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Universidad Nacional Autónoma de México 
 
Facultad de Estudios Superiores Aragón 
 
 
Medidas de Seguridad para una Planta 
Procesadora de Residuos Sólidos Orgánicos 
 
Tesis 
 
Que para obtener el Título de Ingeniero Civil 
Presenta: 
 
Óscar Alvarado García 
 
Director de Tesis: 
M. en C. Sergio Alfonso Martínez González 
 
México 2015 
 
Lourdes
Texto escrito a máquina
Ciudad Nezahualcoyótl, Estado de México
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
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Dedicado 
A Dios por permitirme llegar a este mundo de la mano de mis padres y contar con 
salud para alcanzar este momento. 
A mis padres Óscar Alvarado Palacios y Herminia García Lugo, quienes a lo largo 
de mi vida me han dado el apoyo incondicional, además de mostrarme su amor, 
corrigiendo mis faltas y aplaudiendo mis triunfos, estoy muy orgulloso de que sean 
mis padres. Me tarde un poco pero ahora puedo decirles que por fin ya terminé. 
Los quiero mucho, gracias por todo. 
A el amor de mi vida Ximena Solís Martínez que desde que entró en mi vida me ha 
apoyado y ayudado en todo momento, gracias por impulsarme a ser una mejor 
persona, tú sabes muy bien que este trabajo también es tuyo, gracias por estar a 
mi lado, te amo muchísimo. 
A mi banda que han estado a lo largo de su vida a mi lado, “cua-cua” también es 
para ustedes. 
A mis amigos que estuvieron a lo largo de mi carrera, que hicieron agradable mi 
estancia en la escuela. Gracias a todos. 
Agradecimientos 
A la Universidad Nacional Autónoma de México que me recibió desde mi 
educación media superior, y me ha brindado mi formación y ha forjado los 
conocimientos y valores necesarios para ser una mejor persona. 
A la Facultad de Estudios Superiores Aragón por ser mi segunda casa y confiar en 
mí como estudiante. 
A mi Director de tesis M. en C. Sergio Alfonso Martínez González, por su interés y 
tiempo dedicado a la realización de este trabajo, gracias por su gran paciencia y 
entrega. 
 
Contenido 
Introducción ....................................................................................... 1 
Capítulo I. Antecedentes ................................................................... 5 
1.1. Generación de Residuos Sólidos en Países en Vías de Desarrollo casos 
particulares de América Latina y el Caribe ........................................................... 5 
1.2. Situación Actual en México ........................................................................... 8 
1.2.1. Calentamiento Global ........................................................................... 10 
1.2. Situación Actual .......................................................................................... 12 
1.3.1. Historia del Biogás ................................................................................ 13 
1.3.2. Caso de Éxito en México ...................................................................... 14 
1.4. El problema de los Residuos Sólidos .......................................................... 17 
1.5. Métodos de Disposición de Residuos Sólidos ............................................ 18 
1.5.1. Rellenos Sanitarios ............................................................................... 18 
1.5.2. Método de Incineración ......................................................................... 20 
1.5.2.1. Control del proceso .................................................................................................. 22 
1.5.2.2. Componentes principales de los residuos ................................................................ 22 
1.5.2.3. Contaminantes procedentes de la incineración de residuos ................................... 24 
1.5.3. Compostaje y digestión anaerobia ........................................................ 27 
1.5.4. Pirólisis y gasificación ........................................................................... 28 
1.5.4.1. Pirólisis anhidra ........................................................................................................ 29 
1.5.4.2. La pirólisis y el tratamiento de residuos .................................................................. 30 
1.5.5. Generación de Biogás a partir de Residuos Sólidos Orgánicos ........... 31 
Capítulo II. Descripción de la planta procesadora de residuos 
sólidos orgánicos .............................................................................33 
2.1. Planta de biogás ......................................................................................... 33 
2.2. Componentes principales de una Planta de Biogás .................................... 34 
2.2.1. Tipos de Sustratos ................................................................................ 34 
2.2.2. Sistema de alimentación ....................................................................... 34 
2.2.3. Digestor ................................................................................................ 35 
2.2.3.1. Tipos de digestores .................................................................................................. 35 
2.2.3.2. Principales Componentes de un digestor ................................................................ 37 
2.2.4. Agitadores ............................................................................................. 39 
2.2.5. Sistema de Calefacción ........................................................................ 39 
2.2.6. Otras Instalaciones ............................................................................... 41 
2.3. Requerimientos externos de la Planta generadora de Biogás .................... 41 
2.4. Bahía de Descarga ..................................................................................... 43 
Capítulo III. Características operativas ...........................................44 
3.1. Operación de la Planta Generadora de Biogás ........................................... 44 
3.2. Supervisión del Proceso ............................................................................. 44 
3.3. Reacciones Químicas presentes en el proceso .......................................... 45 
3.3.1. Metanogénesis...................................................................................... 45 
3.3.2. Producción de metano por reducción del CO2 ...................................... 46 
3.3.3. Producción de metano a partir de moléculas orgánicas ....................... 46 
3.4. Tratamiento del Biogás ............................................................................... 46 
3.4.1. Reducción de H2S ................................................................................. 47 
3.4.2. Reducción de CO2 ................................................................................ 48 
3.4.3. Disminución de Humedad ..................................................................... 48 
3.4.4. Tratamiento mediante filtros ................................................................. 49 
3.5. Aprovechamiento del Biogás ...................................................................... 50 
3.5.1. Digestato ............................................................................................... 51 
Capítulo IV. Medidas de seguridad: Elementos de control y 
monitoreo..........................................................................................53 
4.1. Impacto Ambiental de la Planta de Biogás .................................................. 53 
4.2. Lixiviados .................................................................................................... 54 
4.2.1. Formación ............................................................................................. 54 
4.2.2. Clasificación .......................................................................................... 55 
4.2.3. Control de Lixiviados ............................................................................. 56 
4.2.3.1. Impermeabilización con geomembrana .................................................................. 56 
4.2.3.2. Sistema de captación de Lixiviados en la estructura de almacenamiento de 
Residuos Orgánicos ............................................................................................................... 57 
4.2.3.3. Tratamiento de los lixiviados ................................................................................... 57 
4.3. Limpieza de la Planta de Biogás ................................................................. 60 
4.3.1. Programa de Limpieza .......................................................................... 60 
4.3.2. Personal de limpieza ............................................................................. 61 
4.3.3. Precauciones ........................................................................................ 61 
4.3.4. Apoyos en los procesos de limpieza ..................................................... 62 
4.4. Control de Plagas ........................................................................................ 62 
4.4.1. Medidas de Prevención y control de plagas (Patógenos) ..................... 63 
4.4.2. Insectos ................................................................................................ 64 
4.4.3. Fumigación con insecticidas por aspersión .......................................... 65 
4.4.4. Insectos rastreros ................................................................................. 66 
4.4.5. Roedores .............................................................................................. 66 
4.4.6. Aves ...................................................................................................... 67 
Conclusiones y recomendaciones ..................................................69 
Anexos ..............................................................................................73 
Fuentes de consulta .........................................................................80 
 
 
 
1 
 
Introducción 
 
Los residuos sólidos, constituyen aquellos materiales desechados tras su vida útil 
y que por lo general por sí solos carecen de valor económico. 
Se componen principalmente de desechos procedentes de materiales utilizados en 
la fabricación, transformación o utilización de bienes de consumo. Todos estos 
residuos sólidos, en su mayoría son susceptibles de reaprovecharse o 
transformarse con un correcto reciclado. 
Con porcentajes muy elevados, los principales "generadores" de residuos sólidos 
son los habitantes de las grandes ciudades en todo el mundo, desgraciadamente, 
se debe a la poca conciencia del reciclaje que existe. Problemas como el cambio 
climático son ahora una amenaza real y presente en nuestro siglo, que ha 
obligado a implementar nuevas medidas y tecnologías en el manejo de los 
residuos. 
Los residuos sólidos urbanos pueden clasificarse de la siguiente manera: 
 
-Residuos sólidos biodegradables. 
 
-Residuos sólidos reciclables. 
 
-Residuos sólidos inertes. 
 
-Residuos sólidos comunes. 
 
-Residuos sólidos peligrosos. 
 
Hay que resaltar que en esta clasificación no se están considerando a los residuos 
líquidos y gaseosos. 
2 
 
A nivel mundial, el crecimiento poblacional, la concentración en áreas urbanas, la 
innovación industrial acompañada de cambios en los hábitos de consumo, han 
provocado un aumento en la generación, cantidad y composición de residuos 
municipales, que con el paso del tiempo ha sido más compleja su clasificación y 
monitoreo. 
 
