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Análisis de las alternativas para el tratamiento de la madera naufraga depositada en las orillas de las playas: Caso de estudio: playa Pradomar del municipio de Puerto Colombia, Atlántico Jorge Andrés Quintero Muñoz Ingeniero Civil Maestría en Ingeniería Ambiental Fundación Universidad del Norte Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Barranquilla, Atlántico 2023 Análisis de las alternativas para el tratamiento de la madera naufraga depositada en las orillas de las playas: Caso de estudio: playa Pradomar del municipio de Puerto Colombia, Atlántico Jorge Andrés Quintero Muñoz Ingeniero Civil Dr. Ing. Carlos Pacheco Bustos, Director Fundación Universidad del Norte Maestría en Ingeniería Ambiental Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Barranquilla, Atlántico 2023 Generalidades 1 RESUMEN Los residuos sólidos en las playas se categorizan como un grave problema ambiental, entre estos, los residuos de madera naufraga generan un impacto negativo en los ecosistemas y actividades antropogénicas en áreas costeras. El presente estudio cuenta con un registro histórico de información secundaria entre los años 2018 al 2023 de la recolección de residuos sólidos en las playas de Puerto Colombia, Atlántico. Allí se registra que cerca del 80% de los residuos sólidos recolectados son madera naufraga o residuos vegetales. Se estimó el aporte porcentual de residuos de madera naufraga para la playa “Pradomar” en relación con la totalidad de estuario del municipio. Además, se realizó un muestreo en campo para evaluar información primaria de las características físicas, cuantificar y obtener la concentración de los individuos de madera en el sitio. Con la información recolectada se evaluaron las posibles alternativas de reusó, tratamiento y/o aprovechamiento según las características encontradas de los individuos censados y se realizó un Análisis de Decisiones Multicriterio (MCDA) para evaluar las ventajas técnico-ambientales de las alternativas planteadas. Así mismo, se eligieron las tres alternativas más favorables y se realizó un análisis Beneficio / Costo para evaluar las mejores condiciones económicas. Estos análisis arrojaron que cerca del 4.31% del total del residuo maderable es aportado por la playa “Pradomar” y que, a lo largo de un periodo de 25 años, aproximadamente 3.862,54 [Tn] de madera naufraga se depositarían en la playa. Las características físicas permitieron identificar algunas alternativas de aprovechamiento y reúso de los residuos maderables, sin embargo, el análisis MCDA permitió evaluar dimensiones ambientales, económicas, operativa y social marcando como mejores alternativas la producción de pellets (71,89), la producción de compostaje (69,35) y la producción de las briquetas (63,64). Lo anterior comparado con el análisis beneficio/costo arrojo que las 3 alternativas son viables y rentables económicamente, pero prevalece la producción de pellets como la alternativa más favorable técnico ambiental y económicamente. Palabras claves: Madera naufraga, residuos sólidos, playas, tratamiento de residuos solidos Generalidades 2 ABSTRACT Solid waste on beaches is categorized as a serious environmental problem, among these, shipwrecked wood waste generates a negative impact on ecosystems and anthropogenic activities in coastal areas. The present study has a historical record of secondary information between the years 2018 to 2023 of the collection of solid waste on the beaches of Puerto Colombia, Atlántico. There it is recorded that about 80% of the solid waste collected is shipwrecked wood or waste vegetable . The percentage contribution of shipwrecked wood waste for the beach "Pradomar" was estimated in the entire estuary of the municipality. In addition, field sampling was carried out to evaluate primary information on the physical characteristics, quantify and obtain the concentration of wood species at the site. With the information collected, the possible alternatives of reuse, treatment, and/or use were evaluated according to the characteristics of the found species surveyed, and a Multicriteria Decision Analysis (MCDA) was carried out to evaluate the technical-environmental advantages of the alternatives proposed. Likewise, the three most favorable alternatives were chosen and a Benefit / Cost analysis was carried out to evaluate the best economic conditions. These analyses showed that about 4.31% of the total timber