GESTIÓN DE RESIDUOS Tratamiento mecánico-biológico como alternativa efectiva a la eliminación en vertedero en la ciudad de Shiraz (Irán) Mahak Sabouri, Farideh Gheytasi Behmand Technology, Teherán (Irán) Summary Mechanical Biological Treatment (MBT) seems to be a more appropriate disposal solution than other alternatives for Iran. Although MBT will not eliminate the need for a landfill, it will greatly reduce both the quantity and toxicity of left-over waste. This paper presents a proposed method for implementing MBT in the historical city of Shiraz (city of Persepolis). The paper initially describes the disposal system currently utilized in the city, and goes on to calculate the amount of material that can be diverted from the landfill through an MBT system and estimate the environmental, economic and social advantages of the method proposed. Resumen El tratamiento mecánicobiológico (TMB) parece ser en Irán una solución más apropiada para la eliminación de residuos que otras alternativas. A pesar de que el TMB no elimina la necesidad de que exista un vertedero, sí reducirá enormemente tanto la cantidad como la toxicidad de los residuos tras el proceso. En este artículo se propone un método para la puesta en marcha del TMB en la histórica ciudad de Shiraz (ciudad de Persépolis). Se describe inicialmente el sistema de eliminación de residuos que se aplica actualmente en dicha ciudad. A continuación se calcula la cantidad de residuos que pueden ser desviados del vertedero mediante tratamiento mecánico-biológico y se estiman las ventajas ambientales, económicas y sociales del método propuesto. INTRODUCCIÓN En los últimos años la confianza en los sistemas de eliminación de residuos urbanos ha aumentado en Irán y la gestión de residuos sólidos se ha convertido en una gran preocupación ambiental. En Irán se producen al día más de 45.000 toneladas de residuos, la mayoría de las cuales son depositadas en vertederos. Sin embargo, la escasez de lugares adecuados para el vertido controlado cerca de las ciudades, así como los impactos ambientales de los vertederos incontrolados, hacen de esta alternativa la menos atractiva. El tratamiento biológico de los residuos, principalmente el compostaje, que se ha venido practicando en los últimos diez años en distintas ciudades de Irán, parece una solución más apropiada de eliminación de residuos que otras alternativas. Esto es debido a la presencia de altos porcentajes de materia orgánica, el bajo poder calorífico y el alto contenido en humedad de los residuos sólidos urbanos (RSU). La escasez de nutrientes en los suelos de muchas zonas de Irán es otra de las razones para la demanda creciente de compost. La obtención de abono orgánico de alta calidad como producto final en una planta de compostaje eficiente puede ser un buen sustituto para los fertilizantes sintéticos, 36 RESIDUOS 98
poco respetuosos con el medio ambiente pero tan ampliamente utilizados en la industria agrícola. Los residuos sólidos urbanos son el principal alimento de las plantas de compostaje en Irán. La producción de alta calidad requiere un residuo de entrada relativamente limpio, lo que normalmente se puede conseguir mediante la separación de RSU en origen o mediante la puesta en marcha de un sistema de tratamiento mecánico-biológico. Mientras tanto, la legislación iraní de gestión de residuos, en vigor desde junio de 2004, ha sido la impulsora de la recuperación y reciclaje de grandes cantidades de residuos producidos en todo el país. El sistema de tratamiento mecánico-biológico propuesto trataría los RSU restantes tras la separación de los materiales reciclables. De esta forma la materia orgánica no iría a vertedero. El objetivo es separar los materiales útiles, obteniendo una fracción de residuos mayoritariamente orgánicos. El objetivo de este enfoque es mejorar la calidad del residuo que va a ser compostado. En el sistema propuesto es posible producir una fina fracción de material procedente del residuo, que es adecuada para usos agrícolas. ÁREA DE ESTUDIO La ciudad de Shiraz tiene un clima templado y una población de 1,2 millones de habitantes ocupando un área de 30.000 km². La ciudad está situada en la provincia de Fars en el centro de Irán. Shiraz es uno de los principales destinos turísticos del país. La economía de la provincia está