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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS EL MÉTODO DE TERMÓLISIS COMO TRATAMIENTO DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO QUÍMICO INDUSTRIAL P R E S E N T A CLAUDIA SAMANTHA LÓPEZ QUIJANO ASESOR: M. en C. SAÚL CARDOSO SÁNCHEZ MÉXICO D. F. DICIEMBRE DE 2016 i | P á g i n a RECONOCIMIENTOS Por tu gran fortaleza, dedicación, paciencia y apoyo incondicional que me has brindado, el día de hoy te dedico esta tesis con todo el amor que te tengo abuelita. A todas aquellas fuerzas que se han unido en tiempo y especio a lo largo d mi vida, les dedico esta tesis, por haberme proporcionado justo lo que he necesitado, por cada momento que me han regalado a la vez inesperados y en ocasiones inexplicables, pero sin duda excepcionales y aun mas por brindarme con cada pequeño momento de sincronicidad a mis más grandes amistades, así como por demostrarme con cada uno de ellos que tengo un propósito mayor al que alguna vez me hubiera imaginado. ii | P á g i n a AGRADECIMIENTOS Cómo decir gracias, cómo expresar en un par de palabras un sentimiento de gratitud infinita al apoyo que alguien y todos me han brindado, cómo decir sin derramar una lagrima cuanto apoyo y cariño he recibido a lo largo de mi carrera, cómo identificar a esas personas que se han hecho presentes en nuestras vidas y no han desaparecido, cómo lograr recordar a las que se fueron pero dejaron algo tan grande como una ilusión y fortalecieron nuestro camino, cómo no olvidar mencionar a nadie. Cómo decir gracias por que fuiste mi inspiración, gracias por ser mi apoyo, gracias por impulsarme a continuar, gracias por demostrarme que puedo contar contigo, cómo decir Gracias al mundo entero por darme la capacidad de poder ser diferente. Es tan difícil decir Gracias, sin saber realmente que puedo agradecer... Creo que lo más importante de todo es que tendré que agradecerles infinito que todo lo que me han otorgado para ser quien soy hoy lo han hecho sin esperar nada a cambio. Sin duda solo diré Gracias. Gracias por ayudarme cada día a cruzar con firmeza el camino de la superación, porque con su apoyo y aliento hoy he logrado uno de mis más grandes anhelos. Con amor y agradecimiento infinito a mis padres y hermanos. Aunque nunca encontraré palabras para agradecer su constante apoyo, sólo espero que comprendan que hago de este un triunfo que quiero compartir por siempre con ustedes. Con amor y aprecio a mis amigos. A quien jamás encontraré la forma de agradecer su apoyo, comprensión y confianza, por ser la columna de mi carrera profesional. Con aprecio y respeto infinito a mis maestros. iii | P á g i n a iv | P á g i n a ÍNDICE GENERAL Página ÍNDICE DE TABLAS vii ÍNDICE DE FIGURAS viii RESUMEN ix INTRODUCCIÓN x CAPÍTULO I GENERALIDADES DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS 1 1.1. Caracterización. 1 1.2. Problemas ambientales en la Ciudad de México. 4 1.3. Problemática de los Residuos Sólidos Urbanos en la Ciudad de México. 5 1.3.1. Contaminación del suelo. 7 1.3.2. Contaminación del agua. 7 1.4. Generación y fuentes principales. 8 1.5. Descripción y clasificación de los Residuos Sólidos Urbanos. 11 1.6. Leyes que rigen a los Residuos Sólidos Urbanos en la Ciudad de México. 16 1.6.1. Regulación del manejo de los Residuos Sólidos Urbanos. 17 1.6.2. Ley de los Residuos Sólidos de la Ciudad de México. 17 1.7. Manejo de los Residuos Sólidos Urbanos. 19 1.7.1. Manejo actual de los Residuos Sólidos Urbanos en la Ciudad de México. 19 CAPÍTULO II MÉTODOS DE TRATAMIENTO 23 2.1. Antecedentes de los métodos de tratamiento en el mundo. 23 2.2. Tres R (Reducir, Reusar y Reciclar). 25 2.3. Compostaje. 28 2.3.1. Tipos de Compostaje. 29 v | P á g i n a 2.4. Incineración. 31 2.5. Pirólisis. 34 2.5.1. Tipos de Pirólisis. 37 2.6. Producción de energía y gasificación. 39 2.6.1. Tipos de gasificación. 40 2.6.2. Tipos de gasificadores. 41 2.7. Termólisis. 41 2.8. Trituración criogénica. 42 2.9. Plasma. 44 CAPÍTULO III TERMÓLISIS 48 3.1. Antecedentes de la Termólisis. 48 3.1.1. La Termólisis en Europa. 49 3.1.2. La Termólisis en Colombia. 50 3.1.3. Experiencia en otros países. 51 3.1.4. La Termólisis en México. 51 3.2. Definición oficial de Termólisis en México. 51 3.3. Descripción técnica. 52 3.4. Objetivos que promueve. 53 3.4.1. Medioambientales. 53 3.4.2. Técnicos. 54 3.4.3. Tecnológicos. 54 3.4.4. Industriales. 54 3.4.5. Económicos. 54 3.5. Principios de la Termólisis. 55 3.6. Generalidades del proceso. 56 3.7. Metodología de la Termólisis. 57 3.7.1. Metodología en Argentina. 57 3.7.2. Metodología en Bogotá. 59 3.8. Reacciones químicas. 61 3.9. Aplicaciones. 65 3.9.1. Neumáticos. 65 3.9.2. Limitaciones. 67 vi | P á g i n a 3.10. Impacto ambiental. 67 3.10.1. Control y mitigación ambiental. 67 3.11. Ventajas. 67 3.11.1. Técnicas y medioambientales. 68 3.11.2. Reutilización y reciclaje. 69 3.12. Desventajas. 69 3.12.1 Costos aproximados. 69 CAPÍTULO IV ESTUDIO COMPARATIVO 72 4.1. Selección de herramientas. 72 4.2. Matriz de priorización. 74 4.2.1. Metodología. 74 4.3. Aplicación de la Matriz de priorización. 76 CONCLUSIONES 96 BIBLIOGRAFIA 97 ANEXOS 101 GLOSARIO 102 vii | P á g i n a ÍNDICE DE TABLAS Tabla Página 1.1 Generación total (por región) de Residuos Sólidos Urbanos en las principales ciudades de la Ciudad de México. 10 1.2 Indicadores promedio de los subproductos presentes en los Residuos Sólidos Urbanos generados a nivel nacional. 11 2.1 Métodos para el tratamiento de Residuos Sólidos Urbanos en el mundo hasta 1992. 24 3.1 Reacciones químicas llevadas a cabo en un termolizador. 62 3.2 Energía de formación de reacciones químicas producidas durante la Termólisis. 63 3.3 Poder Calorífico Inferior (PCI) de algunos tipos de Biomasa. 64 4.1 Matriz criterio contra criterio. 80 4.2 Características específicas de cada método a comparar. 81 4.3 Matriz de opciones vs Tipo de residuo empleado. 82 4.4 Matriz de opciones vs Contaminación. 83 4.5 Matriz de opciones vs Costo de inversión. 84 4.6 Matriz de opciones vs Cantidad de materia prima. 85 4.7 Matriz de opciones vs Eficiencia. 86 4.8 Matriz de opciones vs Temperatura. 87 4.9 Matriz de opciones vs Productos útiles. 88 4.10 Matriz de opciones vs Presión. 89 4.11 Matriz de opciones vs Localización de planta. 90 4.12 Matriz de opciones vs Auto suficiencia. 91 4.13 Matriz resumen, Opciones vs Todos los criterios. 92 viii | P á g i n a ÍNDICE DE FIGURAS Figura Página 1.1. Clasificación de los residuos inorgánicos. 2 1.2. Clasificación general de los Residuos Sólidos Urbanos. 3 1.3. Problemática de los Residuos Sólidos Urbanos. 6 1.4. Generación diaria per cápita de acuerdo a la actividad económica en los próximos 15 años. 9 1.5. Origen de los residuos en la Ciudad de México 2012. 9 1.6. Clasificación de los componentes de los Residuos Sólidos Urbanos. 12 1.7. Responsabilidades en el manejo de los Residuos Sólidos Urbanos. 18 1.8. Campañas hechas en la Ciudad de México. 20 2.1. Reciclaje de latas de aluminio. 27 2.2. El ciclo del Compostaje. 30 2.3. Esquema de una planta de incineración de basura. 33 2.4. Proceso de Pirólisis. 35 2.5. Etapas de la Pirólisis. 36 2.6.Proceso de Pirólisis flash. 38 2.7. Proceso de Termólisis para la generación de energía eléctrica con biomasa. 42 2.8. Trituración criogénica. 43 3.1. Esquema del equipo necesario para llevar a cabo la Termólisis. 60 3.2. Diagrama de flujo del proceso de Termólisis para Neumáticos Fuera de Uso. 66 4.1. Diagrama para la elaboración de la Matriz de priorización 74 4.2. Importancia de cada método. 94 ix | P á g i n a RESUMEN En México ha prevalecido un grave problema con respecto al manejo y almacenamiento de los Residuos Sólidos Urbanos, ya que no se cuenta con suficiente espacio para el manejo adecuado de estos, por la gran densidad poblacional que se tiene en el país; dentro de este documento se recopiló la información necesaria para proponer al método de Termólisis como la mejor solución a este gran problema. Para esto se partió de la problemática en torno a la basura, así como la composición y clasificación de la misma, de igual manera se consideró que dentro de la Ciudad de México existen leyes como la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección Ambiental, donde se plantea en términos generales el manejo y disposición final de todo tipo de residuo, sin destacar algún método en especifico que innove la obtención de mayores y mejores beneficios a la población. Así mismo se enfatizó que en la Ciudad de México no se cuenta en la actualidad con algún tratamiento específico para la reducción y mitigación de Residuos Sólidos Urbanos (RSU), por lo que se realizó la investigación documental con el propósito de describir algunos de los métodos existentes para el tratamiento de RSU, tales como: Las Tres R, Compostaje, Incineración, Pirolisis, Biodegradación, Trituración criogénica, Plasma y Termólisis. Debido a que cada uno de los tratamientos cuentan con características específicas se realizó la aplicación de una Matriz de priorización, herramienta que pertenece a la toma de decisiones, mediante un enfoque sistemático de comparación de opciones, mediante selección, ponderación y aplicación de criterios que el método de Termólisis cuenta con ventajas superiores a los demás métodos, lo que beneficia el ámbito