waste is contributed by the beach "Pradomar" and that, over 25 years, approximately 3,862.54 [Tn] of shipwrecked wood would be deposited on the beach. The physical characteristics allowed to identify of some alternatives for the use and reuse of timber waste, however, the MCDA analysis allowed to evaluate of environmental, economic, operational, and social dimensions marking as better alternatives the production of pellets (71.89), the production of composting (69.35) and the production of briquettes (63.64). The above compared with the benefit/cost analysis showed that the 3 alternatives are viable and economically profitable, but pellet production prevails as the most favorable alternative technically and economically. Keywords: Shipwrecked wood, solid waste, beaches, solid waste treatment Generalidades 3 TABLA DE CONTENIDO 1. GENERALIDADES _____________________________________________ 11 1.1 INTRODUCCIÓN ______________________________________________ 11 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ______________________________ 13 1.3 JUSTIFICACIÓN ______________________________________________ 16 1.4 OBJETIVOS __________________________________________________ 19 1.4.1 Objetivo General __________________________________________________ 19 1.4.2 Objetivos Específicos _______________________________________________ 19 1.5 DELIMITACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO __________________________ 20 1.5.1 Localización del área de estudio ______________________________________ 20 1.5.2 Condiciones ambientales ____________________________________________ 21 1.6 ESTADO DEL ARTE ___________________________________________ 23 1.7 MARCO DE REFERENCIA ______________________________________ 29 1.7.1 Marco Teórico ____________________________________________________ 29 1.7.2 Marco Conceptual _________________________________________________ 34 1.7.3 Marco Normativo. __________________________________________________ 38 2. METODOLOGÍA _______________________________________________ 39 2.1 Revisión bibliográfica _________________________________________ 39 2.2 Identificación del problema _____________________________________ 39 2.3 Análisis de alternativas de reúso, tratamiento y/o aprovechamiento ___ 43 2.3.1 Alternativas de reúso, tratamiento y/o aprovechamiento de los residuos de madera en las playas 44 2.3.2 Evaluación de la información primaria recopilada _________________________ 46 Generalidades 4 2.3.3 Análisis de decisión multicriterio (MCDA) _______________________________ 46 2.3.4 Numeración de las alternativas según su puntuación ______________________ 49 2.4 Análisis de beneficio / costo ambiental ___________________________ 49 2.4.1 Proyección de la cantidad de madera naufraga __________________________ 49 2.4.2 Cálculo de Opex ___________________________________________________ 50 2.4.3 Cálculo del Capex _________________________________________________ 51 2.4.4 Cálculo de la Producción e ingresos ___________________________________ 51 2.4.5 Cálculo de Indicadores de Rentabilidad _________________________________ 51 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ____________________________________ 53 3.1 ANÁLISIS DE INFORMACIÓN TERCEARIA ________________________ 53 3.2 ANÁLISIS DE INFORMACIÓN PRIMARIA __________________________ 58 3.2.1 Densidad de la Playa _______________________________________________62 3.2.2 Índice de Abundancia - WDAI. ________________________________________ 63 3.2.3 Índice de Cobertura - WDCI __________________________________________ 63 3.2.4 Características físicas de los elementos ________________________________ 64 3.2.5 Volumen estimado de los individuos identificados: ________________________ 67 3.2.6 Rigidez de los elementos ____________________________________________ 68 3.2.7 Presencia de Corteza. ______________________________________________ 68 3.2.8 Presencia de colonizadores. _________________________________________ 69 3.2.9 Zona de disposición y tipo de disposición _______________________________ 71 3.3 ANALISIS DE ALTERNATIVAS – ANALISIS DE DECISIÓN MULTICRITERIO (MCDA) ___________________________________________________ 73 3.4 ANALISIS DE ALTERNATIVAS – BENEFICIO / COSTO _______________ 77 3.4.1 Proyección de la cantidad de madera en la Playa Pradomar. ________________ 79 3.4.2 Estimación de los costos operativos - OPEX _____________________________ 80 3.4.3 Estimación de los costos de inversión - CAPEX __________________________ 84 Generalidades 5 3.4.4 Estimación de los Ingresos __________________________________________ 85 3.4.5 Indicadores de Rentabilidad de las alternativas___________________________ 86 4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES _________________________ 95 5. BIBLIOGRAFÍA _______________________________________________ 100 Generalidades 6 INDICE DE TABLAS Tabla 1. Aportes científicos en el tratamiento de residuos de madera. Autor _____________________ 27 Tabla 2. Tasa Social de Descuento para proyectos ambientales según Resolución 1092 de 20221 ___ 33 Tabla 3. Descripción de los procesos de aprovechamiento de los residuos de madera. Autor _______ 36 Tabla 4. Marco normativo en gestión de los residuos1 _______________________________________ 38 Tabla 5. Formato de recolección de información. Autor ______________________________________ 41 Tabla 6. Índice de abundancia de residuos de madera naufraga1 ______________________________ 42 Tabla 7. Índice de cobertura de madera naufraga1 _________________________________________ 42 Tabla 8. Alternativas de reúso, tratamiento y/o aprovechamiento de los residuos de madera en las playas. Autor _______________________________________________________________________ 44 Tabla 9. Dimensiones y criterios utilizados en el análisis de decisión multicriterio (MCDA)1__________ 47 Tabla 10. Dimensiones, criterios y ponderación en el análisis de decisión multicriterio. _____________ 48 Tabla 11. Clasificación para el análisis de decisión multicriterio. Autor __________________________ 48 Tabla 12. Residuos Sólidos recolectados en las Playas de Puerto Colombia durante la prestación del servicio de aseo1. ___________________________________________________________________ 53 Tabla 13. Residuos Sólidos recolectados en las Playas de Puerto Colombia durante las limpiezas operativas1. ________________________________________________________________________ 53 Tabla 14. Total de Residuos Sólidos recolectados en las Playas de Puerto Colombia1. ____________ 53 Tabla 15. Cantidad total aproximada de Residuo Sólido maderable recolectado en las Playas de Puerto Colombia. Autor ____________________________________________________________________ 54 Tabla 16. Cantidad aproximada de Residuo sólido recolectado en la Playa Pradomar durante la prestación del servicio de aseo. Autor ___________________________________________________ 56 Tabla 17. Cantidad aproximada de Residuo sólido recolectado en la Playa Pradomar durante la prestación del servicio operativo. Autor __________________________________________________ 56 Tabla 18. Cantidad total aproximada de Residuo Sólido recolectado en la Playa Pradomar. Autor ____ 56 Tabla 19. Cantidad total aproximada del Residuo Sólido maderable recolectado en la Playa Prado Mar durante la prestación del servicio de aseo. Autor ___________________________________________ 57 Generalidades 7 Tabla 20. Resumen de los indicadores calculados para la clasificación de la playa. Autor __________ 64 Tabla 21. Resumen de las posibles alternativas para el tratamiento de los residuos de madera naufraga según sus características físicas (Ver Tabla 8). Autor _______________________________________ 70 Tabla 22. Profesionales que participaron en la evaluación de las alternativas a través de la matriz multicriterio. Autor ___________________________________________________________________ 73 Tabla 23. Matriz compilatoria de todas las calificaciones para la alternativa No. A0. Autor __________ 75 Tabla 24. Matriz compilatoria de todas las calificaciones para la alternativa No. A1. Autor __________ 75 Tabla 25. Resumen de la calificación para cada una de las alternativas. (ver Tabla 8) Autor ________ 76 Tabla 26. Tabla de posición de las alternativas según el análisis de decisión multicriterio (MCDA). Autor _________________________________________________________________________________ 76 Tabla 27. Impactos ambientales identificados en la playa Pradomar por los residuos de madera naufraga. __________________________________________________________________________ 78 Tabla 28. Proyección a 25 años de madera naufraga a recolectar en playa Pradomar – Puerto Colombia. Autor _____________________________________________________________________________ 79 Tabla 29. Plan de compras semestral para las 3 alternativas. Autor ____________________________ 80 Tabla 30. Elementos de seguridad para personal operativo. Autor _____________________________ 