basada en los productos agrícolas como las uvas, cítricos, algodón y arroz. La agricultura ha sido siempre una parte principal de la economía en Shiraz y alrededores. Esto se debe en parte a la relativa abundancia de agua comparado con los desiertos que la rodean. En la actualidad, se producen diariamente en la ciudad 810 toneladas de RSU. Shiraz ha sido una ciudad pionera en Irán en lo que a la gestión de residuos se refiere, ya que tiene recogida selectiva y un vertedero controlado desde hace más de 7 años. Sin embargo, el actual sistema de gestión de residuos está malgastando gran cantidad de materiales reciclables y materiales biodegradables al enviarlos al vertedero. Figura 1 situación de Shiraz en Irán Teherán Shiraz Por ahora, el sistema se basa en la separación húmedo/seco (como en la mayoría de las ciudades de Irán). Para los residuos secos, los vecinos reciben de forma gratuita dos bolsas de plástico, de dos colores diferentes (blanco para papel/cartón y naranja para el resto de residuos reciclables). Recientemente, se ha puesto en marcha un programa para la entrega a cada vecino de dos cubos de plástico de los mismos colores que las bolsas para aumentar las tasas de reciclaje en los hogares. IRÁN Los residuos secos separados utilizando las bolsas mencionadas se recogen cada 5 días a las puertas de las casas o con los cubos situados en las calles. El trabajo de recogida lo realiza personal femenino con 28 furgonetas de pequeño y gran tamaño. Mediante este sistema de recogida, cada día se separan en origen 7 toneladas de materiales reciclables. El material recogido es llevado a la estación de recuperación donde los residuos son separados de forma manual. Los materiales separados serán vendidos a usuarios finales o distribuidores, o bien serán enviados directamente a las plantas de reciclaje. En cuanto a los residuos peligrosos y sanitarios, se envían a vertedero de forma separada unas 10 toneladas diarias. Por su parte, 17 toneladas de residuos verdes procedentes de supermercados y mercados de fruta se recogen diariamente mediante un sistema de recogida especial y se someten a vermicompostaje en una instalación próxima al vertedero. Las restantes 780 toneladas de residuos se recogen cada día ya sea puerta a puerta como residuos húmedos/mixtos o de las calles. Los RSU mezclados que se recogen se llevan a un vertedero equipado con un sistema de recuperación de biogás. De forma adicional se recogen 2.900 toneladas diarias de residuos de construcción y demolición y 300 toneladas diarias de otros residuos que son eliminados en otro vertedero dedicado a este propósito. METODOLOGÍA DE ENFOQUE PROPUESTA El nuevo esquema está diseñado teniendo en cuenta las características y los distintos tipos de RSU de Shiraz: alto contenido en materia orgánica (72%), alto contenido en humedad (67%) y alta ratio C:N (34). Existe una nueva ley, recientemente introducida en Irán, que prohíbe la importación de abonos sintéticos. Al mismo tiempo, las necesidades de mejora de los suelos agrícolas en la provincia de Fars hacen necesaria una planta de compostaje de alta capacidad. Julio Agosto 2007 37
GESTIÓN DE RESIDUOS Figura 2 nuevo esquema propuesto para la gestión de RSU en Shiraz Estación de recuperación Materiales reciclables reciclables (7 t) mixtos (780 t) Planta TMB 110 t 90 t 230 t Compost RSU (814 t) Separación en origen peligrosos (10 t) Células especiales Vertedero verdes (17 t) Vermicompostaje Vermicompost Figura 3 diagrama de flujos de la planta de TMB propuesta Unidades de filtración Revisión Desinfección Refinado Embolsado Recepción Apertura de bolsas Revisión RSU mixtos Separación Reducción de tamaño Reducción de tamaño resto de flujos de residuos permanezcan sin cambios. En la planta de TMB, los residuos mixtos que lleven los vehículos de recogida serán depositados en fosos de descarga en el área de recepción. Los residuos son transportados a una máquina encargada de abrir las bolsas de plástico y extender su contenido sobre una cinta transportadora. Antes de abrir las bolsas, los objetos de mayor tamaño serán separados de forma manual. El material de la cinta transportadora será revisado y se separarán los elementos mayores de 75 mm de los cuales metales, plásticos, latas y textiles serán enviados a una línea de separación manual para una mejor