Características del rechazo de plantas de tratamiento mecánicobiológico:

Transcripción

1 Características del rechazo de plantas de tratamiento mecánicobiológico: dos casos en España Ancella Molleda Riaño a, Ana López Martínez a, Amaya Lobo García de Cortázar a a Grupo de Ingeniería Ambiental, Dpto. Ciencias y Técnicas del Agua y del Medio Ambiente, E.T.S. Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, Av. Los Castros s/n (39005), Santander, España ancella.molleda@unican.es ana.lopez@unican.es amaya.lobo@unican.es Resumen. Como resultado de la aplicación de la normativa europea, se está extendiendo en distintos países el uso del tratamiento mecánico-biológico (TMB) previo al vertido del residuo urbano recogido mezclado. El resultado del TMB son varias corrientes de materiales reciclables, una corriente de residuo estabilizado, que en España se utiliza como compost en agricultura, y una o varias corrientes de materiales rechazados en el proceso. Una parte de estos rechazos está compuesta por materiales con alto poder calorífico que son reconducidos en muchos casos a plantas de tratamiento térmico. El resto, procedente de la etapa de afino del residuo estabilizado, se deposita en vertedero. El objetivo del presente trabajo es conocer las propiedades de estos materiales, que constituyen la última corriente por aprovechar, para analizar su posible reciclaje y estudiar su potencial contaminante en vertedero. Para ello se realiza una caracterización detallada del material de rechazo procedente de dos plantas TMB situadas en España, incluyendo su clasificación por tamaño, por forma, por componentes, humedad, sólidos volátiles, ensayo de lixiviación (ph, DQO, DBO 5, TOC, metales...) y medida del poder calorífico. Los resultados muestran que el rechazo de una de las plantas está compuesto principalmente por vidrio, y consecuentemente tiene un poder calorífico más bajo que la otra, cuyo componente mayoritario es un material biodegradable. Sin embargo, el lixiviado resultante de ambos presenta una contaminación considerable. Los resultados muestran que las características del rechazo varían aunque el tratamiento aplicado sea similar. En todo caso se trata de un residuo no peligroso pero contaminante. Palabras Clave: Caracterización, Tratamiento mecánico-biológico, Rechazo. 1. Introducción En los últimos tiempos los objetivos de una correcta gestión de los residuos sólidos se centran en reducir la cantidad de basuras generadas y aprovechar al máximo los recursos contenidos en las mismas, de manera que cada vez sean menos los volúmenes enviados a vertedero para su depósito final. Para mejorar el aprovechamiento del residuo generado se están potenciando a través de normativas europeas, los sistemas de recogida selectiva de cara al reciclaje de distintos materiales y, para los residuos recogidos mezclados, los sistemas de tratamiento previo al vertido. En España, como en otros países de Europa, el tratamiento más extendido para los residuos mezclados es el mecánico-biológico (TMB). El resultado de un TMB son varias corrientes de materiales reciclables (vidrio, plásticos, metales...), una corriente de residuo orgánico estabilizado y una o varias corrientes de materiales rechazados en el proceso. Una parte de estos rechazos suele estar compuesta por materiales no separados como reciclables pero retenidos en el sistema antes de la etapa biológica, y el resto por material procedente de la etapa de afino del residuo orgánico estabilizado. En la corriente rechazos aparecen por tanto materiales incinerables, con elevado poder calorífico, como restos de papel y cartón, plásticos, maderas y otras materias orgánicas retenidas, y materiales inertes como piedras, pequeñas partículas cerámicas, de vidrio, etc. Por eso, muchos de los sistemas de TMB han incorporado