81 Tabla 31. Costos de Personal asociados a la alternativa Pellets. Autor _________________________ 81 Tabla 32. Costos de Personal asociados a la alternativa briquetas. Autor _______________________ 82 Tabla 33. Costos de Personal asociados a la alternativa compostaje. Autor _____________________ 82 Tabla 34. Cálculo del Capex para las alternativas evaluadas._________________________________ 84 Tabla 35. Valores estimados de venta de los productos. Autor ________________________________ 85 Tabla 36. Cálculo de Ingresos por ventas para las alternativas evaluadas. Autor _________________ 86 Tabla 37. Cálculo del valor presente neto para la alternativa de Pellets. Autor ____________________ 86 Tabla 38. Cálculo del valor presente neto para la alternativa de Briquetas. Autor _________________ 88 Tabla 39. Cálculo del valor presente neto para la alternativa de Compostaje. ____________________ 89 Tabla 40. Tasa Interna de Retorno de las tres Alternativas. Autor _____________________________ 90 Tabla 41. Valores del beneficio y el costo para el caculo de la relación en la alternativa A1- Producción de pellets. Autor ____________________________________________________________________ 90 Generalidades 8 Tabla 42. Valores del beneficio y el costo para el caculo de la relación en la alternativa A2- Producción de Briquetas. Autor __________________________________________________________________ 91 Tabla 43. Valores del beneficio y el costo para el caculo de la relación en la alternativa A5 – Producción de Compostaje. Autor ________________________________________________________________ 92 Tabla 44. Relación Beneficio / Costo de las alternativas evaluadas. ____________________________ 92 Tabla 45. Resumen de Indicadores de Rentabilidad. _______________________________________ 93 Tabla 46. Comparación de resultados obtenidos por MCDA y B/C. ____________________________ 94 Generalidades 9 INDICE DE FIGURAS Fig. 1. Localización general de la zona de estudio. ________________________________________ 21 Fig. 2. Promedio mensual de lluvia en Puerto Colombia. Basado en Weather Spark, 2022 __________ 22 Fig. 3. Rosa del viento en Puerto Colombia. Basado en meteoblue.com, 2023. ___________________ 22 Fig. 4. Análisis de resultados de estudios científicos ("woodydebris" AND “driftwood” OR "wood waste") en la base de datos Web of Science entre los años 2000 al 2021. Tomado de Web of Science. Autor _ 24 Fig. 5. Mapa de coocurrencias generado en VOSviewer a partir de artículos de la base de datos Web of Science entre los años 2000 al 2021. Autor. ______________________________________________ 24 Fig. 6. Tratamientos de residuos de madera ______________________________________________ 29 Fig. 7. Ordenamiento territorial de las playas (Decreto 1766 de 2013). _________________________ 35 Fig. 8. Metodología adoptada del proyecto _______________________________________________ 39 Fig. 9. Análisis de alternativas de reúso, tratamiento y/o aprovechamiento. Autor _________________ 43 Fig. 10. Procesos para la producción de pellets____________________________________________ 44 Fig. 11. Procesos para la producción de briquetas _________________________________________ 44 Fig. 12. Procesos para la producción de gasificación. _______________________________________ 45 Fig. 13. Procesos para la producción de relleno ___________________________________________ 45 Fig. 14. Procesos para la producción de compostaje. _______________________________________ 45 Fig. 15. Procesos para la producción de nuevos productos __________________________________ 45 Fig. 16. Procesos para la producción de nuevos materiales __________________________________ 46 Fig. 17. Toneladas de residuo maderable recolectadas por año en las playas de Puerto Colombia. Autor _________________________________________________________________________________ 54 Fig. 18. Toneladas recolectadas por año en las playas de Puerto Colombia. Autor ________________ 55 Fig. 19. Toneladas estimadas de madera naufraga recolectadas por año en la playa Pradomar. Autor. 