El manejo de los residuos sólidos municipales es una temática que aqueja a todos 
los asentamientos poblacionales; sin embargo, algunos muestran marcadas 
discrepancias en la manera de gestionar sus residuos. Cada población asume su 
proceso de recolección y disposición final, dependiendo de los recursos 
financieros, humanos y materiales que posee, así como del acceso a los avances 
tecnológicos en materia de tratamientos para éstos. La gestión y manejo debe 
acoplarse a las características de los residuos producidos (cantidad y 
composición), para que sea eficiente. 
Según el Banco Mundial los residuos sólidos urbanos generados por los 
habitantes de las ciudades aumentarán un 70% hasta el año 2025, lo que implica 
que el costo anual de su gestión se incrementará de los 205,000 millones de 
dólares actuales hasta los 375,000 millones de dólares. Las ciudades de los 
países en vías de desarrollo serán las más afectadas por el mayor volumen de los 
residuos sólidos, mientras que la subida de los costos de su gestión tendrá más 
impacto en los municipios más pobres. 
El incremento más rápido de la cantidad de residuos sólidos de los municipios se 
registra en China (que superó a los Estados Unidos como mayor generador de 
residuos del mundo en 2010), otras zonas de Asia oriental y partes de Europa 
oriental y Oriente Medio. Las tasas de crecimiento de los RSM en estas regiones 
son similares a sus tasas de urbanización y de aumento del producto interno bruto. 
Existe una correlación directa entre el nivel de ingreso per cápita en las ciudades y 
la cantidad de residuos per cápita que se generan. En general, con la urbanización 
de un país y la mejora de la salud de las poblaciones, aumenta el consumo de 
3 
 
materiales inorgánicos (plástico, papel, cristal, aluminio, etc.), mientras que 
disminuye la proporción relativa de materia orgánica. 
La generación de Residuos Sólidos en el mundo está liderada por los países 
desarrollados. El tratamiento de estos en estas regiones es eficiente. Los 
gobiernos Estatales y locales tienen definidas las pautas a seguir en el tema de los 
residuos sólidos, tanto peligrosos como los residuos municipales o urbanos, es 
decir, radioactivos, tóxicos, inflamables, corrosivos, entre otros. 
 
Estos países han desarrollado grandes avances tecnológicos en materia de 
tratamiento y valorización de los residuos municipales, además, de impulsar 
políticas orientadas a buscar su minimización; simbolizando el ejemplo a seguir 
para los países subdesarrollados. 
 
País Kilogramo de Residuos por persona al día 
Estados Unidos 2.08 
Australia 1.89 
Dinamarca 1.81 
Suiza 1.78 
Canada 1.75 
Noruega 1.70 
Holanda 1.67 
Reino Unido 1.53 
Australia 1.53 
Irlanda 1.53 
Elaboración Propia con datos de NationMaster http://www.nationmaster.com 
Por anterior es que esta tesis se enfoca en describir las medidas de seguridad con 
las que debe de contar una Planta que haga un manejo de los residuos sólidos, 
para lo cual se divide en cuatro capítulos. El primero proporciona una situación 
actual de los residuos sólidos tanto en países desarrollados como 
subdesarrollados, además de mencionar los procesos de aprovechamiento de los 
4 
 
residuos, así como los sitios de disposición final, asimismo se habla de la situación 
particular de México, y los efectos nocivos para el ambiente si no se ponen en 
marcha medidas para el aprovechamiento de los residuos. 
En el segundo capítulo expone la descripción de la planta procesadora de 
residuos sólidos orgánicos, el cual se consideró el más adecuado para el manejo 
de residuos sólidos orgánicos. 
En el tercer capítulo, se habla de las características operativasde la Planta de 
generación de biogás, incluyendo desde la supervisión del proceso, las reacciones 
químicas presentes en la digestión anaeróbica, así como los procesos de 
depuración del biogás, y sus recomendaciones de usos. 
El cuarto capítulo se enfoca en las medidas de seguridad, iniciando con el impacto 
ambiental que podría generar la Planta Generadora de Biogás a lo largo de los 
procesos y en general las actividades propias de su funcionamiento, y las medidas 
que se deben tomar para actuar sobre estos, también se habla de las medidas que 
de mitigación de posibles agentes patógenos, que son atraídos principalmente por 
la materia que se maneja en la Planta Generadora de Biogás. Finalmente todo 
esto encaminado a la realización de conclusiones y recomendaciones las cuales 
están expresadas en el apartado final de este trabajo de Tesis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
Capítulo I. Antecedentes 
 
1.1. Generación de Residuos Sólidos en Países en Vías de Desarrollo casos 
particulares de América Latina y el Caribe 
 
En América Latina y El Caribe, el proceso para gestionar los residuos sólidos 
presenta muchos contrastes; existen ciudades con grandes avances en materia de 
recolección y recuperación de materiales, pero también sobresalen experiencias 
en donde el poblado no posee ni siquiera una sección municipal encargada de la 
recolección. Sin embargo, la generalidad es que en las ciudades capitales, 
generalmente, el manejo de los residuos sólidos municipales esté encaminado 
hacia la búsqueda de un sistema integral, que incorpore los pasos de disminución, 
separación y recuperación al ciclo de los residuos sólidos. 
 
Latinoamérica 
6 
 
Hoy en día, la gestión de residuos se ha inclinado más hacia el paradigma de la 
búsqueda de la eficiencia en el servicio de aseo público. Esta modernización viene 
acompañada de diversas modalidades de participación privada, las cuales han 
contribuido a mejorar la operativización del servicio. La apertura del manejo de los 
residuos al sector privado es el resultado de la transformación de una visión 
conservadora basada, principalmente, en la recolección de “basura” y barrido de 
calles, hacia una apreciación más amplia que abarca desde mayor cobertura hasta 
procesos de valorización de los residuos, ya no simple basura. 
Sobre todo en poblaciones medianas, han surgido experiencias exitosas de 
aprovechamiento de los residuos, cuya particularidad es el empleo de mano de 
obra privada, destinadas a realizar labores de recuperación y selección de 
materiales con potencial de mercado. 
A pesar de todos los progresos en materia de mejoras al servicio y 
aprovechamiento de los residuos municipales, su transformación y adelantos 
obedecen, principalmente, a dos razones particulares: el interés político que las 
autoridades, tanto nacionales como municipales, tengan sobre la temática 
(conservación del medio ambiente, de la calidad de vida de sus habitantes, 
propaganda política, etc.); y la disponibilidad de los ciudadanos a participar en las 
actividades impulsadas por sus gobernantes. 
Una gestión eficiente requiere que los responsables, especialmente gobiernos 
locales, se interesen y se comprometan a suministrar un servicio que salvaguarde 
al ecosistema y la calidad de vida de sus habitantes, adecuando las herramientas 
y recursos que posean; además, es imprescindible la colaboración de la 
ciudadanía para lograr este objetivo. 
Latinoamérica y El Caribe se ubican entre las naciones que tienen un nivel medio 
de generación de residuos municipales, que oscila alrededor de 0.3 a 1.0 
kilogramos por habitante al día; situación que varía al interior de los países 
dependiendo del tamaño poblacional y condición de ingresos. 
 
7 
 
Los países de la región cuyos residentes originan más de un kilogramo de 
residuos al día son los siguientes: 
 
País Kilogramo de Residuos por persona al día 
Paraguay 1.20 
Uruguay 1.13 
Argentina 1.12 
México 1.05 
Venezuela 1.03 
Elaboración Propia con datos de NationMaster http://www.nationmaster.com 
 
Países con menos producción de residuos municipales por habitante son: 
 
País Kilogramo de Residuos por persona al día 
Haití 0.37 
Bolivia 0.49 
Nicaragua 0.60 
Elaboración Propia con datos de NationMaster http://www.nationmaster.com 
 
Estas cifras se modifican dentro de cada país, llegándose a registrar hasta 25 
gramos de residuos en algunos núcleos poblacionales pequeños de Haití. 
 
La siguiente tabla muestra la participación de los Residuos Sólidos y sus 
componentes, según fuente de Generación. 
Actividades Generadoras Componentes 
Participación en el total de 
Residuos 
Residencias/Domicilios 
Desperdicios de cocina, papel, 
cartón, 
plásticos, vidrio, metales, textiles, 
restos de 
50 a 75 % 
8 
 
jardín, etc. 
Actividades Comerciales 
(Almacenes, hoteles, restaurantes, 
oficinas, etc) 
Desperdicios de cocina, papel, 
cartón, 
plásticos, vidrio, metales, textiles y 
residuos 
especiales 
10 a 20 % 
Instituciones 
(Oficinas Públicas, escuelas, 
Servicios públicos, etc) 
Papel, cartón, plásticos, vidrio y 
metales 
5 a 15 % 
Industria 
Restos de materia prima: textiles, 
cuero, 
metales, chatarra, etc. Residuos 
especiales y 
peligrosos 
5 a 30 % 
Limpieza de Vialidades y areas 
públicas. 
Residuos que arrojan los peatones 
a las calles: 
restos de comida, bolsas, botellas, 
papeles, 
hojas, tierra, entre otros. 
10 a 20 % 
Fuente: Diagnostico de la Situacipon del manejo de los residuos Sólidos en America Latina y el 
Caribe. BID – OPS/OMS. Washington D. C., 2010. 
 
1.2. Situación Actual en México 
 
En el caso particular de México se destaca en la región por tener gran cantidad de 
población mayor a 100 millones de habitantes, la urbanización acelerada de los 
países en vías de desarrollo como es el caso, trae como consecuencia el 
incremento de la generación de Residuos Sólidos, por lo cual es necesario 
implementar acciones para la correcta gestión de los mismos. 
9 
 
Cada año se generan en México alrededor de 40 millones de toneladas de 
residuos, de las cuales, 35.3 millones corresponden a residuos sólidos urbanos 
(RSU) y se estima que entre 5 y 6 millones de toneladas a residuos peligrosos 
(RP). 
La problemática asociada con los RP presenta dos grandes líneas: por un lado, la 
que se refiere a la presencia de sitios ya contaminados que requieren una 
solución; y por otro, la que se orienta a prevenir la contaminación proveniente de 
las fuentes en operación que los generan. La disposición inadecuada de los 
residuos peligrosos provoca diferentes afectaciones a los ecosistemas. En el año 
2004 se identificaron en el país 297 sitios contaminados con RP, de los cuales 119 
fueron caracterizados y 12 se encuentran en proceso de rehabilitación. 
Cabe mencionar que cerca del 50% del total de los residuos que se generan en 
México, corresponde a materia orgánica, por lo que se podría, en primera 
instancia, resolver el 50% del problema a partir de plantas generadoras de biogás, 
las cuales son la alternativa más eficiente en el tratamiento de los mismos. 
 