diferenciación. Antes de realizar esta operación, un sistema de electroimanes y separadores extraerá los metales férricos y no férricos respectivamente. Un soplador extrae las bolsas de plástico ligeras y alisa las pilas de residuos en la cinta transportadora para facilitar la separación en las siguientes etapas del proceso. Todos los envases de plástico, papel/cartón, latas de aluminio y de acero separadas por los trabajadores son almacenados en contenedores aparte. Estos materiales serán compactados y convertidos en balas para su fácil manejo. Los rechazos y los residuos no reciclables se pasan al final de la línea. Después, utilizando otra cinta transportadora son llevados a los compactadores donde el volumen del material que va a ser transportado al vertedero será reducido. Los materiales restantes que pasan a través del tamiz de 75 mm son enviados a la unidad de fermentación. Para una limpieza más profunda de este flujo de materia orgánica de los materiales férricos, hay tanto un imán que elimina los elementos metálicos pequeños como un soplante que separa las partículas más ligeras. Afino Permitir la recuperación y reutilización de materiales desechados es un elemento crítico del desarrollo sostenible que llevará a la reducción de residuos. La protección de los recursos naturales y la prevención de la contaminación son también parte de las preocupaciones medioambientales, lo que lleva a la necesidad de desviar tantos materiales como sea posible del vertedero. Vertedero Reciclables Propuesta de planta de tratamiento mecánico-biológico Tal y como se describe en la figura 2, se propone que las 780 toneladas diarias de residuos mixtos que se depositan en el vertedero por el actual sistema de gestión de residuos sean derivadas a una planta de tratamiento biológico mecánico de residuos. En principio se prevé que el Los materiales orgánicos una vez limpios son transportados al digestor. Esta unidad está formada por dos hileras paralelas entre sí. Los residuos orgánicos amontonados hasta una altura máxima de dos metros son extendidos en hileras usando una máquina extendedora. La digestión biológica de los residuos orgánicos se realiza usando aireación a través del suelo perforado y mediante el mezclado mecánico desde arriba utilizando un tornillo sin fin. El oxígeno presente en el flujo de aire acelera la etapa de fermentación cuando la temperatura del residuo alcanza los 50-60 C. Se registran 38 RESIDUOS 98
TMB COMO ALTERNATIVA EFECTIVA A LA ELIMINACIÓN EN VERTEDERO EN SHIRAZ (IRÁN) de forma continua medidas de temperatura en el interior del residuo para hacer un seguimiento del proceso de descomposición y para asegurar que se consigue mantener la temperatura mínima requerida de 60 C durante dos días. El control electrónico del flujo de aire mediante el sistema de ordenadores asegura que se mantiene este rango de temperaturas. El residuo orgánico será procesado en un periodo de 3-4 semanas. Esta etapa da como resultado la reducción de aproximadamente un 50% de la masa de agua presente en el residuo. Cuando se completa la etapa del procesado, el residuo se transfiere a la zona de maduración y deshumidificación para la maduración y las etapas de secado. El material se distribuirá en pilas de 1,5 a 3 metros de altura y será removido de forma periódica mediante un volteador. Con el fin de proporcionar el oxígeno requerido para el secado y la maduración final del compost, un conducto situado bajo las pilas de maduración permitirá que el aire fluya a través de los residuos. El compost inmaduro permanecerá aquí hasta que esté seco y polvoriento. Este proceso dura unas 6-8 semanas. Figura 4 planta de compostaje de Babol Figura 5 distintas zonas de la planta de compostaje de Babol El residuo seco desinfectado es transportado por un cargador a una tolva de alimentación usando una grúa pulpo. Mediante una combinación de revisión, tamizado y separación por peso, el residuo se divide en tres categorías: pequeños trozos de materiales inorgánicos, vidrio y piedras, y afino. El afino es transportado y embolsado o apilado, dejándolo listo para su recogida. El resto de materiales son enviados al vertedero. Los olores que se producen durante el proceso de digestión son mitigados mediante el uso de biofiltros naturales compuestos por trozos de madera apilados. El