57 Fig. 20. Delimitación del área de estudio – playa Pradomar / Puerto Colombia. Autor ______________ 58 Fig. 21. Ordenamiento de playa Pradomar, Puerto Colombia. Autor ____________________________ 58 Fig. 22. Ordenamiento de playa Pradomar, Puerto Colombia. (a) Ortofoto tomada el día 17 de marzo de 2023; (b) Ortofoto tomada el día 15 de abril de 2023 Autor ___________________________________ 59 Generalidades 10 Fig. 23. Trabajo de medición de parámetros físicos de los individuos. (a) Presencia de madera naufraga en el área de estudio; (b) Medición de la longitud de la madera encontrada; (c) Medición de dimensiones de la madera encontrada. (d) Especies encontradas de gran tamaño. Autor _____________________ 60 Fig. 24. Ejemplo de elementos identificados en el trabajo de campo. Autor ______________________ 61 Fig. 25. Transectos para el muestreo de madera naufraga en la playa de estudio. Autor ___________ 62 Fig. 26. Formato utilizado en la recolección de información en campo. Autor _____________________ 65 Fig. 27. Ejemplo de desprendimiento en la madera anotado en observaciones del formato. Autor ____ 65 Fig. 28. Formato digitalizado con la información en campo recolectada. Autor. ___________________ 66 Fig. 29. Ejemplo de Individuos con presencia de colonizadores. Autor __________________________ 70 Fig. 30. Ortofotos tomadas con Dron durante los trabajos de campo- (a) 17 de marzo de 2023; (b) Vuelo realizado el 31 de marzo de 2023. Autor _________________________________________________ 72 Generalidades 11 1. GENERALIDADES 1.1 INTRODUCCIÓN El aumento de la contaminación en el mundo por residuos sólidos marinos en las playas ha limitado la posibilidad de realizar actividades económicas, recreativas y estéticas en las playas, además de aportar en la degradación y destrucción del hábitat (Abude et al., 2021; EPA, 2022). Estudios científicos catalogan los desechos en las playas como un grave problema ambiental, donde los artículos más relevantes son los plásticos, los alimentos, la madera, metales y vidrios (Ansari & Farzadkia, 2022; Pimienta Serrano & Pacheco-Bustos, 2022). Se registra que los residuos de madera naufraga están presentes en muchos océanos y ecosistema costeros, p.ej. en los océanos del Norte, Atlántico y Pacifico, humedales costeros subtropicales y mares europeos semicerrados (Murphy et al., 2021). La madera naufraga suele actuar como transportadores naturales de contaminantes marinos, su acumulación en las playas depende de una variedad de factores impredecibles como el clima, las corrientes oceánicas, las actividades antropogénicas, entre otros (Mooney et al., 2023). Los residuos de madera se han convertido en una amenaza ambiental afectando la economía local debido a su bajo potencial de reutilización, por el desconocimiento de procesos sostenibles para su reciclaje (Berger et al., 2020). A pesar de esto, existen diferentes alternativas de reúso, tratamiento y/o aprovechamiento, la más frecuente son la generación de energía y bioenergía que, desde el punto de vista medioambiental, es considerado viable, sin embargo, se necesitan grandes cantidades de residuos de madera (Kang et al., 2020; Rivela et al., 2006). Por otra parte, se plantea el Generalidades 12 aprovechamiento de los residuos de madera para la creación de nuevos materiales compuestos de madera y plástico lo que contribuye a la economía circular y la valorización de estos residuos (Basalp et al., 2020). Colombia es bordeado por el Mar Caribe y el Océano pacifico, estos presentan una alta contaminación e impactos negativos en los ecosistemas por los desechos marinos, siendo de mayor impacto en la costa del Caribe que la Costa del Pacifico (Garcés-Ordóñez et al., 2020). Ahora bien, diferentes estudios realizados en la Costa del Caribe han demostrado los altos índices de contaminación en las playas por residuos sólidos (Gracia C. et al., 2018; Rangel-Buitrago et al., 2019, 2021; Pimienta Serrano & Pacheco-Bustos, 2022). Puntualmente en el Departamento del Atlántico se registran índices de abundancia “muy altos” y “altos” de desechos de madera en las playas (Rangel-Buitrago et al., 2021). Se ha identificado la afectación de las funciones biológicas y físicas del ecosistema marino causado por los desechos maderables o madera naufraga, sin embargo, poco se ha estudiado sobre el potencial del reúso, tratamiento y/o aprovechamiento de dichos residuos en la zona, ni tampoco sus beneficios ambientales y económicos. En tal virtud, el presente proyecto desarrolla un estudio sobre la playa Pradomar en el municipio de Puerto Colombia, con el objetivo de identificar la madera naufraga depositada en la playa evaluando su concentración, caracterización y cuantificación. A partir de esa información, realizar un análisis de alternativas de reusó, tratamiento y/o aprovechamiento de la madera naufraga mediante un análisis de