 
Generación de Residuos por tipo 
Fuente: Semarnat, Compendio de Estadísticas Ambientales 2010, México, en 
www.semarnat.gob.mx, (fecha de consulta: Noviembre de 2014). 
http://www.semarnat.gob.mx/
10 
 
La descomposición de materia orgánica produce gas metano lo cual contribuye al 
fenómeno de Calentamiento Global*, a continuación se explicará, por lo cual es 
muy importante tratar este tipo de residuos y así aminorar el impacto de ellos en el 
ambiente. 
 
1.2.1. Calentamiento Global 
 
 
Contaminación de Fábrica 
 
El calentamiento global es el incremento continuo de la temperatura promedio 
global: específicamente la temperatura de la atmósfera y de los mares. El “efecto 
invernadero” es el calentamiento que se produce cuando ciertos gases de la 
atmósfera de la Tierra retienenel calor. Estos gases dejan pasar la luz pero 
mantienen el calor como las paredes de cristal de un invernadero. 
En primer lugar, la luz solar brilla en la superficie terrestre, donde es absorbida y, a 
continuación, vuelve a la atmósfera en forma de calor. En la atmósfera, los gases 
11 
 
de invernadero retienen parte de este calor y el resto se escapa al espacio. 
Cuantos más gases de invernadero, más calor es retenido. 
La única forma de explicar este patrón es incluir el efecto de los gases de 
invernadero (GEI) emitidos por los humanos. 
Una de las primeras cosas que aprendieron los científicos es que existen varios 
gases de efecto invernadero responsables del calentamiento y los humanos los 
emiten en una variedad de formas. La mayoría provienen de la combustión de 
combustibles fósiles de coches, fábricas y producción de electricidad. El gas 
responsable de la mayoría del calentamiento es el dióxido de carbono, también 
conocido como CO2. 
 
 
Planta Geotérmica 
Otros gases que contribuyen a este efecto son el metano que liberan los rellenos 
sanitarios y la actividad agrícola (especialmente los sistemas digestivos de 
animales de pastoreo), óxido nitroso de los fertilizantes, gases utilizados para la 
refrigeración y los procesos industriales y la pérdida de bosques que, de lo 
contrario, podrían almacenar el CO2. 
12 
 
Los diferentes gases de invernadero poseen capacidades de retención de calor 
muy diferentes. Algunos de ellos pueden retener aún más calor que el CO2. Por 
ejemplo, una molécula de metano produce más de 20 veces el calentamiento de 
una molécula de CO2. El óxido nitroso es 300 veces más poderoso que el CO2. 
Otros gases, como los clorofluorocarbonos (que han sido prohibidos en la mayor 
parte del mundo porque también degradan la capa de ozono), tienen un potencial 
de retención de calor que es miles de veces mayor que el CO2. 
Dicho lo anterior, es importante tratar los residuos sólidos orgánicos, para así 
evitar la emanación de gas metano a la atmosfera, lo cual incrementa 
significativamente el calentamiento global. El tratamiento de estos residuos 
requiere de la construcción de plantas generadoras de biogás las cuales tienen 
como fin el aprovechamiento del metano producido para generación de energía 
eléctrica así como combustible, este gas se forma de manera natural a partir de la 
fermentación de la materia orgánica, con estas estructuras se evitara que este gas 
se libere directamente a la atmosfera. 
 
1.2. Situación Actual 
 
En la actualidad la gran demanda de energía de la población ha resultado en una 
mayor contaminación del planeta con gases de efecto invernadero, por lo cual se 
buscan opciones menos contaminantes de generación de energía, un gran 
ejemplo de esta tendencia es la puesta en marcha de obras tales como plantas 
generadoras de biogás a partir de desechos orgánicos, ya sean sólidos o purines. 
Estas plantas permiten obtener gas metano a partir de procesos anaeróbicos, que 
se producen naturalmente en la descomposición de los desechos orgánicos. 
La fermentación anaerobia es un proceso natural que ocurre en forma espontánea 
en la naturaleza y forma parte del ciclo biológico. De esta forma se puede 
encontrar el denominado "gas de los pantanos" que brota en aguas estancadas, el 
gas natural metano) de los yacimientos petrolíferos así como el gas producido en 
13 
 
el tracto digestivo de los rumiantes como los bovinos. En todos estos procesos 
intervienen las denominadas bacterias metanogénicas. 
1.3.1. Historia del Biogás 
 
Las primeras menciones sobre biogás se remontan al año 1,600, en el que se 
identificó, por varios científicos, como un gas proveniente de la descomposición de 
la materia orgánica. En el año 1890, se construye el primer bio-digestor a escala 
real en la India y ya en 1896 en Exeter, Inglaterra, las lámparas de alumbrado 
público eran alimentadas por el gas recolectado de los digestores que 
fermentaban los lodos cloacales de la ciudad. 
Tras las guerras mundiales comienza a difundirse en Europa las llamadas fábricas 
productoras de biogás cuyo producto se empleaba en tractores y automóviles de 
la época. En todo el mundo se difunden los denominados tanques Imhoff para el 
tratamiento de aguas cloacales colectivas. El gas producido se le utilizó para el 
funcionamiento de las propias plantas, en vehículos municipales y en algunas 
ciudades se lo llegó a inyectar en la red de gas comunal. 
Durante los años de la segunda guerra mundial comienza la difusión de los 
biodigestores a nivel rural, tanto en Europa como en China e India que se 
transforman en líderes en la materia. Esta difusión se ve interrumpida por el fácil 
acceso a los combustibles fósiles y recién en la crisis energética de la década del 
70 cuando se reinicia con gran ímpetu la investigación y extensión en todo el 
mundo, incluyendo la mayoría de los países latinoamericanos. 
Siendo así, el biogás es un producto del metabolismo de las bacterias 
metanogénicas que participan en la descomposición de tejidos orgánicos en 
ambiente húmedo y carente de oxígeno. A su vez, durante el proceso de 
descomposición, algunos compuestos orgánicos son transformados a minerales, 
los cuales pueden ser utilizados fácilmente como fertilizantes para los cultivos. La 
producción de biogás va a depender, principalmente, de los materiales utilizados, 
de la temperatura y del tiempo de descomposición. Lo anteriormente descrito 
14 
 
corresponde a un proceso de descomposición anaeróbica, donde se puede 
obtener entre otros, etanol, metanol y gas metano, no así en un proceso de 
descomposición aerobia, en que el producto final es dióxido de carbono y agua. 
 
1.3.2. Caso de Éxito en México 
 
En México el ayuntamiento de Monterrey, para propulsar el metro de la ciudad; es 
un ejemplo de cómo se puede aplicar la energía de biomasa en una manera que 
es benéfica para el medio ambiente y la gente. Este proyecto, conocido como 
“Monterrey Cinco”, aprovecha el biogás producido durante la descomposición de 
los residuos en los vertederos municipales, redirigiendo lo que normalmente sería 
un contaminante para abastecer las necesidades energéticas de un servicio 
urbano importante. Gracias a este proyecto el metro de Monterrey se ha 
convertido en el primer tren ligero impulsado por energía generada por desechos. 
 
Metro Cd. Monterrey estación Exposición 
15 
 
El metro se inició a construir desde el primero de Abril de 1988, duró 3 años en 
construcción y arrancó el 25 de abril de 1991. Pero originalmente el metro 
funcionaba con energía eléctrica. En el 2006 fue cuando se inició el proyecto de 
“Monterrey Cinco” para que cambiara la fuente de energía por la de bioenergía. 
 
Actualmente el metro tiene 2 líneas con un total de 32 estaciones: 27 estaciones 
de paso, una de correspondencia y 4 terminales. En cuanto a su diseño 24 de las 
estaciones están elevadas, 7 son subterráneas y una es superficial. El metro 
recorre 33 kilómetros de largo en total; la línea uno tiene 20 kilómetros y la dos 
tiene 13 kilómetros. Este metro sirve a 470,000 usuarios cada día. 
 
Metro Ciudad de Monterrey 
El relleno sanitario Simeprode produce más energía de lo que es necesario para el 
metro; de hecho, esta misma fuente de bioenergía produce electricidad para el 
16 
 
alumbrado público de la zona metropolitana, el museo Paseo Santa Lucia (el cual 
es uno de los más importantes de la ciudad), el palacio de Gobierno y los 
organismos del Estado. 
En 2011 la ciudad estaba ahorrando 8.6 millones de pesos por el uso del biogás al 
año; el metro requiere de aproximadamente 2.5 millones de megavatios por hora 
para su operación. Según el director de Simeprode, Ovidio Elizondo Treviño, los 
vagones, edificios y la operación del metro operan en un 80% usando bioenergía 
que proviene de los desechos de los ciudadanos. Para tener un aproximado es 
comparable conla energía que consumen 50,000 viviendas de interés social. 
 