económico, ambiental y social, teniendo en cuenta que aprovecha todas las características de los RSU y es posible generar como productos finales una corriente de gases, aceite y carbón con características combustibles. x | P á g i n a INTRODUCCIÓN. A lo largo de la historia, el ser humano ha cambiado sus hábitos, sus costumbres y sus pensamientos, al mismo tiempo que se ha progresado en avances tecnológicos, se han modificado las prácticas de producción, así como los de consumo de la población, por lo que en la actualidad, la basura que se genera, no es la misma que la de hace 50 años, ni en cantidad, ni en composición. Por lo anterior, el mundo entero ha tenido que ir modificando poco a poco, su método de recolección, así como sus métodos de disposición final, para toda clase de basura, puesto que al inicio de la civilización era complicado vislumbrar que la basura en el futuro sobrepasara por mucho la capacidad que se tenía destinada para ella, que por lo regular son tiraderos a cielo abierto y algunos rellenos sanitarios, los cuales cuentan con limitada capacidad, así como su mala construcción, generan fauna nociva, lixiviados y diversas enfermedades causadas por el mal manejo de los residuos existentes en ellos. Por lo anterior, los gobiernos y empresas privadas de todo el mundo han puesto en marcha la investigación y aplicación de métodos de tratamiento de Residuos Sólidos Urbanos (RSU) que generen grandes beneficios para la población en general, dependiendo de las leyes existentes en cada país que normen el manejo de estos residuos, así como la rigurosidad de cada una de ellas, por ejemplo la “Ley de cero generación de residuos” en Argentina. Específicamente en la Ciudad de México, por parte del gobierno no existe algún método de tratamiento para RSU, ni siquiera intenciones de investigación por parte del mismo, hasta el año 2013, cuando se elabora el documento: “Proposición con punto de acuerdo por el cual este Órgano Legislativo exhorta al Jefe de Gobierno del Distrito Federal, para que en el ámbito de sus atribuciones, realice las gestiones necesarias para evaluar la factibilidad de establecer e incorporar al actual Programa de Gestión Integral de Residuos Sólidos para el Distrito Federal”, un subprograma enfocado al tratamiento de los residuos sólidos mediante el proceso de la Termólisis, por parte del diputado Fernando Espino Arévalo. Por lo cual, a lo largo del presente documento se propone el método de Termólisis para el tratamiento de Residuos Sólidos Urbanos generados en la Ciudad de México. xi | P á g i n a Para lograrlo se realizó una investigación documental con el propósito de describir los métodos existentes para el tratamiento de RSU alrededor del mundo, así como para determinar características referentes a los residuos generados por la población en la Ciudad de México, de igual manera se demostrará la factibilidad de la aplicación del método propuesto y los beneficios que esta tiene, basado en empresas que ocupan este método para la mitigación de los RSU, al igual que se elaborará un estudio comparativo, utilizando una matriz de priorización y datos de los diversos métodos existentes con la finalidad de seleccionar el más adecuado para lograr un mayor aporte a la población en general. Para lograr este fin, dentro de las páginas del primer capítulo, se expondrá la importancia de tener muy presente que con el paso del tiempo la basura se ha convertido en un gran problema para toda la población y su volumen ha ido en aumento considerando que en general las empresas productoras se han dedicado al incremento del número de empaques de sus productos, para así garantizar la calidad del mismo, por esto se ha promovido entre la población por parte del gobierno iniciativas, como campañas y leyes que rijan el manejo, transporte, tratamiento y disposición final de los RSU. En particular la Ciudad de México se rige por dos leyes fundamentales, que son la Ley de los Residuos Sólidos del Distrito Federal y la Ley General para la Prevención y Gestión Integral de los Residuos, donde se define la clasificación y composición de los RSU, así como se establece la forma en la que estos se separaran y recolectaran, así como establece competencias para los tres ordenes de gobierno. El gobierno dentro de sus iniciativas y campañas ha promovido con mucho hincapié el reciclaje, de manera tal, que el fin particular de esto es aprovechar al máximo los beneficios que la basura puede generar, esto basándose un poco en el dicho de que: “La basura de unos es el tesoro de otros”, lo que ha provocado que diversos residuos sean comercializados, como lo es la basura inorgánica en su totalidad (metal, papel, cartón, vidrio, etc.). Sin embargo la basura orgánica, es algo más compleja, pues está compuesta por restos de fruta, comida, etc. y su tiempo de vida es muy corto, así como que este tipo de basura genera líquidos y olores, lo cual es desagradable para toda la población, por lo xii | P á g i n a tanto dentro del capítulo dos, se expondrá que alrededor del mundo se han creado iniciativas a la investigación para el tratamiento de este tipo de residuos en particular, encontrándose desde los más simples, hasta los más complejos en países con mayor tecnología. Algunos países que han tomado la iniciativa de promover tecnología, para el tratamiento de los Residuos Sólidos Urbanos en general son: Argentina, Colombia y algunos otros países europeos como Italia, Francia, Bélgica. Por otro lado en México no se cuenta con ninguno de los anteriores funcionando actualmente, ni siquiera el de incineración, esto derivado del énfasis al reciclaje y el composteodel gobierno, así mismo no se cuenta con ningún proyecto de investigación o compra de alguna tecnología de esta clase actualmente. Algunos de los métodos que existen, alrededor del mundo, se han ido perfeccionando con el paso del tiempo, algunos de ellos son: la Incineración, Pirólisis, Biodegradación, Producción de Energía y Gasificación, Termólisis y Trituración criogénica y Plasma. Sin embargo, muchos de los procesos antes mencionados, han sido obsoletos y olvidados, porque en su proceso existe contaminación al medio ambiente. Así como algunos de estos métodos son considerados métodos que generan combustibles de segunda generación, por ser meramente experimentales, así como por ser muy costosos, aunque se encuentren en funcionamiento por diversas empresas, como la Pirólisis y la Termólisis. Ya a que existen diversos métodos para el tratamiento de Residuos Sólidos Urbanos, cada país ha seleccionado algún método en particular, de acuerdo a sus posibilidades económicas y de tecnología disponible, así como dependiendo de qué tan alto sea el nivel de problemática que tiene en torno a la basura en cada uno de ellos. Por lo que dentro del tercer capítulo se profundizará en el tema de Termólisis como propuesta para la implementación en la Ciudad de México, considerando que este ofrece diversas ventajas en los ámbitos operativo y económico, esto sin olvidar que es uno de los procesos más limpios y auto rentables que existen en la actualidad, algunas de ellas son: xiii | P á g i n a Proceso continuo. Conjunto de tecnologías que no generan residuos. Flexibilidad de funcionamiento por debajo de su capacidad. Ninguna dispersión de metales pesados. No hay necesidad de venteos. Basados en la existencia de diversos métodos de tratamiento de RSU, dentro del cuarto capítulo se compararan las principales características de todos los métodos, a fin de encontrar el que proporcione mejor y mayor número de ventajas, en aspectos importantes para la comunidad en general como en el aspecto económico, ecológico, productivo y de bienestar social, esto mediante la aplicación de una Matriz de priorización, la cual permite la selección de la mejor opción de forma analítica. De tal manera que el método de Termólisis comparado con los demás métodos existentes, resulta tener ventajas notables tanto en proceso, eficiencia, calidad de producto, capacidad y mucho más en aspectos ambientales y con características que pueden ser ampliamente útiles para la mitigación de los RSU dentro de la Ciudad de México, obteniendo beneficios mayores a los que se alcanzan en la actualidad con algunas iniciativas por parte del gobierno. 1 | P á g i n a CAPÍTULO I GENERALIDADES DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS E todo el mundo se genera algún tipo de desecho, es importante conocer cuáles de estos son considerados en realidad como algún tipo de basura, así como sus fuentes de generación, su clasificación y los problemas que existen alrededor de ella, de igual manera es importante conocer sobre su regulación, manejo y mitigación por parte del gobierno, por lo que en este capítulo se exponen los aspectos antes mencionados. 