lixiviado que se genera durante la digestión y en las salas de recepción se recoge mediante canales y se pulveriza sobre las pilas de compostaje en la zona de maduración para aumentar la degradación de la materia orgánica. Si fuese necesario, el extender el lixiviado mantendrá también la humedad requerida en el compost. Más tarde, el resto del lixiviado se envía a la unidad de tratamiento de lixiviados situada en la misma instalación. RESULTADOS EXPERIMENTALES El uso del sistema propuesto genera los siguientes beneficios para las autoridades locales: Se crean materiales reciclables adicionales. Se consigue evitar que una parte significativa de materia orgánica acabe en vertedero. Aunque el vertedero de Shiraz está equipado con sistemas de recogida de biogás (el gas se recoge y se quema en chimeneas, sin recuperación de energía), la derivación de la fracción biológica reducirá enormemente sin duda la emisión de gases de efecto invernadero. El método propuesto desviará casi 450 toneladas de materia orgánica del vertedero de forma diaria, reduciendo de manera significativa los costes del depósito en vertedero. Plantas similares a la propuesta en este artículo han sido ya fabricadas por PalaTech Company (un fabricante local y una filial de Behmand Technology Co.) e instaladas en tres localizaciones diversas en Irán que han dado unos resultados aceptables. La planta de compostaje de Babol (BCP) ha sido seleccionada para ser explicada en este artículo como un caso práctico exitoso del enfoque propuesto. Babol es una ciudad situada en el norte de Irán, cerca del mar Caspio, donde el clima es muy húmedo y la alta tasa de contenido en humedad de los RSU hace su tratamiento más difícil. Desde hace más de dos años funciona en Babol un sistema de TMB similar al explicado anteriormente en este artículo. La planta está tratando 150 toneladas de RSU al día con una alta eficiencia. El compost producido por esta planta es analizado por laboratorios nacionales y tiene excelentes resultados en términos de nutrientes y de higienización. El método de compostaje utilizado en BCP se basa en el viejo método de compostaje Thyssen. Sin embargo, este método ha sido modificado para alcanzar las características específicas del residuo en Irán y las diversas condiciones climáticas regionales. La planta de TMB en Shiraz será una versión modificada de la actual planta de TMB de Babol gracias a las experiencias prácticas de la empresa en Irán y las nuevas tecnologías avanzadas en la industria de gestión de residuos a nivel mundial. Se espera que la puesta en marcha de esta planta de TMB modificada permita un aumento tanto en la tasa de separación de materiales reciclables como en la calidad del compost final producido. Al mismo tiempo, el nuevo diseño está utilizando Julio Agosto 2007 39
GESTIÓN DE RESIDUOS Tabla 1 Comparación entre las plantas de TMB de Babol y la propuesta para Shiraz* PROPIEDADES Capacidad (t/día) Tipo de residuos de entrada (humedad, contenido orgánico) Número de empleados Principales unidades Inversión ($) Coste de maquinaria** ($) Coste mensual de funcionamiento ($) Compost producido (t/día) Materiales reciclables separados (t/día) PLANTA DE TMB DE BABOL 150 75-80%, 75% 30 Recepción - línea de separación fermentación sistema de aireación unidad de refino 1.053.000 274.000 5.000 20 17 PLANTA DE TMB PROPUESTA PARA SHIRAZ 780 68%, 72% 60 Recepción apertura de bolsas línea de separación imanes soplantes compactadores hileras de fermentación sistema de aireación zona de maduración volteadores unidad de refino sistemas de filtración controles avanzados y sistema de monitorización 6.842.000 580.000 7.000 92 107 * La información sobre la planta de Babol es del año 2003 ** Incluyendo cargador, camión, autobús para el personal... mejores técnicas de funcionamiento. Gracias a los sistemas adicionales de filtración para lixiviados y olores, la planta de TMB de Shiraz se beneficiará de una tecnología avanzada y ambientalmente sostenible. En la tabla 1 se comparan las propiedades de ambas plantas. El precio del compost producido usando una metodología similar frente al sistema de TMB propuesto en este artículo es de 20 $/t. El coste de los materiales reciclables mezclados de acuerdo con los análisis de residuos y los mercados locales está en torno a los 75 $/t. El