Metro Ciudad de Monterrey 
 
Cada día llegan aproximadamente 800 camiones al relleno sanitario de Simeprode 
en las afueras de la ciudad (en el Municipio de Salinas Victoria). Depositan 4,500 
17 
 
toneladas de basura y desechos en un biodigestor; éste mide 300 metros por 100 
metros y tiene 10 metros de profundidad. En el fondo del contenedor del 
biodigestor hay una geomembrana para evitar que los líquidos se filtren en el 
subsuelo y lo contaminen. 
Se compactan los desechos y se cubren con una capa de tierra, formando una 
loma o cerro. 
La basura orgánica se descompone por medio de la digestión anaeróbica 
realizada por microorganismos (bacterias). Estos microorganismos producen 
ciertos gases de efecto invernadero que normalmente se liberarían en la 
atmósfera y contribuirían al cambio climático. En el caso del metro de Monterrey, 
se captan estos gases y se redirigen a un generador especial. 
El biogás es conducido a los motogeneradores por medio de tuberías especiales 
de una empresa llamada Bioenergía de Nuevo León. 
El gas pasa por las turbinas que generan la energía eléctrica para producir la 
energía necesaria para propulsar el metro de Monterrey. 
 
1.4. El problema de los Residuos Sólidos 
 
En México, el problema de los Residuos Sólidos no es nuevo, es claro que en 
algún momento esta problemática llegaría a ser de gran importancia para la 
sociedad mexicana, es por ello que en nuestro país se están empleando diferentes 
métodos para el aprovechamiento de estos. 
La gestión de residuos, es la recolección, transporte, procesamiento o tratamiento, 
reciclaje o disposición de material de desecho, generalmente producida por la 
actividad humana, en un esfuerzo por reducir los efectos perjudiciales en la salud 
humana y la estética del entorno, aunque actualmente se trabaja no solo para 
reducir los efectos perjudiciales ocasionados al medio ambiente, sino para 
recuperar los recursos del mismo. 
18 
 
La gestión de los residuos urbanos, industriales y comerciales tradicionalmente 
han consistido en la recolección, seguido por la disposición. Dependiendo del tipo 
de residuo y el área, el proceso puede continuar con un tratamiento específico. 
Este tratamiento puede consistir en reducir su peligrosidad, recuperar material 
para el reciclaje, producir energía, o reducir su volumen para una disposición más 
eficiente. 
Los métodos de recolección varían ampliamente entre países diferentes y 
regiones, y sería imposible describir todos ellos. Por ejemplo, en España existen 
desde el típico cubo de plástico que es recogido diariamente por un camión hasta 
un sistema de recolección neumática que aspira los desechos a una velocidad de 
100 km/h hasta un centro de transferencia donde es recogida por los medios de 
transporte convencionales. Muchas áreas, sobre todo aquellas menos 
desarrolladas, no tienen un sistema de recolección formal en el lugar. 
Los métodos de disposición también varían extensamente. En Australia, el método 
más común de disposición de basura sólida son los vertederos, por ser un país 
grande con una densidad de población baja. Por contraste, en Japón es más 
común la incineración, al ser un país pequeño y con escaso terreno libre. 
 
1.5. Métodos de Disposición de Residuos Sólidos 
 
1.5.1. Rellenos Sanitarios 
 
Es el método más tradicional de recogida de basuras, y se mantiene como una 
práctica común en la mayor parte de países. Históricamente, los vertederos se 
establecían en canteras en desuso, minas abandonadas, etc. 
Un relleno sanitario correctamente diseñado y bien gestionado puede ser un 
método higiénico y relativamente barato de eliminar materiales de desecho de una 
forma que reduce al mínimo su impacto sobre el entorno local. Rellenos más 
19 
 
viejos, mal diseñados o mal gestionados pueden generar un impacto ambiental 
adverso como los residuos arrastrados por el viento, la atracción de insectos, y la 
generación de lixiviados que pueden contaminar aguas subterráneas. Otro 
subproducto es el biogás (compuesto sobre todo de gas metano y dióxido de 
carbono), que se produce al descomponerse los restos orgánicos de la basura. 
Este gas puede crear problemas de olor, mata a la vegetación de superficie, y es 
un gas de efecto invernadero. 
Las características de diseño de un relleno sanitario moderno incluyen métodos de 
contener lechadas, como la arcilla o el plástico que raya el material. Los residuos 
se comprimen para aumentar su densidad y se cubre, mediante capas de tierra, 
para prevenir atraer animales (como ratones o ratas) y reducir la cantidad de 
residuos arrastrados por el viento. En muchos casos también se instala un sistema 
de extracción de gas, mediante tubos perforados, después de su cierre para 
extraerlo de los materiales en descomposición. El gas se bombea fuera de la celda 
por conductos y se quema en un motor de explosión para generar electricidad. 
Utilizar un incinerador para que se queme el gas es una mejor solución ambiental 
que soltarlo directamente a la atmósfera, ya que esto elimina el metano, que es un 
gas de efecto invernadero mucho más nocivo que el dióxido de carbono. 
Otro problema importante es que los ayuntamientos, sobre todo de áreas urbanas, 
no es muy fácil encontrar terrenos para establecer nuevos rellenos debido a la 
oposición de los propietarios de las parcelas colindantes. Pocas personas quieren 
un sitio de disposición de residuos junto a su propiedad. Por lo tanto, la recogida 
de residuos sólidos se ha hecho más cara, ya que los desechos deben 
transportarse más lejos para su deposición (o gestionado por otros métodos). 
Este hecho ha aumentado la preocupación por el impacto ambiental generado 
debido al excesivo consumo de productos y ha dado lugar a grandes esfuerzos 
por reducir al mínimo la cantidad de desechos enviados al relleno. Estos esfuerzos 
incluyen el reciclaje, conversión de los desechos en energía, diseño de productos 
que usen menos material, y la legislación obliga a los fabricantes a que se hagan 
responsables de los gastos de retirada de productos y del embalaje (mirar la 
20 
 
Administración de Producto y la Responsabilidad de Productor Ampliada). Por 
ejemplo en la ecología industrial, donde se estudian los tráficos de materiales 
entre industrias, los subproductos de una industria pueden ser una materia útil a 
otro, lo que redunda en una disminución de los desechos finales. 
Algunos futurólogos han pronosticado que los rellenos sanitarios podrían ser algún 
día excavados: ya que algunos recursos se hacen cada vez más escasos, podría 
ser rentable excavar y así, obtener materiales que antes fueron desechados por 
carecer de valor. Una idea relacionada con esto, es el establecimiento de un 
vertedero 'selectivo' que contiene sólo un tipo de desechos (por ejemplo 
neumáticos de vehículos), como un método de almacenaje a largo plazo. 
 
1.5.2. Método de Incineración 
 
La incineración es la combustión completa de la materia orgánica hasta su 
conversión en cenizas, usada en el tratamiento de residuos sólidos urbanos, 
industriales peligrosos y hospitalarios, entre otros. Tanto la incineración, como 
otros procesos de tratamiento de basuras a alta temperaturas son descritos como 
"tratamiento térmico". 
La incineración se lleva a cabo en hornos mediante oxidación química con un 
exceso de oxígeno. Algunos de los motivos por los que se usa este tratamiento 
pueden ser la destrucción de información (incineradora de documentos) o la 
destrucción de productos o compuestos químicos peligrosos (incineradora de 
residuos sólidos orgánicos). 
Los productos de la combustión son cenizas, gases, partículas tóxicas y algunas 
con efectos cancerígenos, así como calor, que puede ser usado para generar 
energía eléctrica. 
21 
 
Por sus efectos nocivos sobre la salud, su alto precio económico, y su 
insostenibilidad,es considerado un método de eliminación de residuos 
fuertemente criticado. 
Este sistema de procesamiento de los residuos presenta una serie de 
ventajas frente a otras técnicas de tratamiento como son: 
 Posibilidad de recuperación de energía. 
 Posibilidad de tratamiento de numerosos tipos de residuos. 
 Posibilidad de implantarlo cerca de núcleos urbanos. 
 Es necesaria poca superficie de terreno. 
 Reduce el volumen de residuos un 80 – 85 %. 
 
También presenta una serie de inconvenientes como son: 
 No elimina totalmente los residuos, por lo que se necesita un vertedero 
especial para el depósito de cenizas procedentes de la incineración, parte 
de las cuales son muy tóxicas. 
 Se generan gases tóxicos que deben ser tratados. Por ejemplo, estos 
gases contienen dioxinas que es un compuesto cancerígeno. 
 Necesitan un aporte de energía exterior para su funcionamiento. 
 Baja flexibilidad para adaptarse a variaciones estacionales de la generación 
de residuos. 
 La inversión económica y los costes del tratamiento son elevados (250 
millones de euros para una planta de tratamiento de unas 450,000 t/año). 
 Posibilidad de averías, por lo que se necesita un sistema alternativo de 
tratamiento. 
 Anula la puesta en marcha de políticas encaminadas a la reducción y 
reutilización de residuos, por la necesidad de rentabilizar la inversión hecha. 
22 
 
 
1.5.2.1. Control del proceso 
 
En primer lugar se deben controlar el tipo de residuos que vamos a incinerar, 
podemos tener una mezcla de residuos que no han sido seleccionados 
previamente (residuo bruto), en este caso la combustión es más difícil de controlar 
ya que tenemos una mezcla heterogénea de materiales y parte de estos pueden 
ser no combustibles. Otra opción es que ya se hubiesen tratado los residuos 
previamente, para lograr una mezcla homogénea de materiales combustibles 
(combustible derivado de residuos), de modo que el control de la combustión será 
mucho mejor. 
Para conseguir una incineración correcta de los residuos y una minimización de 
los gases contaminantes, se deben controlar, además del tipo de residuos, los 
siguientes parámetros: 
-El tiempo de residencia de los residuos en contacto con el oxígeno dentro de la 
cámara de incineración (tiempo de retención). 
-La relación entre las cantidades de oxígeno y de residuos que se mezclan. 
-La temperatura. 
El control de estos tres parámetros es imprescindible para una correcta 
incineración, y además están relacionados, de modo que si varia uno, se tendrá 
que variar los otros en su justa medida para no perder la efectividad en la 
combustión. 
 