1.1. Caracterización. En general la palabra basura significa para mucha gente algo que carece de valor y de lo que hay que deshacerse lo más pronto posible, no importando su composición. [12] En el medio rural, la basura jamás a representado un verdadero problema, a consecuencia de que la mayor parte de la basura generada está conformada por residuos orgánicos, caso contrario sucede en las ciudades, en las cuales la basura representa un serio problema casi desde su generación, en vista de que esto parte principalmente del consumo de bienes con empaques excesivos y desechados por lo regular en un periodo de tiempo muy corto. [12] Por definición, la basura es el nombre con el que comúnmente se conoce a todo aquello que deja de ser útil, en un sentido más amplio se le denomina como desechos y técnicamente se define como: “Aquella basta y heterogénea gama de artículos u objetos que el hombre utiliza en su vida cotidiana y una vez que han perdido su unidad para cumplir con la función para la cual fueron hechos se desechan, tiran o eliminan”. [25] En el mundo entero, una de las más grandes razones que ha motivado la regulación y control de los residuos, es la preocupación de que su disposición inadecuada pueda ocasionar la contaminación de las fuentes de abastecimiento de agua lo que provocaría un problema severo para toda la población expuesta. Por esta razón es importante conocer cada una de las características que tienen todos los residuos generados, de igual manera saber cómo se clasifican estos para su mejor manejo. [27] 2 | P á g i n a Los Residuos Sólidos suelen ser clasificados de forma básica en dos partes, está clasificación se describe a continuación de la siguiente manera: 1. Residuos orgánicos Todo aquel residuo sólido biodegradable, proveniente de la preparación y consumo de alimentos, de la poda de árboles y áreas verdes, de igual manera el estiércol, así como otros residuos susceptibles de ser utilizados como insumo en la producción de composta. [15] 2. Residuos inorgánicos Todo residuo que no tenga características de residuo orgánico y que puedan ser susceptibles a un proceso de valorización para su reutilización y reciclaje, tales como las que se muestran en la Figura 1.1: Residuos Inorgánicos { Papel Plástico Cartón Laminados de metales reciclables Aluminio Metales no peligrosos Otros (No conciderados como de manejo especial) Figura 1.1. Clasificación de los residuos inorgánicos. Elaborada por la autora a partir de datos del Instituto Nacional de Ecología. Para este tipo de residuos inorgánicos, el manejo integral deberá considerar el fortalecimiento de la valorización principalmente a través de la compra-venta de materiales en centros de acopio y en las plantas de selección existentes. [34] Por otro lado las características de los residuos de tipo orgánico, permiten su tratamiento a través de procesos biológicos que transforman la materia orgánica. Sin embargo para los residuos de manejo especial, se utiliza como clasificación el listado del artículo 31 de la Ley de Residuos Sólidos. [34] De la misma manera, los desechos inorgánicos generados por una población se dividen en dos grupos que son: 3 | P á g i n a Residuos Sólidos Municipales (RSM) o Residuos Sólidos Urbanos (RSU). Los Residuos Sólidos Urbanos también conocidos como basura urbana son todos aquellos desechos generados en el hogar, en el trabajo y en todos aquellos sitios que congregan a un grupo de gente, quienes realizan diversas actividades diferentes a las industriales. [25] Ese tipo de desechos comprenden diferentes materiales que pueden ser combustibles como lo son el papel, plástico, el cartón y otros más; no combustibles como lo es el caso del vidrio y el fierro, así como por una gran cantidad de materia orgánica. [25] Una de las clasificaciones más generales de los RSU, se muestra en la Figura 1.2 a continuación. Figura 1.2. Clasificación general de los Residuos Sólidos Urbanos. Elaborada por la autora a partir de datos Ramírez, 2003. Residuos Sólidos Industriales (RSI). Los Residuos Sólidos Industriales se pueden definir como aquellos desechos que requieren de un manejo diferente y por separado de las responsabilidades municipales, a consecuencia de que estos provienen de algún proceso, actividad industrial o que les Residuos Sólidos Municipales o Urbanos No peligrosos Peligrosos Manejo especial Industrial No peligrosos Peligrosos Manejo especial 4 | P á g i n a confiere la característica de peligrosos, por lo que muchos de ellos caen dentro de la categoría de residuos peligrosos según la clase de riesgo que representan. [25]1.2. Problemas ambientales en la Ciudad de México. En la Ciudad de México existen diversos problemas ambientales que afectan directamente a la población, algunos de ellos son: Aproximadamente el 30% del agua que se consume en la Ciudad de México es traída desde una distancia de 127 kilómetros y tiene que ser elevada más de 1000 metros, lo que representa un consumo de energía equivalente a 3.4 millones de barriles de petróleo por año. Producto de la urbanización, los incendios forestales, la tala ilegal y algunas actividades agropecuarias, se está generando la pérdida del suelo de conservación de la Ciudad de México. La contaminación del aire en la ciudad causa daño a la salud que puede ser desde simples malestares en las vías respiratorias hasta daños más complejos en la piel, los ojos y algunos órganos vitales como el corazón y los pulmones. [29] La Ciudad de México ocupa 1 495 kilómetros cuadrados y desde el inicio de su historia la ciudad presenta un prototipo de desarrollo urbano con acelerado deterioro ambiental y un alto índice poblacional, por lo que al contar con una concentración tan grande de personas con hábitos de consumo marcados por el desecho y el desperdicio, genera otro grave problema tal como la basura. [29] En la actualidad se estima que cada habitante de la Ciudad de México genera un promedio de 1.5 kilogramos de residuos diarios, mientras que en 1950 cada ciudadano generaba un promedio de 150 gramos. [29] De entre muchos factores que propician estos problemas ambientales, el crecimiento de la población contribuye de manera importante a la generación de residuos sólidos. [27] 5 | P á g i n a Por esta razón es pertinente resaltar el hecho de que el número de habitantes de México pasó de ser de 13.6 millones de habitantes en el año 2000 a 112 336 538 en el año 2010. [27] También el perfil de las actividades productivas se ha ido modificando con el tiempo, pues México pasó de ser un país fundamentalmente agrícola y minero, a ser un país con una acelerada industrialización en un periodo comprendido entre las décadas de 1940 y 1990, así como involucrado en la suscripción de más de diez tratados comerciales internacionales, todo lo cual ha contribuido al cambio en los volúmenes de generación de residuos, así como al tipo de residuos generados. [29] 1.3. Problemática de los Residuos Sólidos Urbanos en la Ciudad de México. Existen diversos factores que conforman la problemática de los RSU, en especial si se habla de algún tipo de ciudad como la de México, esto provocado por la generación excesiva de residuos sólidos y a que no se cuenta con ningún tipo de procedimiento establecido para mitigar esta generación. [29] Por lo regular con lo anteriormente descrito existe una culturas muy arraigada por parte de toda la población, basada en seguir muy firmemente un solo procedimiento establecido para la minimización de los efectos que la problemática de los desechos provoca, aunque existan diferentes problemáticas causantes de la generación tal vez excesiva de dichos residuos. [29] Así mismo se busca encontrar nuevas formas en las cuales se pueda reducir la cantidad de RSU, empezando con su recolección, reciclaje, composteo, etc., hasta pasar a algunas de sus disposiciones para su tratamiento. Esto dependiendo del desarrollo tecnológico con el que cuente cada país, para la aplicación de algunas técnicas, como la Pirólisis, Termólisis o como disposición final de estos desechos en rellenos sanitarios. [29] Una forma general de representar lo que se ha logrado establecer para la solución de la problemática de los Residuos Sólidos Urbanos, desde lo más básico hasta las tecnologías más actuales, se representan a continuación en la Figura 1.3. 6 | P á g i n a Siendo esta figura, una forma eficaz para mostrar la secuencia que se puede aplicar como una solución a cualquiera de las problemáticas en torno a los Residuos Sólidos Urbanos. Figura 1.3. Problemática de los Residuos Sólidos Urbanos. Tomada de Miranda, 2003. Tomando en cuenta lo anterior, es importante saber que por lo regular la Figura 1.3, no es aplicada tal cual en la Ciudad de México, puesto que los residuos no son tratados adecuadamente, iniciando con su almacenamiento temporal. Por lo que los lugares donde se depositan inadecuadamente los desechos sólidos sufren siempre un alto impacto, en vista de que se elimina la vegetación del suelo que queda expuesto a la erosión y la misma basura lo contamina, combinando esto con el agua de lluvia y la misma que contienen los desechos, hacen que esta se escurra a través de la basura, arrastrando líquidos tóxicos que se infiltran al suelo y llegan a los mantos acuíferos contaminándolos, además la materia orgánica favorece la proliferación de roedores, insectos y microorganismos que son transmisores de enfermedades. [29] Es evidente que el crecimiento y desarrollo que se ha seguido no ha sido el más adecuado a las condiciones ambientales, pues no se ha comprendido que todo en la Problemática de los RSU Generación Almacenamiento temporal Recolección Transportación Tratamiento Reutilización Reciclado Composteo Otras técnicas Disposición Incineración Pirólisis Rellenos sanitarios Termólisis 7 | P á g i n a naturaleza está relacionado y que las acciones humanas siempre tienen consecuencias. [29] Cuando se habla de basura, todos tenemos algo en mente, de lo cual queremos estar alejados, lo cual representa solo que problemas, sin embargo la generación de basura es inherente a nuestro estilo de vida actual. [29] Por lo que es más común observar que el mal manejo de estos residuos, provoquen muchos tipos de contaminación en nuestro entorno. 