratamiento y la disposición final que corresponda de acuerdo con lo dispuesto en el Reglamento y en las Normas Técnicas Ecológicas respectivas; por lo tanto, esto no es obligación de los Ayuntamientos. 22

3 SEDESOL Es recomendable que los Ayuntamientos consulten también la Norma Oficial Mexicana NOM- 087-ECOL/95, la cual establece los requisitos para la separación, envasado, almacenamiento, recolección, transporte, tratamiento y disposición final de los residuos peligrosos biológicoinfecciosos generados en establecimientos que presten atención médica (Diario Oficial de la Federación del día 7 de noviembre de 1995). De la misma manera este tipo de residuos no es de competencia municipal; sin embargo, es importante orientar al personal operativo para que se abstenga de prestar los servicios a los generadores de esta clase de residuos, por los riesgos que conlleva y por ser de carácter federal. En el Cuadro 1.1, se muestran ejemplos de residuos sólidos por su peligrosidad. CUADRO 1.1 EJEMPLOS DE RESIDUOS SÓLIDOS SEGÚN SU PELIGROSIDAD Residuos Sólidos No Peligrosos Papel y cartón Cuero y hueso Vidrio Hule Residuos de alimentos Residuos de jardinería Plásticos Loza y cerámica Metales Trapo Pañales desechables. Corresponde a los ayuntamientos su tratamiento y disposición final Residuos Sólidos Peligrosos Residuos de los procesos químicos de elaboración de productos plásticos pinturas, insecticidas y medicamentos. Residuos de las curtidurías de pieles. Residuos de la galvanoplastia. Residuos radioactivos Lodos de desecho de las plantas de tratamiento de aguas residuales Residuos de asbesto Residuos de hospitales y laboratorios. Corresponde a los generadores su tratamiento y disposición final Las Leyes, Reglamentos y Normas Oficiales Mexicanas en la materia son relativamente recientes y por esta razón aún no se han instrumentado totalmente las medidas para su estricto control, por esta razón es común encontrar aún residuos peligrosos en algunos sitios de disposición final de residuos municipales. Esta práctica, no es la correcta, pues la disposición final de los residuos peligrosos debe hacerse en confinamientos especialmente diseñados y construidos conforme a normas vigentes en la materia, además de contar con la autorización del Instituto Nacional de Ecología, dependiente de la SEMARNAP. Esta situación se complica aún más pues todavía existen algunas deficiencias en las Normas Oficiales Mexicanas y por otra parte, en las principales fuentes de residuos sólidos no peligrosos como son las casas-habitación y los comercios, también se producen residuos peligrosos, aunque en pequeñas cantidades, pero es importante saber esto para efectos de que los Ayuntamientos adopten las medidas pertinentes para prevenir daños al ambiente y a la salud pública ( ver Cuadro 1.2). En este sentido, los reglamentos municipales de limpia pública juegan un papel muy importante pues establecen definiciones, obligaciones, restricciones y sanciones para lograr un control 23

4 Capítulo 1. Sistemas de Tratamiento adecuado de los residuos. Igual importancia revisten las acciones de educación y capacitación ciudadana Supervisión y Vigilancia La vigilancia del cumplimiento de las disposiciones oficiales para el manejo adecuado de los residuos sólidos peligrosos es facultad principal de la Procuraduría Federal de Protección al Ambiente (PROFEPA) y la de los residuos no peligrosos, de las Direcciones de Ecología de cada Entidad Federativa y los Gobiernos Municipales. CUADRO 1.2 RESIDUOS PELIGROSOS GENERADOS EN CASAS-HABITACION; EN CONSULTORIOS MEDICOS Y VETERINARIOS, EN COMERCIOS Y EN CENTROS EDUCATIVOS, DE INVESTIGACION Y DE SALUD Baterías de juguetes y linternas Acumuladores Medicamentos caducos Pinturas, lacas y disolventes Reactivos de fotografía, químicos y biológicos Artículos de limpieza para pisos, hornos y tapetes. Sustancias desinfectantes Lámparas de mercurio Residuos de adhesivos y pegamentos Sustancias protectoras de madera Residuos con sangre y exudados Aceites para automóviles Impermeabilizantes Tratamiento Definición El tratamiento se puede definir como cualquier procedimiento al que se someten los residuos sólidos municipales, mediante el cual se modifican sus características físicas, químicas y/o biológicas para aprovecharlos, estabilizarlos, reducir su volumen o facilitar su manejo y disposición final Objetivos La selección de técnicas específicas de tratamiento para un sistema de limpia pública de cualquier ciudad, depende de las necesidades y condiciones que éste tenga para poder llevarlo a cabo. Los objetivos básicos del tratamiento son los siguientes: Mejorar la eficiencia del sistema de limpia publica en su conjunto. Recuperar materiales aprovechables. Conversión de productos y energía Control de la contaminación ambiental. 24