1.5.2.2. Componentes principales de los residuos 
 
Los elementos principales que se encuentran en los residuos son carbono, 
hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre; también están presentes en pequeñas 
23 
 
cantidades otros elementos como metales, halógenos, etc. Se ve a los productos 
que se obtienen de la incineración en función de cada componente: 
Componentes en el residuo------------------>Productos 
 
Carbono ----------------------------------------->Cenizas (s) y Dióxido de Carbono (g) 
 
Oxígeno ----------------------------------------->Dióxido de Carbono (g) 
 
Hidrógeno --------------------------------------->Vapor de agua 
 
Halógenos -------------------------------------->Ácidos halogenados, Br2, I2 (g) 
 
Azufre -------------------------------------------->Óxidos de Azufre (g) 
 
Nitrógeno --------------------------------------->Óxidos de Nitrógeno (g) 
 
Fósforo ------------------------------------------>Pentóxidos de Fósforo (g) 
 
Metales ----------------------------------------->Óxidos metálicos (s) 
 
Metales Alcalinos --------------------------->Hidróxidos (s), "Inquemados" (g) 
 
24 
 
1.5.2.3. Contaminantes procedentes de la incineración de residuos 
 
La utilización de incineradoras como tratamiento de residuos produce una serie de 
emisiones gaseosas y de partículas, residuos sólidos (cenizas) y efluentes líquidos 
nada beneficiosos para el medio ambiente. A continuación se destacan algunos 
aspectos importantes de estos compuestos: 
- Óxidos de nitrógeno (NOx): Los más importantes son NO y NO2. Los óxidos de 
nitrógeno son precursores de la formación de ozono (O3) y nitratos de peroxiacilo 
(NPA), oxidantes fotoquímicos constituyentes del «smog» (niebla con humo), y 
contribuyen a la formación de aerosoles nítricos que causan lluvia ácida y niebla. 
- Dióxido de azufre (SO2): Se forma por la combustión de materiales que contienen 
azufre. El S02 es un gas irritante para los ojos, nariz y garganta, y en altas 
concentraciones puede producir enfermedades o la muerte en personas afectadas 
de problemas respiratorios. El SO2 es el principal responsable de la producción de 
lluvia ácida. 
- Monóxido de carbono (CO): Se forma cuando la combustión de materiales 
carbonosos es incompleta. Reacciona con la hemoglobina de la sangre para 
formar carboxihemoglobina (HbCO), que sustituye a la oxihemoglobina (HbO2) que 
transfiere el oxígeno a los tejidos vivos. La falta de oxígeno puede causar dolores 
de cabeza, náuseas e incluso la muerte a concentraciones altas y durante un 
tiempo elevado. 
- Partículas: Se forman por combustión incompleta del combustible y por arrastre 
físico de los materiales no combustibles. Las emisiones de partículas causan 
reducciones en la visibilidad y efectos sobre la salud que dependen del tamaño y 
de la composición de las mismas. 
- Metales: Algunos artículos como plásticos, revistas, pilas, etc., contienen 
elementos metálicos, estos pueden permanecer en las cenizas o ser emitidos por 
las incineradoras. En concreto, se ha observado la presencia de Cd, Zn, Sb, Ag, In 
y Sn en los gases de salida, así como también de Hg en menores 
25 
 
concentraciones. La posibilidad de que un compuesto metálico se volatilice o bien 
forme partículas sólidas dependerá de su naturaleza química. En principio se 
pueden distinguir tres grupos diferentes de metales: 
 Grupo 1: Al, Ba, Be, Ca, Co, Fe, K, Mg, Mn, Si (semimetal), Sr y Ti. Estos 
elementos poseen elevados puntos de ebullición y, en consecuencia, no se 
volatilizan en la cámara de combustión de la incineradora. Forman parte de 
la misma matriz de las cenizas. 
 Grupo 2: As, Cd, Cu, Pb, Zn, Sb y Se (los dos últimos son semimetales), los 
cuales se volatilizan durante la combustión, pero condensan rápidamente 
cuando los gases de salida se enfrían, por lo que normalmente se 
encuentran en la superficie de las cenizas. 
 Grupo 3: Está formado por el Hg que se volatiliza y no condensa, por lo que 
este elemento tiene más probabilidad de escapar hacia la atmósfera. La 
localización de los metales (en la matriz o superficie de las cenizas, o en el 
efluente gaseoso), depende de su naturaleza química y también de la 
constitución de los gases de salida. La presencia de óxidos de azufre y de 
nitrógeno y/o de cloruro de hidrógeno, puede dar lugar a la formación de 
compuestos volátiles (sulfatos, nitratos o cloruros metálicos), que alteran la 
volatilidad de los metales. Debido a la posible toxicidad de los efluentes 
vertidos durante la incineración, el control que se debe realizar ha de ser 
exhaustivo. 
- Gases ácidos: La incineración de residuos que contienen flúor y cloro genera 
gases ácidos, como el fluoruro y el cloruro de hidrógeno. Se encuentran 
cantidades traza de flúor en muchos productos, mientras que el cloro se localiza 
en los plásticos, sobre todo en el policloruro de vinilo, y en el poliestireno y el 
polietileno, que suelen llevar aditivos que contienen cloro. 
- Dioxinas y furanos: La emisión de compuestos orgánicos de la familia de las 
dioxinas y furanos (que pueden emitirse en forma gaseosa y/o adsorbidas sobre 
las partículas), las dioxinas son unos compuestos orgánicos clorados 
pertenecientes a la familia de las policlorodibenzodioxinas (PCDD). Su molécula 
26está formada por una estructura de triple anillo en la que dos anillos de benceno 
están unidos por un par de átomos de oxígeno. Un furano es un miembro de la 
familia de los policlorodibenzofuranos (PCDF), con una estructura química similar, 
excepto que los dos anillos de benceno están unidos por un solo átomo de 
oxígeno. La importancia de las familias PCDD y PCDF de compuestos orgánicos 
radica en que algunos de sus isómeros se encuentran entre las sustancias más 
tóxicas que existen. Los PCDD y PCDF son emitidos en bajas concentraciones 
desde los sistemas de incineración que queman residuos urbanos. Hay algunas 
evidencias que demuestran que estas sustancias se producen en todos los 
procesos de combustión. Se han propuesto tres fuentes de dioxinas y furanos en 
las emisiones procedentes de la incineración de residuos urbanos: 
 1- Presencia en los residuos. 
2- Formación durante la combustión debido a los compuestos aromáticos clorados 
que actúan de precursores. 
3- Formación durante la combustión por la presencia de compuestos 
hidrocarbonados y cloro. Una de las causas más probables de la generación de 
dioxinas y furanos en la incineración es la formación a partir de sus precursores 
orgánicos en las zonas más frías de la post-combustión, por la acción del cloruro 
de hidrógeno que se genera durante el proceso. Ello favorece la formación de un 
agente clorante que, en contacto con los compuestos aromáticos presentes, dan 
lugar a este tipo de compuestos. El rango de temperaturas en el cual se forman 
las dioxinas en la superficie de las partículas de ceniza es de 250 a 400 °C, con un 
máximo a 300 °C. Por esta razón se aconseja que, en las zonas de post-
combustión, la temperatura disminuya bruscamente, con el fin de no dar tiempo a 
la formación de dioxinas. 
Para evitar la emisión a la atmósfera de las dioxinas que hayan podido formarse 
durante la incineración se suele inyectar carbón activo en polvo, que es un buen 
adsorbente de este tipo de compuestos. 
27 
 
- PAHs: Los hidrocarburos aromáticos poli-cíclicos son compuestos orgánicos 
análogos al benceno que contienen anillos aromáticos de seis miembros 
conectados entre ellos mediante la compartición de un par de C adyacentes, lo 
cual da lugar a anillos fusionados. Se forman al quemar parcialmente materiales 
que contienen carbono, por tanto son productos de una mala combustión. Estos 
compuestos son comunes en la atmósfera de las ciudades y su existencia es 
preocupante porque muchos son cancerígenos como el benzo[a]pireno o el 
benzo[a]antraceno. 
 