1.3.1. Contaminación del suelo. Como ocurre en otros tipos de contaminación, el hombre es considerado la principal fuente de contaminación del suelo, a causa de que en todas y cada una de sus actividades genera desechos, los cuales en muchas ocasiones son incorrectamente arrojados sobre el suelo, provocando con ello el aceleramiento en la perdida de tan precioso recurso. [25] Para tener una idea más clara de la forma en que los desechos afectan al suelo, es necesario conocer la forma correcta en que deben ser manejados y eliminados, así como las prácticas que se llevan a cabo adecuadamente en muy pocos lugares. [25] 1.3.2. Contaminación del agua. En México la practica general para el manejo de los residuos es disponerlos en vertederos o tiraderos municipales que no cumplen con las normas ambientales; aproximadamente el 85% de los residuos tienen este fin. [5] Tan solo una parte mínima se llevan a rellenos sanitarios que fueron construidos y son operados de acuerdo con los lineamientos que marca la normatividad vigente que son solo el 10% del total de los residuos. [5] Por lo regular, los suelos que se ocupan para llevar a cabo estas prácticas del entierro de basura y el entorno vecino se ven afectados por las excavaciones, los entierros y los cambios en la topografía, así como por las emanaciones de líquidos que se acumulan en los basureros y que muchas veces escurren y corren por cauces de arroyos que se encuentran en las inmediaciones. [5] 8 | P á g i n a El problema principal, no obstante proviene de la producción de líquidos contaminantes conocidos como lixiviados, los cuales concentran los materiales pesados y otras sustancias peligrosas. Los lixiviados son un desecho con características de peligrosidad de acuerdo con la normatividad ambiental vigente. [5] Estos lixiviados son líquidos que se filtran en el subsuelo y que llega a contaminar los mantos acuíferos subterráneos y otros cuerpos de aguas subterráneas como los mantos friáticos. [5] 1.4. Generación y fuentes principales. La cantidad y calidad de la basura generada ha variado a lo largo de la historia, ya que anteriormente la basurano representaba ningún problema como lo es actualmente, dado que estaba compuesta en su gran mayoría por residuos orgánicos, mientras que ahora se tiene una mayor diversidad de componentes sintéticos como los plásticos. [29] En el año 2013, la Ciudad de México generaba 12 500 toneladas de residuos al día, para lo cual el Gobierno gastaba aproximadamente 3 000 millones de pesos al año en la prestación del servicio público de limpia. [29] La composición de la basura es un reflejo de los hábitos de consumo de la población de la Ciudad de México, por ejemplo, se generan más desechos inorgánicos que orgánicos, esto en función de las regiones, así como de los ingresos de la misma población. [29] Son muchos los factores del tipo de basura generada en la Ciudad de México, es necesario, tener en cuenta que todos los habitantes aportamos a esta excesiva generación de Residuos Sólidos Urbanos, sin embargo en diferente proporción. [29] Por las circunstancias antes señaladas, es importante tomar en cuenta cómo ha evolucionado en el país la generación de residuos sólidos y su composición, así como conocer los volúmenes de residuos generados en las distintas entidades del país, lo cual se muestra a continuación en la Figura 1.4. [27] En esta figura se considera tanto la generación domiciliaria de residuos como la originada de otras fuentes tales como comercios, hospitales, industrias, barrido de vías públicas, etc., a partir del año 1995. [31] 9 | P á g i n a Figura 1.4. Generación diaria per cápita de acuerdo a la actividad económica en los próximos 15 años. Tomada del Instituto Nacional de Ecología. Complementando la figura anterior, en la Figura 1.5, se muestra qué sector de la población, genera mayor cantidad de basura y cual la menor cantidad, esto para hacer un comparativo, pues en cada caso pueden existir diversas formas de recolección y disposiciones finales. Figura 1.5. Origen de los residuos en la Ciudad de México, 2012. Tomada del curso interactivo de Manejo responsable de los residuos sólidos del Gobierno de la Ciudad de México, 2012. Mostrando de esta forma que la mayor cantidad de residuos, es generada en los domicilios, la cual por lo general, su composición está formada por una mayor cantidad de basura de tipo orgánica y en menor cantidad de la basura inorgánica. 47% 16% 10% 15% 3% 5% 4% Domicilios Comercios Mercados Servicios Controlados Diversos C. Abastos 10 | P á g i n a A continuación, en la Tabla 1.1 se muestra la generación de basura que tiene la Ciudad de México, en diferentes regiones, esto para la identificación de la región de las ciudades que a lo largo de todo México son las que generan en mayor proporción Residuos Sólidos Urbanos. Tabla 1.1. Generación total (por región) de Residuos Sólidos Urbanos en las principales ciudades de la Ciudad de México. Región Ton/año Frontera (11 ciudades) 1437.893 Norte (33 ciudades) 3437.260 Centro (34 ciudades) 9065.609 Occidente (22 ciudades) 2744.398 Sureste (18 ciudades) 1704.297 Gran total de 118 ciudades 18389.457 NOTA: Tomada del Instituto Nacional de Ecología. Como se observa en la tabla anterior, la Ciudad de México en su totalidad genera 18389.457 toneladas al año de Residuos Sólidos Urbanos, siendo las ciudades del centro las que generan mayor cantidad de estos residuos, generando un total de 9065.609 toneladas anuales, equivalentes a llenar el estadio Azteca 15 veces y 1/3 de su capacidad. De igual manera es importante conocer en qué proporción se generan los Residuos Sólidos Urbanos, esto derivado de la problemática existente ante la falta de un buen manejo de estos, de igual manera es importante definir qué tipo de residuo se genera en mayor cantidad, conforme a las cantidades representativas de cada residuo generado, para así poder definir y establecer el método adecuado de acción para su mitigación y así mismo su buen manejo. Para mostrar la cantidad de residuos generada a nivel nacional, dirigido principalmente a conocer que cantidad representada en porcentaje es la que se genera por cada tipo de residuo, se muestra a continuación la Tabla 1.2. 11 | P á g i n a Tabla 1.2. Indicadores promedio de los subproductos presentes en los Residuos Sólidos Urbanos generados a nivel nacional. Material Ton/año Papel y cartón 14.2% Plástico 5.8% Metales 3.1% Textiles 1.2% Vidrio 6.6% Residuos alimenticios 31.6% Residuos de jardinería 9.8% Otros 27.7% NOTA: Tomada del Instituto Nacional de Ecología Con la información presentada en las tablas anteriores, es posible decir que el tipo de basura más generada por la Ciudad de México es la basura orgánica, teniendo el 57.26%, lo cual causa un gran problema para su manejo, teniendo en cuenta que a los desechos que se le da mayor importancia para su mitigación son a los inorgánicos con un 42.74%, esto sin tomar en cuenta el rubro de “otros”. Aunque exista en práctica la Ley General para la Prevención y la Gestión Integral de los Residuos, muchos lugares de manejo y confinamiento de Residuos Sólidos Urbanos, no se encuentran normados por esta ley y no siempre existe la posibilidad de aplicar alguna técnica para el tratamiento de estos residuos. [4] 1.5. Descripción y clasificación de los Residuos Sólidos Urbanos. La basura es considerada como todo aquel material que ya no es útil y que mezclados entre sí generan contaminación; en la basura se encuentran diversos materiales como papel, cartón, vidrio, plásticos, metales, residuos de alimentos, etc. Su generación está basada en la acción de producción de Residuos Sólidos a través de procesos productivos o de consumo. [29] 12 | P á g i n a Según la Ley General de Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente (LEGEPA), un residuo es cualquier material generado en los procesos de extracción, beneficio, transformación, producción, consumo, utilización, control o tratamiento cuya calidad no permita volver a usarlo nuevamente en el proceso que lo genero. [29] Una clasificación general de los RSU es la que se presenta en la Figura 1.6. Residuos Sólidos Urbanos Figura 1.6. Clasificación de los componentes de los Residuos Sólidos Urbanos. Tomada de RAMÍREZ, 2003. N o P e lig ro so s •Cartón •Cuero •Algodón •Envases de cartón •Fibra dura vegetal •Fibra sintética •Hueso •Hule •Lata •Loza y cerámica •Madera •Materiales de construcción •Papel •Panal desechable •Película de plástico •Plástico rígido •Residuos de jardinería •Toallas sanitarias •Trapo •Vidrio •Residuos finos •Otros P e lig ro so s •Algodón •Gasa •Jeringas •Vendas •Residuos químicos •Lubricantes •Selladores •Infecciosos •Plaguicidas •Solventes •Ácidos •Sales •Residuos de pinturas •Anticongelantes •Asbesto •Pilas •Baterías de automóviles Es p e ci al e s •Residuos de Laboratorio •Fármacos diversos •Alimentos diversos no aptos para el consumo •Cosméticos y similares •Lodos residuales en