5 SEDESOL Mejoramiento de la eficiencia del sistema Para mejorar la eficiencia de los sistemas de limpia pública, se dispone de varias técnicas de procesamiento. Por ejemplo, para reducir las necesidades de almacenamiento en fuentes de gran generación, se utiliza la incineración y/o el embalaje. antes de reusar el papel de desecho, generalmente se empaca para reducir las necesidades de espacio para su almacenamiento y transporte. En algunos casos, se embalan los residuos sólidos para reducir los costos de transporte a los sitios de disposición final, se compactan para eficientar el uso del terreno disponible. La selección de las diferentes técnicas de procesamiento para este propósito depende de los componentes que conforman el sistema Recuperación de materiales para reuso. Como un aspecto práctico, los componentes más susceptibles de recuperación son aquéllos para los cuales existen mercados y están presentes en los residuos sólidos municipales en cantidades que justifican su separación. Los Materiales más comunes que pueden recuperarse son: el papel, cartón, plástico, vidrio, metales ferrosos, aluminio y otros metales residuales no ferrosos. Debido a que todos estos materiales pueden ser de suficiente valor econóico para justificar su separación, se ha desarrollado una variedad de técnicas para la separación de cada componente, las cuales se mencionan más adelante Recuperación de productos de conversión y energía. Los residuos orgánico combustibles pueden convertirse en productos intermedios y finalmente en energía para diferentes sistemas de tratamiento, tales como la incineración, la pirólisis, el composteo, la digestión anaerobia entre otros, para ello es necesario que estos residuos, sean separados y acondicionados antes de ser utilizados Control de la contaminación ambiental. La recuperación de materiales y la producción de energía, redunda en primer lugar en una disminución de los residuos sólidos que se generan en las ciudades, disminuyendo los efectos negativos que éstos ejercen sobre el ambiente y la salud de la población. Por otra parte el aprovechamiento de los residuos sólidos, coadyuva ala conservación de los recursos naturales y de evita el impacto ambiental que se ocasiona por la explotación de los mismos. 1.3 Clasificación de los Sistemas de Tratamiento El tratamiento de los residuos sólidos en los países desarrollados, se presenta como una alternativa frente a la disposición final debido: al incremento de los costos de disposición final; por la carencia de sitios adecuados (adquisición y transporte); la oposición de ciertos sectores de la población hacia la forma tradicional de la disposición final; la desconfianza en la seguridad de los sistemas de disposición final, ante la eventualidad de una inundación, terremoto, etc.; la degradación y escasez de los recursos naturales, así como el incremento de los costos de ciertas 25

6 Capítulo 1. Sistemas de Tratamiento materias primas y energéticos necesarios para la fabricación de productos diversos; e interés económico en los materiales factibles de recuperar. En la realidad, los sistemas de tratamiento vienen a formar parte del proceso integral del manejo de los residuos sólidos, permitiendo un eficiente aprovechamiento de los materiales y optimizando los espacios disponibles para la disposición final de los materiales no utilizados Los métodos de tratamiento de los residuos sólidos se pueden clasificar en varias formas. A continuación se citan las principales: a) De acuerdo al tipo de proceso que involucran: Procesos Físicos * Separación (manual o mecanizada) * Trituración * Separación magnética * Compactación Procesos Químicos * Hidrólisis * Oxidación * Vitrificación * Polimerización Procesos Biológicos * Composteo * Digestión Anaerobia Procesos de Destrucción Térmica b) Conforme a los propósitos del tratamiento: Recuperación de Materiales o Productos para Reuso o Reciclaje * Separación (manual o mecanizada) * Vitrificación * Composteo * Pirólisis Recuperación de Energía * Digestión Anaerobia * Incineración * Pirólisis Destrucción de Agentes Infecto-contagiosos * Incineración * Microondas * Esterilización. * Incineración * Pirólisis * Esterilización * Microondas. En los Cuadros 1.3 al 1.6, se muestran, en forma resumida, los métodos más utilizados para el tratamiento y manejo de los residuos sólidos en general. 26

7 SEDESOL CUADRO 1.3 PRINCIPALES METODOS FISICOS USADOS PARA EL TRATAMIENTO DE RESIDUOS SÓLIDOS Separación (manual o mecanizada) Es muy usada para la recuperación de papel, cartón, vidrio, metales y otros productos que son sujetos de comercialización como materias primas para diversas industrias. La separación manual se practica en las fuentes generadoras, en los camiones recolectores de residuos sólidos y en los tiraderos de residuos sólidos que operan a cielo abierto. La separación magnética se utiliza a nivel industrial para separar materiales ferrosos. En Mérida, Yucatán y en la Ciudad de México existen plantas procesadoras de residuos con separación mecanizada. Trituración Es un proceso por medio del cual se reduce el volumen de los residuos para disminuir el costo del transporte. Forma parte del método de tratamiento por microondas de los residuos infecto-contagiosos. Se utiliza en las plantas productoras de composta. En países desarrollados existe la practica de utilizar un sistema de trituración en los rellenos sanitarios, con el propósito de alcanzar una mayor eficiencia en la compactación de los residuos sólidos para ampliar la vida útil de los sitios. Compactación Este método se utiliza principalmente en los rellenos sanitarios para el confinamiento definitivo de los residuos. La compactación se hace con maquinaria pesada en rellenos que disponen más de 40 toneladas por día. El grado de compactación óptima en un relleno sanitario es de kg/m 3. Para ciudades de menos de 50,000 habitantes se puede emplear equipo más sencillo o inclusive puede hacerse la compactación en forma manual. La compactación también se utiliza en los sistemas de recolección y trasferencia de residuos sólidos, con el objeto de bajar los costos en el transporte. CUADRO 1.4 PRINCIPALES PROCESOS QUIMICOS EMPLEADOS PARA EL TRATAMIENTO DE RESIDUOS SOLIDOS Composteo Este método es utilizado para procesar la parte orgánica de los residuos sólidos municipales que, generalmente, representa el 40-60% del volumen total. Consiste en la fermentación controlada y acelerada de los residuos utilizando el contenido microbiano presente. El resultado es un producto estabilizado que se emplea como abono orgánico o mejorador de suelos, sin llegar a nivel de fertilizante. Las primeras plantas de composta producida a partir de residuos sólidos datan de los años 1925 a 1930 en la India y Holanda. Los países que más usan esta tecnología actualmente son España, Francia y Suecia. En México se han instalado aproximadamente 10 plantas industriales de composteo pero no han sido proyectos exitosos debido a problemas de mercado, debido a la falta de estudios técnicos orientados a determinar su viabilidad en la región de interés. Una variante de este proceso es el Vemicompostaje que consiste en producir composta aprovechando la actividad metabólica de la lombriz roja de California. En la actualidad existe experiencia en nuestro país. Digestión Anaerobia Es el proceso natural por medio del cual se degrada la materia orgánica, como en el caso de los rellenos sanitarios. La fermentación ocurre en forma lenta y en ausencia de oxígeno, liberándose un gas que contiene aproximadamente un 60 % de metano, por lo que se puede emplear como una fuente de energía no convencional. Existe también la posibilidad de llevar a cabo este proceso a nivel de planta, utilizando reactores en condiciones controladas, logrando mayores eficiencias en la producción de metano en el menor tiempo posible. 27