decisión multicriterio y un análisis beneficio-costo para evaluar las alternativas más eficientes para el tratamiento de los residuos de madera en esta playa. Generalidades 13 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Investigaciones a nivel mundial registran que la madera flotante genera un impacto negativo en los ecosistemas en áreas costeras debido a que sofocan los ecosistemas bentónicos, reducen la biodiversidad, inhiben la fotosíntesis en lechos de vegetación acuática sumergidos, lixivian compuestos tóxicos, atrapan otros tipos de residuos antropogénicos y desoxigenan las aguas costeras (Murphy et al., 2021). Se ha identificado que los residuos provenientes del Río Magdalena en su mayoría, son depositados en la zona costera del Departamento del Atlántico (Fontalvo Heredia & Noriega Cera, 2021) provocando impactos sobre los recursos hidrobiológicos lo cual siempre ha sido reportado de manera aislada y no por una evaluación integral de los impactos ambientales (INVEMAR, 2018). El municipio de Puerto Colombia, ubicado en el noroccidente del Departamento del Atlántico, posee cerca de 18 Km de playas las cuales hacen parte de su riqueza paisajísticay ecosistémica (PDMP, 2020), dentro de estas se encuentra la playa de "Pradomar”, la cual es categorizada como turística según el Plan de Ordenamiento Territorial del Municipio (PBOT, 2014). Se han venido evidenciando procesos degenerativos en las playas de Puerto Colombia debido al aumento de la erosión costera, lo cual se atribuye a la construcción de los tajamares de Bocas de Ceniza y la desaparición de Isla Verde lo que afecto el ecosistema marino y el litoral (Cubillos Ciro, 2017). Asimismo, la baja calidad del agua de mar afectada por los vertimientos de aguas residuales del municipio con procesos de tratamientos deficientes (Gómez & Salcedo, 2016). Otro factor que afecta la degeneración de la playa es la contaminación por residuos sólidos, que según el Plan de Gestión Integral de Residuos Sólidos PGIRS, Generalidades 14 mensualmente en promedio son recogidos 64.09 Tn/mes en las playas del Municipio (PGIRS, 2020), de las cuales el 80% está compuesto en su mayoría por troncos, madera, tarulla, residuos vegetales, y el 20% restante lo compone plástico, muebles, enseres y electrodomésticos (Rodriguez, 2019). Esta problemática se incrementa debido a que la playa Pradomar es reconocida como costa acumulativa, cuyo relieve se constituye por los depósitos de material acarreado del mar a la tierra firme (INVEMAR, 2007). Además, es más visible en los meses de noviembre a mayo donde los vientos superan los 20.0 Km/h esto ocasiona que la gran mayoría de los residuos sólidos vertidos al mar caribe por fenómenos de arrastre de la corriente del Río Magdalena terminen dispuestos sobre el litoral caribe jurisdicción de Puerto Colombia (Alvarez, 2019) Se registra que la Alcaldía de Puerto Colombia desde el año 2020 hasta el año 2021 recolectó 337 toneladas de madera, tarulla y plástico, de hecho, en los últimos ocho años esta problemática se ha incrementado (Montoya Paredes, 2021). Ahora bien, para la reducción y recolección de los residuos de madera, los entes de control han propuesto la reutilización de la madera naufraga para la elaboración de productos artesanales(Semana, 2023). Lo anterior representa un porcentaje de reúso muy bajo ante las cantidades de residuos de madera naufraga que arriban mensualmente a la playa del municipio, generando un reusó muy bajo con relación a la madera depositada. No hay evidencia que soporte el origen de la madera naufraga que arrastra el Río Magdalena, sin embargo, se puede indicar que estas maderas pueden ser producto de procesos erosivos de las riberas del río o producto de árboles debilitados por inundaciones aguas arriba o de talas de bosques en la industria maderera o de arrastres Generalidades 15 por vientos y corrientes de ríos afluentes o por ser arrojadas por el hombre una vez cumplen su vida útil en la construcción o como elementos estructurales de una vivienda (Mooney et al., 2023). Así pues, podemos indicar que esta problemática ambiental puede ser revertida a favor de la comunidad por ello, con la formulación de este proyecto se presenta la siguiente pregunta de investigación: ¿Cómo puede ser aprovechable la madera naufraga depositada por arrastre de la marea sobre la playa Pradomar en el Municipio Puerto Colombia – Atlántico? Generalidades 16 1.3 JUSTIFICACIÓN Hipótesis: La madera naufraga depositada