1.5.3. Compostaje y digestión anaerobia 
 
La materia orgánica se descompone por vía aeróbica (compostaje), con alta 
presencia de oxígeno o por vía anaeróbica (metanización), con nula o muy poca 
presencia de oxígeno. 
El compostaje consiste en la descomposición aeróbica (con oxígeno) de residuos 
orgánicos como restos vegetales, animales, excrementos y purines, por medio de 
la reproducción masiva de bacterias aerobias termófilas que están presentes en 
forma natural en cualquier lugar. El material orgánico resultante se puede reciclar 
como abono para agricultura. 
Hay una gran variedad de métodos de compostaje y metanización y métodos 
híbridos con fases aerobia y anaerobia. 
El mayor problema de este método, consiste en estar seguro de que los residuos 
orgánicos sean limpios, es decir, que no contengan ninguna sustancia (p.e.: 
metales pesados) que pueda afectar a la salud si pasa a la cadena alimentaria a 
través de la agricultura. 
El compost, compostaje, composta o abono orgánico es el producto que se 
obtiene de compuestos que forman o formaron parte de seres vivos en un 
conjunto de productos de origen animal y vegetal; constituye un “grado medio” de 
28 
 
descomposición de la materia orgánica que ya es en sí un magnífico abono 
orgánico para la tierra, logrando reducir enormemente la basura. Se denomina 
humus al “grado superior” de descomposición de la materia orgánica. El humus 
supera al compost en cuanto abono, siendo ambos orgánicos. 
El compostaje se forma de desechos orgánicos como: restos de comida, frutas y 
verduras, aserrín, cáscaras de huevo, restos de café, trozos de madera, poda de 
jardín (ramas, césped, hojas, raíces, pétalos, etc.). La materia orgánica se 
descompone por vía aeróbica o por vía anaeróbica. Se denomina “compostaje” al 
ciclo aeróbico (con alta presencia de oxígeno) de descomposición de la materia 
orgánica. Se llama “metanización” al ciclo anaeróbico (con nula o muy poca 
presencia de oxígeno) de descomposición de la materia orgánica. 
El compost es obtenido de manera natural por descomposición aeróbica (con 
oxígeno) de residuos orgánicos como restos vegetales, animales, excrementos y 
purines (parte líquida altamente contaminante que rezuma de todo tipo de 
estiércoles animales), por medio de la reproducción masiva de bacterias aeróbicas 
termófilas que están presentes en forma natural en cualquier lugar 
(posteriormente, la fermentación la continúan otras especies de bacterias, hongos 
y actinomicetos). Normalmente, se trata de evitar (en lo posible) la putrefacción de 
los residuos orgánicos (por exceso de agua, que impide la aireación-oxigenación y 
crea condiciones biológicas anaeróbicas malolientes), aunque ciertos procesos 
industriales de compostaje usan la putrefacción por bacterias anaerobias. 
La composta se usa en agricultura y jardinería como enmienda para el suelo (ver 
Abono orgánico), aunque también se usa en paisajismo, control de la erosión, 
recubrimientos y recuperación de suelos. 
 
1.5.4. Pirólisis y gasificación 
 
La pirólisis y la gasificación son dos formas de tratamiento térmico en las que los 
residuos se calientan a altas temperaturas con una cantidad de oxígeno limitada. 
29 
 
El proceso se lleva a cabo en un contenedor sellado a alta presión. Convertir el 
material en energía es más eficiente que la incineración directa, se genera energía 
que puede recuperarse y usarse, mucha más que en la combustión simple. 
 
La pirólisis de los residuos sólidos convierte el material en productos sólidos, 
líquidos y gaseosos. El aceite líquido y el gas pueden ser quemados para producir 
energía o refinado en otros productos. El residuo sólido puede ser refinado en 
otros productos como el carbón activado. 
La gasificación es usada para convertir materiales orgánicos directamente en un 
gas sintético (syngas) formado por monóxido de carbono e hidrógeno. El gas se 
puede quemar directamente para producir vapor o en un motor térmico para 
producir electricidad. La gasificación se emplea en centrales eléctricas de biomasa 
para producir la energía renovable y calor. 
La pirólisis (del griego piro, ‘fuego’ y lisis, ‘rotura’) es la descomposición química 
de materia orgánica y todo tipo de materiales, excepto metales y vidrios, causada 
por el calentamiento a altas temperaturas en ausencia de oxígeno (y de cualquier 
halógeno). Involucra cambios simultáneos de composición química y estado físico, 
los cuales son irreversibles. En este caso, no produce ni dioxinas ni furanos. 
La pirólisis extrema, que sólo deja carbono como residuo, se llama carbonización y 
es un caso especial de termólisis. 
Un ejemplo de pirólisis es la destrucción de neumáticos usados. En este contexto, 
la pirólisis es la degradación del caucho de la rueda mediante el calor en ausencia 
de oxígeno. 
 
1.5.4.1. Pirólisis anhidra 
 
La pirólisis es normalmente anhidra (sin agua). Este fenómeno ocurre 
normalmente cuando un compuesto orgánico sólido se calienta fuerte en la 
30 
 
ausencia de oxígeno, como por ejemplo, al freír o asar. Aunque estos procesos se 
llevan a cabo en una atmósfera normal, las capas externas del material conservan 
el interior sin oxígeno. 
El proceso también ocurre cuando se quema un combustible sólido compacto, 
como la madera. De hecho, las llamas de un fuego de madera se deben a la 
combustiónde gases expulsados por la pirólisis, no por la combustión de la 
madera en sí misma. 
Un antiguo uso industrial de la pirólisis anhidra es la producción de carbón vegetal 
mediante la pirólisis de la madera. Más recientemente la pirólisis se ha usado a 
gran escala para convertir el carbón en carbón de coque para la metalurgia, 
especialmente en la fabricación de acero. 
Se piensa que la pirólisis anhidra tiene lugar durante la catagénesis, la conversión 
de querógeno a combustible fósil. 
En muchas aplicaciones industriales este proceso es llevado a cabo bajo presión y 
a temperaturas por encima de los 430°C. La pirólisis anhidra también se puede 
usar para producir un combustible líquido similar al gasoil a partir de biomasa 
sólida o plásticos. La técnica más común utiliza unos tiempos de residencia muy 
bajos (menos de dos segundos) y temperaturas de entre 350 y 500 ºC. 
 
1.5.4.2. La pirólisis y el tratamiento de residuos 
 
La aplicación de la pirólisis al tratamiento de residuos ha ganado aceptación junto 
con otras tecnologías avanzadas de tratamiento de residuos. Sin embargo, no los 
elimina, sino que los transforma en carbón, agua, residuos líquidos, partículas, 
metales pesados, cenizas o tóxicos —en algunos casos—, entre otros; vertiendo 
al aire desde sustancias relativamente inocuas hasta muy tóxicas y reduciendo así 
su volumen. Esta destilación destructiva obviamente imposibilita el reciclado o la 
reutilización. 
31 
 
La pirólisis se puede utilizar también como una forma de tratamiento termal para 
reducir el volumen de los residuos y producir combustibles como subproductos. 
También ha sido utilizada para producir un combustible sintético para motores de 
ciclo diésel a partir de residuos plásticos. 
 
1.5.5. Generación de Biogás a partir de Residuos Sólidos Orgánicos 
 
El biogás es un gas con alto contenido energético que se genera en la 
descomposición anaeróbica de la materia orgánica. Este proceso se produce en 
biodigestores especialmente diseñados o en rellenos sanitarios. 
El biogás se puede ser aprovechado de diferentes maneras, tales como: 
-Quema de biogás para generar electricidad y calor (motor de cogeneración) 
-Quema de biogás directamente para generar calor (quemador de gas, caldera) 
Los residuos se reciben en un estanque y son homogeneizados en un mezclador 
antes de ingresar al digestor o fermentador. En el digestor se produce una 
agitación continua y se mantienen a una temperatura y presión determinadas, para 
poder optimizar la digestión anaeróbica de la materia orgánica y maximizar la 
producción de biogás y el porcentaje de metano contenido en éste. Dependiendo 
de las condiciones del biogás, éste es captado y tratado, principalmente 
eliminando el H2O y H2S. Con él se alimenta un motor de combustión interna con 
un generador de electricidad, la cual es inyectada a la red. Mediante el 
desacoplamiento del calor en los sistemas de gases de escape y refrigeración del 
motor de combustión, se logra una producción de energía térmica que se utiliza 
para mantener la temperatura de los biodigestores y para alimentar diversos 
procesos industriales. 
En un relleno sanitario, el biogás se produce naturalmente como subproducto del 
tratamiento y descomposición de los residuos. Para poder captarlo es necesario 
instalar un conjunto de tuberías en puntos específicos que permitan acceder a las 
32 
 
distintas capas del relleno. Estas tuberías transportan el biogás directamente a la 
estación de compresión y tratamiento del gas, de acuerdo sea la necesidad, para 
finalmente inyectarlo a un motor de combustión interna y generar energía eléctrica 
y térmica. 
 
 
Esquema de Planta de Biogás 
A partir de la información obtenida en este capítulo se puede inferir que la manera 
de aprovechar los residuos sólidos orgánicos con menores impactos al ambiente, 
es la producción de biogás, este sistema requiere de infraestructura especializada 
así como instalaciones de seguridad que permitan que el terreno donde se 
pretenda colocar la planta no se vea afectado por la misma, tanto en el suelo 
como en el aire. 
 
 
 
 
 
 
 
33 
 
Capítulo II. Descripción de la planta procesadora de residuos 
sólidos orgánicos 
 
2.1. Planta de biogás 
 
Una planta de biogás es una instalación donde con materia orgánica se realiza lo 
que se conoce con el nombre de co‐digestión anaeróbica. La co‐digestión se basa 
en mezclar diferentes sustratos para que se compensen entre si y se obtenga una 
producción de biogás óptima y una biomasa digerida que es un buen fertilizante 
para aplicar en los campos. 
En la instalación se produce de forma acelerada el ciclo natural de 
descomposición. Se reciben materias orgánicas, deyecciones orgánicas un 70% y 
subproductos agrícolas y/o residuos industriales un 30%, que se mezclan y son 
conducidos hacia los digestores. Dentro de estos grandes recipientes cerrados, sin 
aire del exterior y con condiciones óptimas de temperatura, es donde las bacterias 
actúan. De aquí se obtiene biogás y un subproducto que es un buen bio‐fertilizante 
para aplicar en los campos. El biogás se utiliza como único combustible en unos 
equipos de cogeneración que transforman el biogás en energía eléctrica y térmica 
de origen renovable. 
 