8 Capítulo 1. Sistemas de Tratamiento CUADRO 1.5 PRINCIPALES PROCESOS BIOLOGICOS EMPLEADOS PARA EL TRATAMIENTO DE RESIDUOS SOLIDOS Hidrólisis Es un proceso mediante el cual se rompen los enlaces moleculares de los residuos agregando reactivos que pueden ser ácidos, bases, o enzimas. Los productos de la molécula rota pueden ser inocuos o bien requieren ser tratados posteriormente y con más facilidad para reducir su toxicidad. Este método se utiliza para el tratamiento de residuos peligrosos Oxidación Esta tecnología esta basada principalmente en el uso de agentes oxidantes tales como Peróxido de Hidrógeno, Ozono o Hipoclorito de Calcio para oxidar la materia orgánica. La oxidación con aire húmedo (wet air oxidation) es un tratamiento que rompe enlaces presentes en los compuestos orgánicos e inorgánicos oxidables, se realiza a altas temperaturas y presiones y se desarrolló originalmente para tratar lodos residuales. Vitrificación El tratamiento de vitrificación térmica es usado para inmovilizar los componentes peligrosos de los residuos y transformar su comportamiento químico y físico. Se emplea para destruir residuos peligrosos en una cámara de reacción a altas temperaturas y sin oxígeno (termólisis). Los contaminantes se funden junto con la masa vítrea (silicosa). Polimerización La polimerización utiliza catalizadores para convertir monómeros o polímeros de bajo grado en compuestos particulares de alto peso molecular que pueden "encapsular" en su matriz diversos tipos de residuos. CUADRO 1.6 METODOS TERMICOS EMPLEADOS PARA EL TRATAMIENTO DE RESIDUOS SOLIDOS Incineración Es una tecnología compleja y costosa pero efectiva para hacer el tratamiento de los residuos sólidos peligrosos y no peligrosos (municipales). La incineración exige que los residuos tengan un poder calorífico superior a 1,200 KCal/Kg y las plantas incineradoras incluyen los sistemas de recuperación de energía en forma de vapor y electricidad. Este método genera gases contaminantes, por lo que además del costo del sistema, deberá considerarse una inversión adicional para cumplir con los estándares de emisión a la atmósfera. Los países que más emplean esta tecnología son Japón, Suiza, Suecia, Alemania, Francia y Estados Unidos de Norteamérica. También hay plantas incineradoras en Italia, España, Canadá y Gran Bretaña. En el caso de América Latina, la incineración se ha orientado principalmente al control de los residuos biológico infecciosos. Pirólisis Este método se utiliza para el tratamiento de materiales orgánicos con alto valor calorífico como son llantas, aceites, telas y cartón contaminados con aceite, madera, etc. Su nombre científico es termólisis y consiste en la descomposición térmica de la materia en ausencia de aire, transformándola en hidrocarburos limpios y/o carbón. El proceso no genera gases contaminantes. Microondas La tecnología de microondas se emplea en sistemas modernos de tratamiento de los residuos infecto-contagiosos provenientes de hospitales y clínicas. Los residuos son triturados y se les inyecta vapor, después son triturados y expuestos continuamente a microondas. La desinfección se hace al aumentar la temperatura hasta 95 ºC durante 30 minutos. Esterilización Es el proceso típico de tratamiento térmico de los residuos que se realiza empleando calor seco o bien vapor. Se emplea para la desinfección de residuos infecto-contagiosos. 28

9 SEDESOL 1.4. Situación Actual y Tendencias Mundiales Al inicio de este capítulo se dijo que las tecnologías más utilizadas en el mundo para el tratamiento y disposición final de los residuos sólidos urbanos son: el Relleno Sanitario, la Incineración, y el composteo; con la incineración se recupera energía y con el composteo materiales orgánicos y materiales inorgánicos, pues las plantas de composteo están asociadas a la recuperación de vidrio, metales, papel y cartón, etc., y cada vez se amplía más el interés en las ciudades por el reciclamiento de subproductos contenidos en los residuos sólidos. Este último proceso es muy importante pues permite reducir en un 15 a 20% el volumen de residuos que se genera, además de que ésta alternativa de manejo de residuos sólidos representa un ahorro mundial de materias primas y de energía; es decir, la recuperación de papel y cartón usados para convertir estos residuos en pulpa celulósica reutilizable, evita el corte