general •Residuos de composición indefinida 13 | P á g i n a En general los Residuos Sólidos Urbanos se pueden clasificar en dos grandes categorías: Peligrosos Todos aquellos residuos en cualquier estado físico que por sus características CRETIB representen un peligro para el equilibrio ecológico o el ambiente de acuerdo a la NOM-052-SEMARNAT-2005 donde se encuentra el código de clasificación de las características de las sustancias, las cuales se describen a continuación. [29] Corrosividad: Cuando una muestra representativa es un líquido acuoso y presenta un pH menor o igual a 2.0 o mayor o igual a 12.5, cuando una muestra es un sólido que cuando se mezcla con agua destilada presenta un pH menor o igual a 2.0 o mayor o igual a 12.5 o bien es un líquido no acuoso capaz de corroer el acero al carbón. [30] Reactividad:Cuando una muestra representativa es un líquido o sólido que después de ponerse en contacto con el aire se inflama en un tiempo menor a cinco minutos sin que exista una fuente externa de ignición, si se pone en contacto con agua reacciona espontáneamente y genera gases inflamables en una cantidad mayor de un litro por kilogramo del residuo por hora, en contacto con el aire y sin una fuente de energía suplementaria genera calor, posee en su constitución cianuros o sulfuros liberables. [30] Explosividad: Cuando es capaz de producir una reacción o descomposición detonante o explosiva solo o en presencia de una fuente de energía o si es calentado bajo confinamiento. [30] Toxicidad ambiental: Cuando contiene cualquier constituyente tóxico. [30] Inflamabilidad: Cuando una muestra representativa es un líquido o una mezcla de líquidos que contienen sólidos en solución o suspensión que tiene un punto de inflamación inferior a 60.5°C, No es líquido y es capaz de provocar fuego por fricción, absorción de humedad o cambios químicos espontáneos a 25°C, es un gas que, a 20°C y una presión de 101.3 kPa, arde cuando se encuentra en una mezcla del 13% o menos por volumen de aire, o http://www.bordercenter.org/pdfs/MexicanOfficialStandardNOM-052-SEMARNAT-1993.pdf 14 | P á g i n a tiene un rango de inflamabilidad con aire de cuando menos 12% sin importar el límite inferior de inflamabilidad, es un gas oxidante que puede causar o contribuir más que el aire a la combustión de otro material. [30] Biológico-Infecciosos: Se encuentran regidos por la norma NOM-087- SEMARNAT-SSA1-2002. [30] No peligrosos Residuos Sólidos Urbanos. Según la Ley de los Residuos Sólidos de la Ciudad de México, un Residuo Sólido es el material, producto o subproducto que sin ser considerado como peligroso se descarte o deseche y que sea susceptible a ser aprovechado o requiera sujetarse a métodos de tratamiento o disposición final. [29] La Ley General para la Prevención y Gestión Integral de los Residuos, define a los Residuos Sólidos Urbanos como los generados en casas habitación que resultan de la eliminación de los materiales que se utilizan en actividades domésticas de los productos que se consumen así como de envases, embalajes o empaques. [29] Así como todo residuo que provenga de cualquier otra actividad dentro de establecimientos o en la vía pública que generen desechos con características domiciliares y los resultantes de la limpieza de las vías y lugares públicos, siempre que no sean considerados por esta ley como residuos de otra índole. [29] De acuerdo a la Ley de los Residuos Sólidos de la Ciudad de México todos los habitantes de la Ciudad están obligados a entregar sus residuos en dos fracciones, Orgánica e Inorgánica. Los cuales en general están compuestos de los siguientes productos: Orgánicos • Desperdicios de origen animal y vegetal • Fruta • Desperdicios de carne, pollo y pescado • Huesos • Cabello • Cascarones de huevo • Paja 15 | P á g i n a • Pedazos pequeños de madera • Escobetas • Lápices sin goma • Ramas • Plumas de aves • Pasto • Corcho • Café con filtro • Bolsitas de te • Servilletas • Hojarasca Metales • Latas de conservas y bebidas • Cables • Alfileres • Grapas • Cacerolas de aluminio Plásticos • Bolsas • Envases de: Refresco, Aceite, Agua, Shampoo Papel y cartón • Cajas • Revistas • Periódico Vidrio • Frascos • Garrafones • Botellas • Floreros • Perfumeros Sanitarios • Pañales desechables • Gasas • Algodones • Toallas sanitarias • Papel higiénico • Condones 16 | P á g i n a Varios • Cerámica • Telas • Zapatos • Juguetes • Focos • Cepillos de dientes • Plumas y plumones • Envolturas de frituras [29] De manejo especial Son aquellos generados en procesos productivos que no reúnen las características para ser considerados como peligrosos o como RSU o que son producidos por grandes generadores de RSU. [29] Los residuos de manejo especial, están sujetos a planes de manejo para su adecuada gestión, mismos que son autorizados por la Secretaría del Medio Ambiente. [29] La Ley de los Residuos Sólidos de la Ciudad de México, define a los grandes generadores, como las personas Físicas o Morales que generen un promedio igual o superior a 50 Kg diarios en peso bruto total de los Residuos Sólidos o su equivalente en unidades de volumen. [29] Ejemplo de este tipo de residuos son los provenientes de servicios de salud, cosméticos, los generados por actividades agrícolas, los servicios de transporte, los residuos tecnológicos provenientes de las industrias informáticas, tratamiento de aguas residuales y lodos deshidratados, los neumáticos usados, los de laboratorios industriales, químicos biológicos o de investigación. [29] 1.6. Leyes que rigen a los Residuos Sólidos Urbanos en la Ciudad de México. La Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente define en su Artículo 3o a un residuo como cualquier material generado en los procesos de extracción, beneficio, transformación, producción, consumo, utilización, control o tratamiento, cuya calidad no permita usarlo nuevamente en el proceso que lo genero. [28] 17 | P á g i n a La NOM-083-ECOL-1996, define como Residuo Sólido Municipal al residuo sólido que proviene de actividades que se desarrollan en casa-habitación, sitios y servicios púbicos, demoliciones, construcciones, establecimientos comerciales y de servicios, así como residuos industriales que no se deriven de su proceso. [28] 1.6.1. Regulación del manejo de los Residuos Sólidos Urbanos. Para la regulación del manejo de los Residuos Sólidos existen el Marco Normativo Federal y el Marco Normativo Local. [29] Dentro de las Leyes Federales: La Constitución Política Mexicana. La Ley General del Equilibrio Ecológico. La Protección al Ambiente y la Ley General de Prevención para la Gestión de los Residuos y sus Normas. [29] Dentro de las Leyes Locales: La Ley de Residuos Sólidos de la Ciudad de México y su Reglamento. El Programa de Gestión Integral de los Residuos Sólidos y sus Normas. [29] Todas estas Leyes anteriores, definen, explican, previenen, obligan, prohíben y sancionan, así como obligan a restaurar los daños causados en cada caso, provocado por el mal manejo de los residuos. [29] 1.6.2. Ley de los Residuos Sólidos de la Ciudad de México. Esta Ley promueve principalmente lo siguiente: Minimizar la generación y disposición final de los residuos. Promover la separación en dos fracciones. Maximizar la valoración y promover la responsabilidad compartida. Prevenir la contaminación por residuos. Instrumentar planes de manejo. Fomentar mecanismos de información. [29] 18 | P á g i n a Dentro de esta Ley se establece la cadena de responsabilidades en el manejo de los Residuos Sólidos, que se muestran en la Figura 1.7. [29] Figura 1.7. Responsabilidades en el manejo de los Residuos Sólidos Urbanos. Elaborada por la autora a partir de datos del Curso interactivo de Manejo responsable de los residuos sólidos del Gobierno de la Ciudad de México. De igual manera se establece el tipo de sanciones para quien no acate esta Ley, las cuales son las tres siguientes: Amonestación: Para quienes por primera vez incumplen con la Ley. Multa económica: Para quienes reinciden en su incumplimiento. Arresto: Como medida definitiva, para quienes ya fueron amonestados y sancionados con una multa económica y reinciden es su incumplimiento a ésta Ley. [29] Generadores •Todo aquel consumidor, el cual está obligado a separar sus residuos en dos fracciones: Orgánicos e Inorgánicos. Generadores de Alto Volumen •Toda industria y comercios que desechan más de 50 Kg diarios de Residuos Sólidos, las cuales están obligadas apartede separar en dos fracciones, tienen que presentar un plan de manejo, registrado y autorizado por la Secretaría del Medio Ambiente. Secretaría del Medio Ambiente •Tiene a su cargo la: •Capacitación. •Inspección. •Vigilancia ambiental. Delegaciones •Todas se encuentran obligadas, entre otras cosas a: •Elaborar el Programa de Limpia Delegacional. •Recolectar los residuos de forma separada. •Capacitar a la ciudadanía para el manejo adecuado de los residuos. •Instalar contenedores en la vía pública. •Realizar la inspección y vigilancia. Secretaría de Obras y Servicios •Esta, a través de la Dirección General de Servicios Urbanos, tiene a su cargo principalmente: •El barrido de las vialidades primarias. •Realizar la transferencia separada de los residuos. •Controlar y llevar un registro de los prestadores de servicio. 