Diagrama de Funcionamiento 
34 
 
2.2. Componentes principales de una Planta de Biogás 
 
Se pueden diferenciar varias partes o procesos en una planta de Biogás: 
•Almacenamiento y Acondicionamiento de los sustratos, en caso de tener como 
fuente residuos líquidos orgánicos de origen animal. 
•Producción de Biogás. 
•Acondicionamiento del Biogás. 
•Aprovechamiento Energético del Biogás. 
•Digestato. 
 
2.2.1. Tipos de Sustratos 
 
La producción de biogás depende directamente del tipo de sustratos con que se 
alimenta al digestor. La procedencia de los mismos puede ser muy variada: 
 Residuos Sólidos Orgánicos. 
 Sustratos de origen animal: purín, estiércol, gallinaza etc. 
 Sustratos de origen vegetal: maíz, centeno, sorgo etc. 
 Residuos procedentes de la Industria Agroalimentaria: restos de matadero, 
grasas, melaza. 
 
2.2.2. Sistema de alimentación 
 
El sistema ideal de alimentación para una digestión adecuada ha de ser continuo. 
Hoy en día debido a los sistemas de control de las plantas, esto se realiza de 
manera automática y muy exacta para que la mezcla sea la más adecuada para la 
producción de biogás. 
35 
 
Generalmente, se tiene un silo más pequeño, con piso móvil, donde son 
introducidos los sustratos sólidos (silajes, residuos sólidos) hasta el alimentador y 
otras conducciones para la alimentación de los sustrato líquidos. 
Los sistemas de alimentación más modernos pesan cada sustrato por separado 
de manera que la mezcla siempre contiene el porcentaje exacto de cada uno, en 
el caso que la planta cuente con las capacidades de manejar residuos de 
animales. 
Hay otro tipo de instalaciones que permiten una mayor homogenización de la 
mezcla como son los agitadores internos de alimentador, colocar una bomba con 
cuchillas para evitar que se introduzcan partículas de tamaño grande en el 
digestor, tamices para eliminar piedras y otros materiales que podrían dañar las 
instalaciones. 
 
2.2.3. Digestor 
 
La posibilidad de configuración de una planta de biogás son variadas puede tener 
uno o varios digestores, estos pueden ser de mezcla seca o húmeda, horizontales, 
de mezcla continua. El diseño final dependerá del tipo de sustratos a utilizar y de 
la potencia para la que se diseñe la Planta. 
2.2.3.1. Tipos de digestores 
 
Los digestores se clasifican por el modo de operación, llenado y vaciado. La 
clasificación general los define en digestores de régimen estacionario, régimen 
semi-continuo, horizontales, y de régimen continuo. En función de las húmedas del 
proceso los tenemos de mezcla húmeda (hasta 15% de contenido de MS) o seca 
con un contenido de MS superior(hasta un 25%). 
36 
 
 
Planta generadora de biogás 
 
Biodigestor 
Una de las variaciones fundamentales en cuanto al diseño de la planta consiste en 
realizar la digestión en una o dos etapas, basado en el hecho de que los distintos 
grupos de bacterias que llevan a cabo el proceso requieren diferentes condiciones 
de pH y tiempo de retención Esto supone la construcción de uno o dos depósitos, 
37 
 
en el primero se realiza una parte de la digestión anaerobia (hidrólisis y 
acidogénesis) y en el segundo digestor se lleva a cabo la acetogénesis y la 
metanogénesis. 
2.2.3.2. Principales Componentes de un digestor 
 
Para que el digestor se construya de manera eficiente y no surjan problemas 
durante la operación (fugas de biogás, filtraciones de sustratos) hay que realizar 
un diseño adecuado así como tener en cuenta la utilización de membranas 
plásticas que garanticen cero filtraciones al suelo. 
Los tanques para digestores se construyen sobre o bajo tierra. El suelo y paredes 
de los digestores agroindustriales son de hormigón. La cubierta, generalmente es 
de membrana EPDM. La alimentación de los digestores suele realizarse por medio 
de una bomba sumergible. Para realizar la descarga de la mezcla ya digerida o la 
recirculación de la misma para estabilizar los niveles de humedad del proceso se 
realiza mediante rebose, se instala una tubería en la parte superior del digestor 
que conectará este con el tanque de almacenamiento de Digestato y/o el de 
recirculación. 
 
Construcción de Biodigestor 
38 
 
 
Tubería de Biogás 
 
Construcción de Digestor 
 
Construcción de Digestor 
 
 
39 
 
2.2.4. Agitadores 
 
A través de la agitación se logra una mejor distribución de la temperatura, de los 
nutrientes, la eliminación de las burbujas de biogás y una mezcla del sustrato 
fresco con la población bacteriana existente en el digestor. Además se evita la 
formación de costras sobre la superficie de la biomasa y la formación de “espacios 
muertos” sin actividad biológica. 
Hay varios tipos de agitadores, tipo “Paddelgitant”, con mezcla en el eje horizontal, 
cuyo motor y engranaje estarán instalados en el exterior del tanque o mediante 
agitadores de motor sumergible, regulables en altura y dirección. 
 
 
Agitadores 
 
2.2.5. Sistema de Calefacción 
 
Los digestores llevarán incorporado un sistema de aislamiento de poliuretano (o 
similar) de 4 cm de espesor para retener la mayor cantidad de calor posible. Así 
40 
 
mismo en el interior de la pared de hormigón se distribuirán una serie de tubos de 
polietileno que conformarán el sistema de calefacción. 
El agua caliente que circulará por el interior del sistema de calefacción proviene 
del agua de refrigeración de la camisa del motor y de los gases de escape, 
produciendo agua caliente por intercambio de calor en un cambiador de placas. El 
circuito primario de enfriamiento de la camisa del motor es cerrado, con 
recirculación, para evitar la contaminación de tipo térmico y evitar un gasto 
innecesario de agua además de energía. 
 
Sistema de Calentamiento 
 
Agitadores 
 
41 
 
2.2.6. Otras Instalaciones 
 
A parte de las ya citadas se tienen otras instalaciones que forman parte de la 
planta de biogás, como la unidad de control, la antorcha para emergencias, las 
conducciones. 
También puede haber variaciones con respecto al sistema de alimentación, al 
almacenamiento. 
 
Antorcha de Emergencia 
 
Tubería de biogestato 
2.3. Requerimientos externos de la Planta generadora de Biogás 
 
Para el correcto funcionamiento de la Planta se requiere contar con vías de 
acceso adecuadas, ya que por ahí pasaran vehículos de carga los cuales 
42 
 
transportarán los desechos sólidos orgánicos requeridos para la producción del 
biogás. La infraestructura necesaria para dicho propósito requerirá de 
especificaciones que consideren el tráfico pesado, así como contar con las 
dimensiones necesarias para facilitar las maniobras de los conductores y así 
minimizar las posibilidades de que se generen inconvenientes viales así como 
evitar posibles accidentes de tránsito. 
También se requerirá de trazo de rutas de sitios donde se cuente con los RSO a 
donde se encuentre la Planta, estas rutas serán trazadas con el propósito 
fundamental de evitar conflictos, ya sea a los ciudadanos que viven en las zonas 
aledañas, como también evitar las zonas de mayor tránsito vehicular, así como 
realizar los traslados en horas de poca afluencia vehicular lo cual facilitará el 
proceso. 
Al contar con rutas se logrará una alta eficiencia en los traslados, es importante 
contemplar rutas alternas, ya que se podrían presentar inconvenientes en algún 
momento, por lo cual es vital contar con alternativas. Será muy importante un 
análisis del afluente vehicular en las inmediaciones por donde el transporte 
pasará, con el fin de evitar horas pico de tránsito vehicular. 
 
 
Vía de Acceso 
43 
 
 
 
Vías de Acceso 
2.4. Bahía de Descarga 
 
Se contará con una bahía de descarga donde se recibirán los RSO y purines 
cuando sea el caso, cuando el transporte llegue, inmediatamente se verterá en 
una serie de contenedores sellados los cuales serán llevados al digestor por 
medio de bandas transportadoras hasta llegar al tanque homogeneizador. Este 
proceso realizarlo de manera inmediata para así evitar que los malos olores 
producidos por los residuos se liberen al ambiente y afecten a la población 
circundante. 
 
Bahía de Descarga 
44 
 
Capítulo III. Características operativas 
 
3.1. Operación de la Planta Generadora de Biogás 
 
El proceso comienza con la llegada de los residuos sólidos orgánicos, los cuales 
son llevados en contenedores a la estructura que es la encargada de 
homogeneizar los residuos, posteriormente se vierten en el bio-digestor, donde 
ocurre el proceso de antes mencionado, la digestión anaeróbica, posteriormente el 
biogás asciende es conducido por un sistema de tuberías que lo llevara a las 
estructuras de tratamiento donde se acondicionará para lograr obtener una alta 
eficiencia en su combustión. 
El producto de no digerido del bio-digestor (biogestato) será aprovechado como 
fertilizante por su alto contenido mineral. El biogás acondicionado será utilizado 
como combustible de un generador, el cual se conectara a la red de energía 
eléctrica. No solo se podrá utilizar para generar energía eléctrica sino que también 
podrá conectarse a la red de gas para su quema en domicilios particulares. 
La Planta estará funcionando sin interrupciones, esto para lograr una mayor 
eficiencia en esta serie de procesos, se contará con una estructura de 
almacenamiento de residuos orgánicos para tener un excedente para evitar 
carencia en el suministro de biomasa para el bio-digestor, con esta medida se 
asegurará la producción de biogás de manera continua y sin interrupciones. 
 