de árboles, de los cuales originalmente se obtuvieron las materias primas para la industria papelera. Además como el proceso original de producción de pulpa celulósica genera contaminación a los ríos, teóricamente también hay una disminución de este efecto nocivo para el medio ambiente. Tal es el caso también de la producción de aluminio que requiere para su elaboración una gran cantidad de energía eléctrica. El reciclamiento del aluminio permite al país ahorrar energía en forma muy importante y destinarla para otras necesidades. La Organización Mundial de la Salud (OMS) señala que la producción promedio de residuos sólidos en América Latina y El Caribe es de 920 gramos por persona al día; esto significa que la producción promedio de residuos sólidos en una ciudad de 100,000 habitantes sea de toneladas diarias y en una de 500,000 personas de 460 toneladas por día. Si se recupera papel, vidrio, cartón, plásticos y otros materiales en un 15 a 20%, aún queda un gran volumen de residuos que requieren un tratamiento o disposición final definitivos y el método que se seleccione para estos propósitos debe ser el más económico posible y garantizar que no se afecte al ambiente, así como evitar problemas sanitarios, entre otras condiciones. Las tendencias mundiales a este respecto se presentan en el siguiente cuadro: CUADRO 1.7 TENDENCIAS MUNDIALES EN EL TRATAMIENTO Y DISPOSICION FINAL DE LOS RESIDUOS SOLIDOS País o región Disposición Final* Combustión Compostaje Estados Unidos Inglaterra Japón Alemania Francia Suiza Suecia España América Latina <1 < <1 FUENTE Organización Panamericana de la Salud (OPS), Diagnóstico de la Situación del Manejo de Residuos Sólidos Municipales en América Latina y el Caribe, Washington, D.C *Se considera Rellenos Sanitarios y sitios de disposición final a cielo abierto. 29

10 Capítulo 1. Sistemas de Tratamiento De acuerdo con un análisis de la situación que guarda el tratamiento de los residuos sólidos en América Latina y el Caribe, realizada por la OPS, se tienen las siguientes conclusiones 1 : 1. Actualmente en el mundo hay una tendencia de la utilización de la incineración y el compostaje, debido a la carencia y alto costo de los terrenos para el desarrollo de rellenos sanitarios. Para estos países es menos con la incineración que el relleno sanitario. 2. Estas tecnologías han sido adoptadas por varias ciudades de América Latina y el Caribe con resultados casi siempre desalentadores, a excepción de algunos proyectos de recuperación de biogás en Chile. 3. En algunas ciudades de América Latina, y en circunstancia muy especiales se justifican la aplicación de tecnologías de incineración y compostaje. 4. El fracaso de los sistemas de incineración y compostaje en América Latina, fue debido a la carencia de análisis técnicos, institucionales y económicos para establecer la justificación y factibilidad de las inversiones. 5. La incineración se circunscribe a pequeños incineradores para residuos especiales, principalmente para los hospitales, puertos, aeropuertos y en la industria. 6. Las tecnologías mencionadas, tienen costos hasta 20 veces más altos que el de los rellenos sanitarios. 7. En las principales ciudades, la incineración ha enfrentado inconvenientes por razones del control de la contaminación atmosférica, ha excepción de Sao Paulo, Brasil. 8. Los sistemas de compostaje aplicados, en nuestro país (o en México) han resultado ecológicamente aceptables; pero su costo asociado ha propiciado problemas para su mantenimiento y operación. En América Latina, se han comprado alrededor de 30 plantas, en un lapso de 20 años, de las cuales algunas nunca se instalaron y otras 15 cerraron por la falta de recursos para operación y mantenimiento. 9. La carencia de mecanismos institucionales, administrativos y de autosostenibilidad económica y financiera, ha propiciado el fracaso de los sistemas de tratamiento en América Latina. 10. Existe la práctica del vermicompostaje (lombricultura) en algunas ciudades Latinoamericanas, pero se han manejado a nivel piloto y con una intensiva asesoría técnica y social 1 Organización Panamericana de la Salud (OPS), Diagnóstico de la Situación del Manejo de Residuos Sólidos Municipales en América Latina y el Caribe, Washington, D.C