2 ya otra etapa de separación por tamaños que permite recuperar una parte de este residuo incinerable. Además a día de hoy en algunos países, como España, el residuo orgánico estabilizado se está empleando como complemento en agricultura o como mejorador de suelos, de tal forma que sólo todo o parte del material de rechazo se elimina en vertedero. El objetivo del presente trabajo es conocer las propiedades de estos materiales, que constituyen la última corriente por aprovechar, para analizar su posible utilización en reciclaje y estudiar su potencial contaminante en vertedero pues variará respecto a lo conocido actualmente. Para ello se lleva a cabo una caracterización detallada del rechazo de dos plantas de tratamiento situadas en España. 2. Metodología A continuación se describe la procedencia de los dos tipos de material estudiados, así como los ensayos llevados a cabo sobre ellos: caracterización física y química, ensayo de lixiviación y poder calorífico Plantas de tratamiento Los dos tipos de residuos estudiados se muestrearon en el Ecoparque de Barcelona en la región de Cataluña (RR Bar ) y en la Planta de Tratamiento Integral de Residuos de Cantabria (RR Can ). El material seleccionado proviene en los dos casos de la línea de la fracción resto del residuo, la cual es sometida en ambas plantas un tratamiento mecánico seguido de un compostaje. En este proceso de reutilización y reciclado del material se producen dos corrientes de rechazos: una con material de alto poder calorífico que se valoriza en una planta adjunta y otra en la etapa de afino del compost. Esta última, objeto del estudio, se depositada hoy en día en vertedero. Aunque en esencia el tratamiento al que se somete al residuo es el mismo, el proceso difiere de una planta a otra. Se comentan a continuación algunas de las diferencias que serán importantes a la hora de explicar los resultados obtenidos: - En Barcelona existe recogida selectiva de material orgánico, mientras que en Cantabria este tipo de residuo también se recoge como fracción resto. - El compostaje final en la planta de Barcelona tiene una duración de 3 semanas en túneles donde se controla tanto la inyección de aire como la humedad y la temperatura. En Cantabria la aireación se produce mediante volteo y el proceso de maduración dura 6-8 semanas. Además el tratamiento biológico del residuo catalán comienza nada más llegar el material mezclado a la planta pues permanece 21.5 días en un biorreactor donde se inicia una degradación aérobica también con control de aire y humedad que sirve para una mejor disgregación de los componentes. - En ambas plantas el rechazo del afino se retira del residuo estabilizado mediante cribado y separación densimétrica. Sin embargo la planta cántabra aprovecha parte de este material para alimentar la planta de valorización energética, de tal forma que solo parte del rechazo acaba en el vertedero. En la planta de Barcelona todo el rechazo se deposita en vertedero Caracterización física y química del residuo La caracterización de los residuos recogidos en el muestreo comienza con el secado del material y medida de humedad, medida de sólidos volátiles, tamizado de las muestras, clasificación de los residuos por componentes, clasificación de los residuos por forma, trituración y composición de la muestra sintética para ensayo de lixiviación y el poder calorífico. Tanto la medida de humedad como la de sólidos volátiles se ajustan a normas UNE. Para ambos tipos de residuos en la granulometría el material se separó en los siguientes tamaños: >20mm, 4-20mm y <4mm. El residuo <4mm se consideró material mezcla. El resto de

3 residuos se separaron para cada intervalo de tamaños en los siguientes componentes: plástico rígido, plástico flexible, papel y cartón, textil, madera, huesos, vidrio, cáscaras y semilla, piedra y cerámica, metales y mezcla (en su mayoría material degradado). La muestra sintética se compone de material biodegradable: papel y cartón, textil, madera, huesos, cáscaras y semillas y mezcla Lixiviación de la muestra sintética El ensayo de lixiviación de la muestra sintética se realizó con agua destilada según la norma UNE EN , determinando en el eluato el ph, la conductividad, la alcalinidad, el amonio, los fluoruros, los cloruros, los nitritos, los nitratos, los fosfatos, los sulfatos, el carbono orgánico total, la demanda química de oxígeno, la demanda bioquímica de oxígeno, el nitrógeno total, sólidos s suspendidos, sólidos suspendidos volátiles y metales (Hg, As) Poder calorífico El poder calorífico de la muestra sintética se determina mediante un calorímetro con una bomba de combustión de oxígeno 1108 de la marca PARR. 3. Resultados La humedad media es algo mayor en el rechazo de Cantabria (19% frente a 18%), mientras que es el rechazo de la planta de Barcelona el que presenta un porcentaje mayor de sólidos volátiles (52% frente a 31%). La distribución de tamaños de cada uno de los dos tipos de residuos se muestra en la Figura 1. Como se puede apreciar en las gráficas los residuos tienen en su mayoría tamaños entre 4 y 20 mm, especialmente en los residuos provenientes del TMB de Cantabria. RRCan Figura. 1. Distribución del tamaño de los rechazos provenientes de la planta de Cantabria (RR Can ) y de la planta de Barcelona (RR Bar ). En cuanto a composición, la mayor parte de los residuos procedentes del rechazo del TMB de Cantabria están formados por vidrio. Este tipo de residuo inerte supone más del 50% del total. Sin embargo el rechazo de la planta de Barcelona se compone mayormente de material mezcla biodegradable, siendo la proporción de vidrio algo menor y la mitad que la planta cántabra (Tabla 1). Tabla 1. Composición en peso seco de los residuos de rechazo provenientes de las plantas TMB de Cantabria y Barcelona Componente RR Can (%) RR Bar (%) Plástico rígido 1 6 Plástico flexible 3 4