sistema propuesto para Shiraz puede Tabla 2 Beneficios y ahorro de la planta propuesta Concepto Materiales reciclables separados en la planta de TMB Compost producido Reducción del coste de vertido (incluyendo equipamiento y aplicación) TOTAL tener las ventajas financieras tal y como se muestran en la tabla 2. La inversión que habría que realizar para una planta de TMB de 780 toneladas al día de RSU mixtos en Irán, como proyecto llave en mano que incluya diseño, fabricación, instalación y comisiones de todas las unidades, además de la maquinaria requerida para su funcionamiento (excluido el coste del terreno) a precios de enero de 2007, se estima en 7.420.000 $. Los costes de operación incluyendo el salario de los trabajadores, el mantenimiento y funcionamiento se estiman en 140.000 $ al mes. Teniendo en cuenta los gastos mencionados, los beneficios y el ahorro del nuevo sistema, se calcula un período de amortización de aproximadamente 27,7 meses. Beneficio ($/mes) 263.804 64.633 328.437 Ahorro ($/mes) 77.713 77.713 PRÓXIMOS TRABAJOS Para encontrar la solución preferente para la eliminación de residuos, la planta propuesta de TMB debería ser examinada en distintas condiciones de funcionamiento tal y como se explica a continuación: El método propuesto debería aplicarse a otras ciudades que tengan un sistema mejorado de separación en origen. La cantidad de materiales reciclables que pueden ser separados en origen afectará sin duda al beneficio y por lo tanto al periodo de amortización de una planta de TMB. Behmand Co. es una de las empresas del país que está realizando estudios de viabilidad para tres ciudades diferentes a este respecto. Soluciones para otros lugares con diferentes condiciones climáticas. Este sistema (fabricado por PalaTech Co.) está ya en funcionamiento en tres áreas diferentes de Irán (en Mashhad y Sabzevar, en el noroeste, con veranos secos y calurosos e inviernos fríos, y en Babol, en el norte, con clima húmedo). Pero el proceso mencionado arriba debería ser examinado en todo tipo de climas. Desde un punto de vista global, la intención es ampliar este trabajo a otros países con similares patrones 40 RESIDUOS 98
TMB COMO ALTERNATIVA EFECTIVA A LA ELIMINACIÓN EN VERTEDERO EN SHIRAZ (IRÁN) de consumo. La técnica propuesta está basada en los patrones de consumo iraní, completamente diferente a los de los países desarrollados. Debería haber más países de la región donde podamos desarrollar esta solución de tratamiento/eliminación como una alternativa a aquellas soluciones que requieren altas inversiones para la puesta en marcha del sistema. Se trata de una solución mejor que la simple descarga del residuo en lugares no apropiados o la combustión en condiciones desfavorables. Poniendo en práctica una unidad de granulado para aumentar el valor del producto final. El compost granulado es uno de los mejores métodos para aumentar la eficacia de los abonos orgánicos. Los abonos orgánicos granulados tienen las siguientes ventajas: Liberación de nutrientes de forma lenta y adecuada. Producción de un fertilizante de formulación compleja. Facilitar el almacenamiento de los residuos. Mejores propiedades de manejo, con baja tendencia a endurecerse o atomizarse. Existe una unidad de granulado de abono orgánico, diseñada y fabricada en Irán por primera vez por PalaTech Co. en el año 2006. Esta unidad procesa actualmente 50 toneladas de compost al día y está produciendo un fertilizante granulado y formulado con un valor añadido del 500% comparado con el humus compost 1. 1. Unidad de granulado situada en la ciudad de Ghorveh, en la provincia del Kurdistán, al oeste de Irán. CONCLUSIONES En este artículo se plantea la necesidad de una planta de TMB para una ciudad iraní con una producción diaria de residuos de 810 toneladas. El resultado del trabajo demuestra que una planta de compostaje TMB puede ser una solución razonable a pesar de sus altos costes de inversión para una ciudad como Shiraz. El período de amortización estimado no incluye los beneficios ambientales de la planta propuesta. Si se tiene en cuenta la cantidad de lixiviado y de gases de efecto invernadero que dejan de producirse gracias al método propuesto, los resultados serían todavía mejores. Traducción La traducción de este artículo ha sido realizada por ATEGRUS. Julio Agosto 2007 41