19 | P á g i n a 1.7. Manejo de los Residuos Sólidos Urbanos. Al igual que como ocurre con la contaminación de otros recursos, en el caso del suelo existen técnicas y procedimientos que buscan reducir la cantidad de contaminación, así como con ellos los factores que los producen, en México no es la excepción. Entre los aspectos que deben ser considerados para proteger a los suelos de sus principales contaminantes, se encuentran: el conocer la naturaleza de los RSU y sus fuentes, llevar acabo claramente el proceso adecuado para su eficiente recolección y transportación, finamente aplicar las técnicas pertinentes para su correcta eliminación y puesta a disposición. [25] 1.7.1. Manejo actual de los Residuos Sólidos Urbanos en la Ciudad de México. Después de entregar los residuos sólidos al camión recolector, en dos fracciones, tal como lo especifica la Ley de los Residuos Sólidos de la Ciudad de México, siguiendo el horario, días y tipo de basura a recolectar de manera específica, establecido por el Programa de limpia, estos camiones se dirigen a la estación de transferencia en donde los residuos se transfieren de manera separada a tracto camiones de mayor capacidad. [29] Los residuos orgánicos se llevan a una planta de composta, la cual se procesa para convertirse en suelo fértil, mientras que los inorgánicos se transfieren a plantas de selección donde se recuperan diferentes materiales para su reciclaje. Los residuos que no son valorizados, son llevados a un sitio de disposición final. [29] De igual manera existe la opción para toda la población, de no entregar sus residuos al camión repartidor, y ellos mismos elaborar su propia composta, para la fracción orgánica, mientras que para la fracción inorgánica, existe la opción de llevarla a centros de acopio. [29] En este punto los centros de acopio, juegan un papel importante dado que ellos almacenan los residuos reciclables, de manera temporal, para su posterior comercialización o reciclaje, algunos centros de acopio, son establecimientos mercantiles que compran y venden los residuos con valor para su comercialización o reciclaje final, 20 | P á g i n a otros están en los centros comerciales para que depositen en ellos los residuos, como una forma de comodidad para el cliente, existen además otros sitios de acopio para otros residuos en especial para su aprovechamiento. [29] Dentro de estos últimos, el gobierno cuenta con diversos programas para que al ciudadano, se le facilite el desecho de algunos residuos de manejo especial de manera adecuada como los siguientes: Pilas y celulares usados. Llantas, aceites y lubricantes usados. Residuos electrónicos y triques. Entre otros (campañas temporales). [29] Un ejemplo de algunas de estas campañas realizadas por el Gobierno de la Ciudad de México, se encuentran incluidas en la Figura 2.7, la cual muestra carteles y acciones para el conocimiento de la población en general. Figura 1.8. Campañas hechas en la Ciudad de México. Elaborada por la autora con base en Curso interactivo de Manejo responsable de los residuos sólidos del Gobierno de la Ciudad de México. 21 | P á g i n a De esta manera el gobierno invita al ciudadano a participar y tomar parte de campañas que tienen interés social y sin duda ambiental, algunas de estas campañas logran concientizar a la población, así como de alguna manera logran establecer regímenes para el manejo de ciertos residuos con difícil recolección, así como de difícil desecho para el público en general. Como se habrá observado a lo largo del capítulo, es evidente que la basura se ha convertido en un problema que amenaza de forma silenciosa a todo el mundo, a causa de su mal manejo y el no saber cómo mitigarla para obtener así un beneficio para toda la población, así como por lo acostumbrada que se encuentra la población al tema de la basura, a causa de que esta no es considerada como problema si se encuentra en un bote de basura, sin embargo partiendo de ese punto, lo demás cobra mucha más importancia, por lo que en el siguiente capítulo se analizarán algunos métodos para este fin en particular. Referencias bibliográficas [12] CORTINAS de Nava Cristina, Febrero de 2008, Situación de los residuos en México. 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Recuperada de: http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_1059_Q.pdf el 1-Septiembre-2012 [30] SECRETARÍA DEMEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES, 23 de Junio de 2006 Diario Oficial, NOM-052-SEMARNAT-2005, Que establece las características, el procedimiento de identificación, clasificación y los listados de los residuos peligrosos. Recuperado de: http://siscop.inecc.gob.mx/descargas/legislacion/052semarnat2006.pdf el 10-Junio-2015 [28] RAMÍREZ Ramírez Alicia, (2003), Diagnóstico actual de estado de los residuos sólido generados en el municipio de Ciudad Nezahualcóyotl, Tesis de Licenciatura, Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas, Instituto Politécnico Nacional, México D.F. http://www2.ine.gob.mx/publicaciones/gacetas/381/volke.html%20el%209-Octubre-2012 http://www2.ine.gob.mx/publicaciones/gacetas/381/volke.html%20el%209-Octubre-2012 http://cursoslibres.academica.mx/217/manejo-responsable-de-residuos-solidos-curso-interactivo/a1descarga-el-curso-aqui%20el%2017-Febrero-%202013 http://cursoslibres.academica.mx/217/manejo-responsable-de-residuos-solidos-curso-interactivo/a1descarga-el-curso-aqui%20el%2017-Febrero-%202013 http://cursoslibres.academica.mx/217/manejo-responsable-de-residuos-solidos-curso-interactivo/a1descarga-el-curso-aqui%20el%2017-Febrero-%202013 http://www.ciesas.edu.mx/Publicaciones/diccionario/Diccionario%20CIESAS/TEMAS%20PDF/Bernache%20143c.pdf http://www.ciesas.edu.mx/Publicaciones/diccionario/Diccionario%20CIESAS/TEMAS%20PDF/Bernache%20143c.pdf http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_1059_Q.pdf http://siscop.inecc.gob.mx/descargas/legislacion/052semarnat2006.pdf 23 | P á g i n a CAPÍTULO II MÉTODOS DE TRATAMIENTO La problemática de la basura es algo constante e inevitable, en muchas partes del mundo, en donde no se cuenta con un control, se han desarrollado tecnologías para la mitigación y aprovechamiento de este recurso, con métodos de tratamiento que a lo largo del tiempo se han ido perfeccionando para lograr un mayor beneficio a la sociedad, de ahí la importancia de analizar tales aspectos en el presente capítulo. 2.1. Antecedentes de los métodos de tratamiento en el mundo. Históricamente cuando la cantidad de residuos que se producía en los hogares de las ciudades empezó a representar un problema, se organizaron los servicios municipales de recolecta y limpieza, teniendo como primer destino dichos residuos el vertedero, al igual que se han empleado sistemas para el aprovechamiento de los residuos orgánicos, algunos de ellos actualmente sin uso. [6,19] Principalmente para el tratamiento de los Residuos Sólidos Urbanos (RSU); los cuales son biológicamente inestables, pueden llegar a ser olorosos, gran parte de su composición puede ser reciclada y en teoría son esencialmente no útiles; se tiene que contar con instalaciones para la recuperación de materiales, para realizar la función de selección de todo aquello que pueda ser de utilidad de los que definitivamente no sirven más y que sean puestos a disposición de otro tratamiento más específico. [25] De la selección de los RSU se obtienen dos flujos principales; el primero es el flujo de aquellos materiales de los que se puede obtener un beneficio directo de ellos y el segundo que está conformado por aquellos desechos que no sirven más y que se les puede realizar un tratamiento para ser eliminados o son pasados directamente a un sitio de disposición final o bien algún tratamiento en especial, dependiendo de la tecnología del país que se trate. [25] Existen muchos métodos por los cuales pueden ser tratados los RSU, a continuación se muestran algunos en la Tabla 2.1, donde son clasificados por el país que los emplea como su mejor alternativa para el tratamiento de los mismos, con respecto a 24 | P á g i n a la tecnología con la que cuentan cada uno de estos países; siendo la Tabla 2.1 empleada para identificar directamente algunos avances tecnológicos. Tabla 2.1 Métodos para el tratamiento de Residuos Sólidos Urbanos de tipo orgánico en el mundo hasta 1992. PAÍS Métodos EUA Compostaje anaerobio por lotes secuenciales en reactor. RUS Proceso de digestión anaerobia de lecho de lixiviación en dos fases. ALEMANIA Digestión anaerobia en dos etapas. EUA Proceso de digestión anaerobia de sólidos en alta concentración/compostaje aerobio. ITALIA Proceso de digestión anaerobia de sólidos en alta concentración/ compostaje aerobio. HOLANDA Proceso BIOCELL. Fermentador por lote de 440 m3 para vegetales separados de origen. Se inocula con el lote anterior. DINAMARCA Proceso bioresiduo. Sistema anaerobio con tres sustratos separados en el origen. SUIZA Proceso KAMPOGAS. Digestor con agitación mecánico para altas concentraciones de sólidos provenientes de vegetales. BÉLGICA Proceso DRANCO. Reactor vertical con flujo pistón y recirculación de lixiviados. Produce energía y composta. ALEMANIA Proceso BTA. Cuatro etapas: Pre-tratamiento, separación, hidrólisis anaerobia y mecanización. FRANCIA Proceso VALORGA. Tres etapas: Selección, fermentación anaerobia en tanque, refinado. Agitación con la inyección de biogás. NOTA: Tomado de Tchobanoglous et al. 1994, Citado por Bolaños y Pineda, 2004. Con respecto a la tabla anterior, se observa que la sociedad ha buscado y generado alternativas para lograr el mejor aprovechamiento de los Residuos Sólidos Urbanos, desarrollando con forme al paso del tiempo y en diferentes partes del mundo diversas técnicas que han ido formando las bases para el desarrollo de nuevas tecnologías en este campo. Derivado de la existencia de un gran número de métodos empleados para el tratamiento de los RSU y algunos de ellos son considerados base fundamental para el desarrollo y mejora de muchos otros métodos, a continuación se mencionan los más importantes que han tenido gran impacto a lo largo de la historia. 