4 Papel y Cartón Vidrio Piedra y cerámica 7 9 Cáscaras y semillas 7 2 Madera 4 4 Textil 1 0 Metal 1 1 Hueso 2 2 Mezcla En la Tabla 2 se muestran los resultados de los parámetros medidos en el ensayo de lixiviación para los dos tipos de residuos. Considerando el resultado obtenido para la muestra ensayada en cada caso, y que la calorimetría es nula para los residuos no introducidos en la misma, se han obtenido unos valores de poder calorífico muy diferentes: de 1429 kcal/kg para Cantabria y 2448 kcal/kg para Barcelona. 4. Discusión A pesar de que en Cantabria parte del rechazo de afino del compost se utiliza en valorización, la fracción de residuo mezclado que finalmente es conducida a vertedero es del 19%, mientras que en Barcelona esta proporción es del 15%. Esto se explica, por un lado, porque en las estadísticas cántabras se incluye un 3% de material que no proviene del rechazo sino que es materia orgánica que en verano por saturación se envía a vertedero sin compostar. Por otra parte, el biorreactor situado en cabeza de la planta catalana permite una mejor separación de los residuos, de tal forma que éstos llegan con menos impropios a la etapa biológica. Los resultados muestran un contenido de vidrio muy superior en el rechazo de Cantabria. En ninguna de las dos plantas se recicla vidrio, pero en la planta cántabra se valoriza parte del material no inerte, aumentando de esta forma la proporción de residuos inertes como el vidrio, en el rechazo final. Tabla 2. Liberación de contaminantes por unidad de masa de muestra sintética para ambos tipos de rechazos Parametro RR Can RR Bar ph Conductividad (ms/cm/kgms) Alcalinidad (mg/gms) Fluoruros F - (mg/kgms) < Cloruros Cl - (mg/gms) Nitritos (mg/kgms) <0.15 <0.10 Nitratos (mg/gms) Fosfatos (mg/gms) DQOs (mg/gms) DBO 5 (mg/gms)

5 N-NH 4 (mg/gms) COT (mg/gms) NT (mg/gms) SD (mg/gms) SDV (mg/gms) Hg (mg/kgms) < En cuanto al ensayo de lixiviación los resultados muestran una mayor estabilización del material de la planta de Barcelona con valores de DQO, DBO 5 y TOC más bajos, como se corresponde con un tratamiento biológico más intenso y controlado. Y tal y como era de esperar el rechazo de Cantabria, que contiene mayor proporción de inertes, tiene un poder calorífico menor. Además, el rechazo catalán tiene un poder calorífico similar al recogido en [4] como valor medio para los residuos sólidos urbanos y que entra prácticamente en el rango que proporciona para el papel. Las características del rechazo estudiadas en ambos casos no son comparables con las observadas en otros trabajos Europeos de residuos TMB, ya que el material se corresponde únicamente con la fracción residual del proceso de afino de la materia orgánica que es utilizada en España como compost. Así por ejemplo el estudio presenta porcentajes de vidrio más altos y porcentajes de materia orgánica más bajos que el residuo ensayado por [2]. Por la misma razón, el rechazo tiene un porcentaje menor de sólidos volátiles que el residuo tratado aeróbicamente en el trabajo de [3]. En el caso de los residuos de la planta de Barcelona los valores de DBO 5 y nitrógeno amoniacal toman valores similares e incluso más bajos que los presentados en [3] para residuos tratados. Sin embargo estos parámetros son mayores en el caso del material de Cantabria con valores similares a los que se muestran en [3] para residuos no tratados. Estos datos confirman la mayor estabilización del rechazo catalán. Floruros y sulfatos toman en todos los casos valores del orden de magnitud de los que obtienen [1] en el ensayo de lixiviación de residuos tratados aeróbicamente. 5. Conclusiones Los resultados de este trabajo ponen de manifiesto que las características de los rechazos de las plantas de TMB varían de unos lugares a otros, incluso cuando los procesos de separación y tratamiento son similares. Esto implica que las alternativas de aprovechamiento que se pueden plantear para los mismos son diferentes. En el caso de Cantabria, por ejemplo, podría estudiarse la recuperación de vidrio en el rechazo, mientras que en Barcelona queda una parte de alto poder calorífico que se podría valorizar. En ambos casos el rechazo puede considerarse residuo no peligroso, pues en condiciones de vertido producirá contaminación líquida y gaseosa que habrá que controlar. Se han previsto futuros ensayos en campo para cuantificar con más detalle este potencial contaminante. Agradecimientos Los autores agradecen al Ministerio Español de Economía y Competitividad la financiación de este trabajo, que forma parte del proyecto CTM El proyecto está cofinanciado con fondos FEDER (periodo operativo ).

6 Y al programa de ayudas predoctorales de la Universidad de Cantabria, a la empresa Medio Ambiente, Agua, Residuos y Energía (MARE) de Cantabria y al Área Metropolitana de Barcelona (AMB). Referencias Bibliográficas [1] Belgiorno, V., Panza, D., Amodio, V. y Russo, L. (2007) MSW stabilized organic fraction landfilling. Actas del congreso Sardinia 2007, Eleventh International Waste Management and Landfill Symposium, Italia, 1-5 de Octubre e [2] Fucale, S.P., Jucá, J.F.T., Muennich, K. y Bauer, J. (2007) Study of the mechanical behabiour of mtb-waste. Actas del congreso Sardinia 2007, Eleventh International Waste Management and Landfill Symposium, Italia, 1-5 de Octubre de [3] Griffith, M. y Trois, C. (2006) Long-term emissions from mechanically biologically treated waste: Influence on leachate quality. Water SA, Vol. 32 (3), pp [4] Tchobanoglous, G., Theisen, H. y Vigil, S. (1993) Disposal of solid waste and residual matter in Integrated solid waste management. McGraw-Hill, Inc., United States of America, pp