3.2. Supervisión del Proceso 
 
Es vital contar con una supervisión del proceso, por lo cual la Planta Generadora 
de Biogás será monitoreada en cada uno de sus procesos, para poder identificar 
de manera inmediata los posibles problemas que puedan presentarse y así poder 
darle una solución adecuada, este monitoreo se realizara de manera constante las 
24 horas del día, se contará con personal capacitado que logre dar soluciones 
45 
 
adecuadas a los posibles inconvenientes que se puedan presentar. A lo largo del 
proceso de operación de la Planta se realizan procesos que parecen sencillos, sin 
embargo requieren especial cuidado, y que se generan una serie de compuestos 
que son peligrosos para la salud no solo del personal sino de los ecosistemas 
cercanos. 
No hay que olvidar que el resultado de la operación de la planta es un producto 
flamable por lo cual la planta está expuesta a riesgos de explosión, debe de contar 
con planes de emergencias que abarquen un posible incendio en los procesos, por 
locual es necesario contar con estructuras necesarias de contingencia de 
incendios. Dicho lo anterior se considera necesario un monitoreo de los procesos 
más críticos en la planta, este monitoreo se realizara las 24 horas. 
Es muy importante mencionar que este tipo de instalaciones requieren atención a 
cada momento ya que se trata de procesos que pueden desencadenar problemas 
graves y peligrosos que pueden poner en riesgo a los trabajadores y a la 
población circundante. 
 
3.3. Reacciones Químicas presentes en el proceso 
 
3.3.1. Metanogénesis 
 
Es la formación de metano por microorganismos. Es una forma de metabolismo 
microbiano muy importante y extendido. En la mayoría de los entornos, es el paso 
final de la descomposición de la biomasa. Recientemente, se ha demostrado que 
el tejido de las hojas de las plantas vivas emite metano. Aunque el mecanismo por 
el que ocurre esta producción de metano es, hasta ahora, desconocido, las 
implicaciones son grandes; es un ejemplo de metanogénesis en organismos no 
microbianos, supuestamente en condiciones aerobias. 
 
46 
 
3.3.2. Producción de metano por reducción del CO2 
 
La metanogénesis por reducción del CO2 es una forma de respiración anaeróbica. 
Los metanógenos no utilizan el oxígeno para respirar; de hecho, el oxígeno inhibe 
el crecimiento de los metanógenos. El aceptor de electrones terminal en la 
metanogénesis no es el oxígeno, sino el carbono. El carbono puede aparecer en 
un pequeño número de compuestos orgánicos con poco peso molecular. Los dos 
caminos mejor descritos implican la utilización de dióxido de carbono y acetato 
como aceptores terminales de electrones: 
CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O 
3.3.3. Producción de metano a partir de moléculas orgánicas 
 
Las bacterias metanógenas pueden producir también metano a partir de sustratos 
orgánicos sencillos como el ácido acético, el formiato, el metanol, la metilamina, el 
sulfuro de dimetilo y el metanotiol. Mediante C se ha demostrado que el metano se 
origina exclusivamente a partir del carbono metílico del ácido acético: 
CH3 COOH → CH4 + CO2 
Por tanto, estas bacterias pueden producir metano a partir de formas parcialmente 
reducidas de carbono contenido en compuestos orgánicos: tales reacciones 
pueden considerarse como verdaderas fermentaciones. 
 
3.4. Tratamiento del Biogás 
 
Debido a su alto contenido de humedad y otros gases el biogás debe tratarse y 
acondicionarse antes de su aprovechamiento. A continuación se indican las 
características del gas que deben acondicionarse: 
•Reducción y/o eliminación del H2S y trazas de otros gases, purificación. 
47 
 
•Reducción de humedad. 
•Reducción de CO2 
•Corrección, calibración y control de presión. 
3.4.1. Reducción de H2S 
 
El biogás está compuesto mayormente por gas metano (CH4) y CO2 en 
proporciones de 55‐65 % a 40‐45 % aproximadamente y trazas de otros gases 
como el Sulfuro de Hidrógeno (H2S). El contenido de H2S es de entre 0,1 y un 1%. 
A pesar del reducido porcentaje es necesario reducirlo debido a las siguientes 
razones: 
•Toxicidad del H2S. 
•Corrosión de metales por presencia de H2S y CO2. 
•En la combustión se puede formar SO2, que es altamente corrosivo. 
•Disminución del poder calorífico del gas. 
•Favorece la formación de hidratos. 
El método más habitual y sencillo para la desulfuración del biogás es la inyección 
de pequeños volúmenes de oxígeno en el interior del digestor. Es un proceso que 
se ha desarrollado de manera efectiva en los últimos 10 años y aplicado con 
notable éxito en la purificación de biogás en bio-digestores en toda Europa, pero 
sobre todo en Alemania. 
Las bacterias oxidantes sulfo-bacterias se transforman el H2S en azufre elemental 
y ácido sulfhídrico y agua a través del suministro de oxígenos. Durante este 
tratamiento se obtiene polvo amarillo de azufre que se deposita sobre la superficie 
de la biomasa, en las paredes interiores del digestor, etc. Este polvo de azufre 
puede ser utilizado como fertilizante. 
48 
 
El suministro de oxígeno se realiza mediante compresores. Si la dosificación del 
oxígeno es la adecuada se puede obtener una reducción de H2S de hasta el 95%. 
La cantidad de oxígeno que se suministra al digestor es tan baja que no hay 
problemas en el interior del mismo. 
 
3.4.2. Reducción de CO2 
 
Cuando se requiera un biogás de mayor calidad y poder calorífico (para su 
inyección a la red de distribución general) se puede reducir el contenido de CO2. 
Este tratamiento está especialmente indicado para las grandes plantas de biogás 
donde el gasto en el sistema de purificación está justificado. 
El método más simple y eficiente para la eliminación del dióxido de carbono es su 
absorción en agua de cal. Este método requiere una constante vigilancia debido a 
que el agua de cal se agota y es necesario reponerla frecuentemente. Pueden 
utilizarse otras soluciones químicas aunque la más económica es la de agua de 
cal. 
Otro método es utilizar otro elemento fuertemente alcalino como medio de 
absorción de estos gases, como por ejemplo lo efluentes de cultivos de micro 
algas. Se inyecta el biogás a contracorriente en estas aguas de manera que el 
agua que resulta de esta reacción contiene carbonato de hidrógeno. 
 
3.4.3. Disminución de Humedad 
 
Cuando el biogás sale de los bio-digestores está saturado al 100% con humedad. 
Este problema se incremente durante el verano debido a las altas temperaturas. 
Entre los factores que influyen el contenido de humedad se encuentran: el tipo de 
biomasa y % de disolución. 
49 
 
Junto al vapor de agua en la corriente de biogás viajan partículas sólidas que no 
reaccionan o que se mantienen inertes durante el proceso de bio-gasificación, 
ambos elementos son perjudiciales para el aprovechamiento del biogás, por lo 
cual, se hace necesaria una reducción de éstos hasta valores adecuados para el 
uso del biogás como material energético. 
Las tuberías de captación se instalarán de tal manera que los condensados fluyan 
de regreso al digestor o hacia los puntos de descarga de condensados. La 
pendiente mínima de instalación será del 5%. 
Se instalará una unidad de condensación antes del aprovechamiento del biogás 
en la unidad de cogeneración. Si se enfría el biogás a temperaturas de entre 0 y 5 
°C se condensa la mayor parte de la humedad. 
Este tipo de soluciones combinadas con otras técnicas para la reducción de H2S 
dan excelentes resultados y se obtiene un biogás de excelente calidad. 
Los motores a biogás para la generación eléctrica tiene establecidos como límite 
máximo de contenido de humedad un rango comprendido entre el 70 y el 80% HR 
dependiendo del fabricante del motor y del contenido de partículas extrañas. 
 
3.4.4. Tratamiento mediante filtros 
 
El tratamiento biológico de gases contaminados se ha establecido como 
alternativa a los sistemas convencionales de tratamiento de gases, especialmente 
cuando los compuestos contaminantes se encuentran en una concentración baja y 
el flujo a tratar es elevado. El principal componente de un bio-filtro es el medio 
filtrante donde los compuestos no deseados del biogás son adsorbidos para poder 
ser degradados posteriormente por microorganismos que se forman en el medio 
filtrante. 
El biogás es introducido al lecho filtrante por medio de un soplador. El filtro 
consiste en un tanque relleno de un medio filtrante (tierras, virutas de madera, 
50 
 
turba, piedra volcánica, una mezcla de varios) acondicionado con un material 
abultante (partículas de poliestireno, piedras) cuya función es dar soporte y, en 
algunos casos, como fuente de nutrientes a los microorganismos. 
 
Filtro de Biogás 
 
Diagrama de Funcionamiento del Filtro 
 
3.5. Aprovechamiento del Biogás 
 
El biogás tiene un alto poder energético, de aproximadamente 6 kWh/m3. Este 
valor depende del contenido de gas metano. El biogás puede ser utilizado como 
combustible para