25 | P á g i n a 2.2. Tres R (Reducir, Reusar y Reciclar). En el mundo existen países en donde se ha considerado a la prevención de los residuos como la máxima prioridad, hasta la no generación de los mismos, dejando para el último lugar su eliminación segura, mediante sus políticas medioambientales; países con este tipo de políticas pertenecen al continente Europeo, en donde todos los grupos de naciones y planes correspondientes reiteran la prioridad máxima a la llamada minimización de residuos inorgánicos, también conocida como Tres R, la cual depende directamente de la cantidad de RSU generados en el país donde sea aplicado. [10, 14] Dado que las Tres R son consideradas alrededor del mundo como la base fundamental para el tratamiento a los RSU y son de muy fácil aplicación, tanto que se puede llevar a cabo en los hogares, generando un costo nulo de inversión, logrando hasta una eficiencia del 42.74 % (en México), se describe a continuación este método: Reducir Este concepto puede que sea el más importante de todos, pues si se parte de la reducción y el evitar que se genere basura innecesaria es posible disminuir los problemas medio ambientales. La reducción se logra al disminuir el volumen de productos consumibles, así como el uso de todos aquellos provenientes de recursos naturales no renovables. [33] Para esto existen diferentes tipos de acciones que se pueden realizar para llevar a cabo mejores efectos de la reducción en la vida diaria, como los siguientes: Elegir productos con menos empaques o envolturas. No usar bolsas de plástico en forma excesiva. Disminuir el uso de papel aluminio. Limitar el consumo de productos desechables. [33] Reusar El reuso consiste en recuperar al residuo para aprovecharlo en funciones diferentes a las que se les dieron originalmente. [25] Esta es una alternativa empleada con menor frecuencia que el reciclaje, la cual se basa sustancialmente en el aprovechamiento de los materiales seleccionados de entre los Residuos Sólidos Urbanos. [25] 26 | P á g i n a Para esto, no se debe descartar aquello que es posible quese pueda usar otra vez, puesto que cuantos más objetos se reutilicen, menos basura se producirá y menos recursos no renovables se tendrán que gastar. [33] Algunas técnicas útiles para cumplir con lo anteriormente establecido, son las siguientes: Comprar líquidos en botellas de vidrio retornables. Utilizar el papel por las dos caras. Regalar la ropa que ya no se use. Aplicar creatividad con las cosas que pueden ser ocupadas de nuevo, cambiando el uso convencional del objeto en cuestión. Al comprar algún producto necesario para la vida cotidiana, hay que tener visión en el empaque que contiene el producto, pues este puede ser empleado para almacenar o decorar algún espacio. [33] Reciclar El reciclaje implica el retorno del residuo al proceso que le dio origen para aprovecharlo nuevamente como materia prima o bien, en otro tipo de procesos donde se obtienen productos diferentes. [25] Dentro de ese tipo de materiales se encuentran: Cartón Vidrio Aluminio Papel Plásticos. [25] Las principales ventajas del reciclaje son: La conservación de los recursos naturales. La reducción de costos de materias primas en las empresas. La reducción de la cantidad total de desechos generados directamente y con ello el aprovechamiento del espacio disponible en sitios de disposición final. [25] Sin embargo la recolección y el transporte de materiales reciclables requieren de cantidades sustanciales de energía y mano de obra, e históricamente la mayoría de los programas de reciclaje han tenido y siguen teniendo costos elevados. [25] Los requisitos para el éxito de un programa de este tipo a gran escala son: La existencia de una fuerte de generación de materiales recuperables. 27 | P á g i n a Un valor de mercado sustancial que sea suficiente para cubrir el costo de la energía y transporte empleados en la recolección de los mismos. [25] En términos generales, si no se puede reducir el consumo de un producto en particular, ni tampoco reutilizarlo, se tendrá que tener en cuenta que ese producto puede reciclarse. [33] A todo producto es posible aplicarle las Tres R o alguna de ellas, un ejemplo de esta aplicación se muestra a continuación en la Figura 2.1, donde pude observarse la aplicación de las Tres R a una lata de aluminio, evitado el adquirir envolturas innecesarias, siendo puesta a disposición para su reciclaje y siendo recuperado el aluminio que conforma dicha lata, convirtiéndose de nuevo en una lata puesta de nuevo en venta. Figura 2.1 Reciclaje de latas de aluminio. Tomada de http://www.arbolesymedioambiente.es/latas.html. Enseguida 28 | P á g i n a 2.3. Compostaje. El proceso de Compostaje siempre se ha producido en la naturaleza. Tal vez el primer desarrollo científico del tratamiento biológico como proceso planificado, se realizó en la India en 1925, conocido como proceso Indore, bajo la dirección de Albert Howard, sistematizando el procedimiento utilizado por campesinos y jardineros. [6] La porción de materiales putrefactibles se conforma de la fracción orgánica que representa la mayoría de los RSU, con la excepción de componentes plásticos, de goma y de cuero, la que se puede considerar compuesta por proteínas, aminoácidos, lípidos, hidratos de carbono, celulosa, lignina y ceniza. [6] El Compostaje es también conocido como un proceso de transformación, esta transformación puede llevarse a cabo en cualquier hogar mediante un compostador, sin ningún tipo de mecanismo, ningún motor y ningún gasto de mantenimiento. Lo anterior a causa de que la basura diaria que se genera en los hogares contiene un 57.26% de materia orgánica, que puede ser reciclada y devuelta a la tierra en forma de humus para las plantas y cultivos; teniendo en cuenta que de cada 100 kg de basura orgánica se obtienen 30 kg de composta, es decir se cuenta con un 30% de eficiencia. De esta manera se contribuye a la reducción de la basura que es trasladada a los vertederos o a las plantas de valorización, al mismo tiempo se consigue reducir el consumo de abonos químicos. [11] En un proceso balanceado el incremento interno de temperatura puede ser hasta de 70°C, temperatura a que la actividad biológica se ve afectada. [24] Por otro lado con el Compostaje doméstico se emiten 5 veces menos gases de efecto invernadero (CO2 y H2O↑), que el Compostaje industrial para tratar la misma cantidad de restos de cocina y jardín. [11,24] Los costos de inversión con esta tecnología para la formación de una empresa, deben incluir, entre otros, los costos de equipos (palas frontales, separadores, cintas, trituradores), de operación y administración, así mismo, cuando se determina la viabilidad es pertinente conocer los costos del producto. En este sentido, una trituradora para procesar 50 000 t/año podría costar alrededor de $350 USD, un cribador para las mismas 29 | P á g i n a condiciones $180 USD, una cinta transportadora $32 USD, es decir un aproximado de $562 USD como inversión inicial. [24] 2.3.1. Tipos de Compostaje. El Compostaje también conocido como biodegradación, es la descomposición de la materia orgánica por la acción de microorganismos existentes en la basura o que son inoculados en la misma, ese tipo de proceso se logra por medio de dos técnicas diferentes. [25] Compostaje aerobio Proceso biológico que se utiliza para convertir la fracción orgánica en composta. Dicha transformación puede describirse con la siguiente ecuación: [25] ( 𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 𝑂𝑟𝑔á𝑛𝑖𝑐𝑎 ) + 𝑂2 +𝑁𝑢𝑡𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 𝐵𝑎𝑐𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑠 → ( 𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑂𝑟𝑔á𝑛𝑖𝑐𝑜 ) + 𝐶𝑂2 +𝐻2𝑂 La aplicación del Compostaje aerobio incluyen residuos de jardín, RSU seleccionados, RSU no seleccionados y fangos provenientes de aguas residuos. [25] Este proceso se lleva a cabo en tres pasos básicos que son: • Pre-acondicionamiento de la materia orgánica contenida en los RSU. • Descomposición aerobia. • Generación y comercialización de la composta. [25] Compostaje anaerobio Consiste en convertir la fracción orgánica en metano. Esa transformación puede describirse por medio de la siguiente ecuación, con presencia de bacterias: ( 𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 𝑂𝑟𝑔á𝑛𝑖𝑐𝑎 ) + 𝐻2𝑂 + 𝑁𝑢𝑡𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 + 𝐶𝑒𝑙𝑢𝑙𝑎𝑠 𝐵𝑎𝑐𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑠 → ( 𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑂𝑟𝑔á𝑛𝑖𝑐𝑜 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 ) + 𝐶𝑂2 +𝐶𝐻4 +𝑁𝐻3 Se cree que la conversión biológica de la fracción orgánica de los residuos sólidos bajo condiciones anaerobias se produce en tres pasos. [25] • Transformación de masas moleculares altas a compuestos aptos para usarlos como fuente de energía y tejido celular. 30 | P á g i n a • Conversión bacteriana de los compuestos resultantes del primer paso, en masa molecular más baja. • Conversión bacteriana de los compuestos intermedios a productos finales sencillos como lo son el metano y bióxido de carbono. [25] Ambos procesos ofrecen distintas ventajas. Sin embargo, los procesos anaerobios ofrecen el gran beneficio de la recuperación de energía en forma de gas metano, lo cual no ocurre con los procesos aerobios, siempre que ellos son altamente consumidores de energía debido a que es necesario suministrarles oxígeno para la conversión de residuos, pero si se operan correctamente pueden reducir significativamente el volumen de la porción orgánica de los residuos. [25] En algunas ocasiones ese flujo de residuos es llevado antes a plantas donde se le practican procesos de Incineración o Pirólisis, con el objeto de reducir su volumen y disminuir su grado de toxicidad. [25] En la Figura 2.2, se muestra el proceso de composteo casero, con ayuda de un compostador que evita realizar estas prácticas en un espacio muy grande, utilizándose principalmente en los hogares. Figura 2.2 El ciclo del Compostaje. Tomada de http://www.celoriu.com/2012/02/24/concejo/programa-de-compostaje-domestico-en-llanes/.31 | P á g i n a 2.4. Incineración. La incineración es el proceso en el que se controla la combustión de los residuos sólidos mediante la adición de cantidades estequiometrias de oxígeno o con excesos de él, quemado estos en un horno a una temperatura mínimo de 760°C y en la cámara de combustión secundaria a más de 1 200°C para evitar olores y generación de dioxinas y furanos, teniendo como temperatura óptima en el horno de 980°C. [24, 25] De igual manera la incineración es el proceso de reducción del orden de 90% en volumen y 75% en peso a material inerte (escoria y cenizas) y a productos oxidados mediante la combustión. [24] La incineración puede representarse a través de la siguiente ecuación: [28] 𝐌𝐚𝐭𝐞𝐫𝐢𝐚 𝐎𝐫𝐠á𝐧𝐢𝐜𝐚 + 𝐎𝐱í𝐠𝐞𝐧𝐨 𝐞𝐧 𝐞𝐱𝐞𝐬𝐨 ∆ →N2 + CO2 + H2O ↑ +O2 + 𝑪𝒆𝒏𝒊𝒛𝒂𝒔 + 𝑪𝒂𝒍𝒐𝒓 Los productos finales de la combustión incluyen: Cenizas y gases calientes conformados por: Nitrógeno (N2) Dióxido de carbono (CO2) Vapor de agua y oxígeno (O2) Así como residuos de combustibles. [25, 28] Sin embargo pueden aparecer subproductos de la incineración según la naturaleza de los materiales residuales, pequeñas cantidades de: Amoniaco (NH3) Dióxido de azufre (SO2) Óxidos de nitrógeno Otros gases. [25, 28] La eficiencia de la incineración de residuos descansa fundamentalmente en la posibilidad de realizar las diferentes reacciones químicas de forma que los productos de reacción sean moléculas sencillas y se minimice la formación de productos de combustión 32 | P á g i n a incompleta, reduciendo el volumen de los residuos aproximadamente en 90% del original. [24, 25] Son pocos los lugares que cuentan con la tecnología apropiada para llevar a cabo el proceso de incineración, dado que la operación y mantenimiento de una planta suele tener costos muy elevados. [25] Así como que sus emisiones de gases contaminados están compuestos por: NOx, SOx, partículas, dioxinas y furanos, genera también residuos como cenizas (10%) y produce olores si no es bien empleada. [24] Históricamente se han empleado sistemas de incineración y aprovechamiento térmico de los residuos, para ello se empezaron a preparar instalaciones dedicadas específicamente a la incineración de la basura, como sistema de eliminación, de forma que durante años la incineración representó una práctica habitual. [14] En la actualidad, São Paulo (Brasil) cuenta con dos plantas de incineración, compostaje y reciclaje, con capacidad de 2 500 t/día y un aproximado de 900 000 t/año, cada planta. Estados Unidos y Japón son los países donde la incineración es el método más utilizado para el tratamiento final, con cerca de 300 plantas que incineran casi 4 millones de toneladas de residuos peligrosos al año, siendo un aproximado de 12 millones de t/año en total. [24] En América, la incineración, propiamente en México, actualmente se enfoca exclusivamente al tratamiento de residuos peligrosos, donde el 85% de los equipos incineran residuos biológico-infecciosos, 15% incineran residuos industriales y RSU, esto regido por la NOM-087-ECOL-1995 y el PROY-NOM-098-ECOL-2000. [35, 24] Sin embargo, las malas actuaciones en la quema e incineración de residuos sin las debidas precauciones, trae consigo mala imagen de este sistema de eliminación de residuos, así como una fuerte oposición social a las infraestructuras de este tipo, existiendo restricciones en cuanto a la localización de una incineradora, según las normas ambientales, ningún municipio o distrito podrá, dentro del perímetro urbano, autorizar el establecimiento o instalación de una fuente fija de emisión de contaminantes al aire en zonas distintas de las habilitadas para usos industriales. [14, 24] 33 | P á g i n a Sin embargo, siguen existiendo puesto que se han desarrollado sistemas de depuración de gases con un desarrollo tecnológico muy alto, permitiendo reducir la emisión de productos contaminantes a cantidades insignificantes. Este tipo de maquinaria, cuenta con un costo de inversión aproximado de $125 000 a 160 000 USD. [24] A continuación, en la Figura 2.3, se representa el esquema de una incineradora a nivel industrial con los mejores equipos para la no contaminación. Figura 2.3 Esquema de una planta de incineración de basura. Tomada de http://www.geocities.ws/alvaro6986/p39/rsu/tratamientos.html. En la Figura anterior, se describen las partes que conforman a un buen equipo de incineración, para no generar contaminantes, puesto que se puede observar con detalle que existe una salida de vapor sobrecalentado, empleado para la generación de la electricidad y una salida de humo limpio, lográndose a partir de filtros electroestáticos, así como que se menciona que el lodo toxico es importante que sea tratado en una planta depuradora. 34 | P á g i n a 2.5. Pirólisis. La Pirólisis es un proceso térmico en ausencia total de oxígeno, para el tratamiento de residuos domésticos, industriales y tóxicos, éste procedimiento utiliza una fuente de combustible externa para conducir las reacciones en este ambiente, ya que las sustancias orgánicas son técnicamente inestables en la Pirólisis haciéndola altamente endotérmica, sin embargo la cantidad de residuos finales es mayor a la de un incinerador. [24, 25] El proceso de Pirólisis produce tres fracciones de componentes: Una corriente de gas que contiene hidrógeno, metano, monóxido de carbono y diversos gases. Una fracción líquida que consiste en un flujo de alquitrán o aceite, el cual contiene ácido acético, acetona, metanol e hidrocarburos complejos. Y coque inferior, que no es otra cosa que carbón casi puro con materiales inertes provenientes de los mismos residuos sólidos. [24,28] A pesar de los usos que este método ha tenido en la industria para la generación de carbón vegetal, coque y gases de coquización a partir de madera, la Pirólisis de residuos sólidos no ha sido exitosa, la causa principal de este fracaso parece haber sido la complejidad inherente de los sistemas y las dificultades asociadas a la producción de una alimentación uniforme a partir de RSU. [28] En base a experimentaciones llevadas a cabo en el edificio centinela, sede de la gendarmería, en argentina para la incineración de drogas, su costo fue de $100 000 USD, permitiendo quemar 120 kg por hora, es decir un aproximado de 1 051 T/año, alimentado por gas natural. [24] El producto resultante de este proceso posee una densidad energética mayor que la biomasa común y puede utilizarse para la obtención de calor o electricidad en motores a combustión. [9] Este método de tratamiento en particular, no es muy empleado en la industria, sin embargo la construcción de los equipos en sí, no es muy compleja, a continuación en la Figura 2.4 se muestra uno de los procesos que tiene como objetivo el tratamiento de los 35 | P á g i n a RSU por el método de Pirólisis, donde se observa que existe una realimentación al sistema de los combustibles formados al llegar al sistema de enfriamiento, sin contar con ninguna liberación al medio ambiente. Figura 2.4 Proceso de Pirólisis. Tomada de http://www.renewbl.com/2011/07/08/partnsership-formed-to-produce-aviation-biofuel-in- australia.html Por medio de este proceso, la conversión de biomasa en gas de síntesis (hidrógeno con hidrocarburos diferentes al metano) a través de procesos termoquímicos como la Pirólisis se genera solo del 2 al 4% de cenizas, haciendo que la cantidad de residuos finales sea mayor que la de un incinerador. De igual manera existe un proceso empleado principalmente en Colombia; para llevar a cabo este proceso se requiere disponer de una compresora de 100 toneladas de fuerza para comprimir en paquetes de 500kg los residuos empleados (paquete que se transformara), un túnel degasificador pirolitico, para desgasificar los elementos orgánicos,
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