por arrastre de la marea sobre la playa de Pradomar en Puerto Colombia – Atlántico genera problemas ambientales, sociales y de contaminación visual, es por esto necesario generar un adecuado manejo integral de la misma. Investigaciones indican que los residuos en playas tienen un origen antropogénico, pero, además, son provenientes del viento, olas, corrientes y ríos hacia las áreas costeras (Williams et al., 2012). El Río Magdalena es uno de lo más grande de Colombia, con una longitud de 1.612 km, nace entre los departamentos del Cauca y Huila, y desemboca en el mar Caribe. Grandes cantidades de residuos sólidos son transportados por sus corrientes siendo una de las principales fuentes de contaminación en las playas del Departamento del Atlántico (Rangel-Buitrago et al., 2012, 2021). Puntualmente, las playas del Municipio de Puerto Colombia han sido afectadas directamente por los residuos que transporta el Río Magdalena (Montoya Paredes, 2021). Entre estas, se encuentra la playa de Pradomar, en la cual se reporta que mensualmente se recoge aproximadamente 64.09 Tn/mes de residuos sólidos (PGIRS, 2020). Por ello, el presente proyecto centra su interés en dicha playa debido a que es reconocida como playa turística, con un crecimiento en la actividades económicas y deportivas en la zona. Actualmente, existen más de 300 quioscos para la atención del público en aproximadamente 210 m de playa, esto nos arroja un índice de ocupación de playa cercano a los 1.43 Und/m (Fontalvo & Noriega, 2021), una cifra que denota una densidad alta de personas que dependen económicamente del turismo y la venta de Generalidades 17 servicios generando una dinámica en la economía local del municipio. Además, comprende una zona altamente confortable debido a los establecimientos privados (hotel Pradomar). Sin embargo, los residuos sólidos en la playa, particularmente, los residuos de madera naufraga han afectado masivamente el comercio, el sector del turismo, hotelero y gastronómico, lo cual va en detrimento de la clara vocación turística que posee el municipio (PDMP, 2020). La playa Pradomar se reconoce como una área altamente afectada por la erosión, lo cual ha conllevado a construir diferentes estructura de espolones que han aumentado la captación del residuo ya que se acumulan alrededor de estas estructuras hasta llegar a la playa por las corrientes marinas. Así como también, su calidad del agua ha sido afectada por la gran concentración de residuos sólidos que son transportados por la madera naufraga (Fontalvo & Noriega, 2021). Aunque los entes gubernamentales han creado programas para la conservación de las playas, la playa Pradomar no se tuvo en cuenta en el estudio de Ordenamiento Turístico promovido por la Gobernación del Atlántico (GobA, 2019). En este estudio solo se incluyeron las playas Country, Salgar y Miramar en Puerto Colombia, lo que deja en desventaja a la playa Pradomar, ya que no se contemplan los estudios técnicos, jurídicos, económicos e inversiones en los sectores socioculturales y ambientales que si beneficiarán a las demás playas. Ahora bien, existen diferentes estudios que aplican el reusó, tratamiento y/o aprovechamiento de los residuos de madera naufraga (Aizyzan et al., 2019; Ilyushenko et al., 2020). Actualmente en Puerto Colombia dichos residuos son dispuestos en el relleno sanitario “Los Pocitos” (PGIRS, 2020) o utilizados para productos artesanales Generalidades 18 (Herrera Delgans, 2022), desaprovechando múltiples alternativas de tratamiento novedosas y rentables. Los tratamientos de residuos maderables para su aprovechamiento han sido poco estudiadas y aplicadas en el departamento del Atlántico, ni se han revisado las ventajas ambientales y económicas que estás representan. La aplicación de tratamientos a los residuos de madera permite obtener una serie de segmentos económicos potenciales (Shahidul et al., 2018), puesto que estos son considerados un material aprovechable para la generación de energía (Cesprini et al., 2020a), nuevos productos (Caldas et al., 2021a) y elaboración de compostaje (Ilyushenko et al., 2020). La presente investigación provee una serie de alternativas que inciden en la mitigación de los impactos ambientales generados por los residuos de madera naufraga planteando soluciones en la transformación de estos desechos a otros productos. Lo anterior, permitirá la aplicación de tratamientos a dichos residuos de forma rentable económicamente para el municipio. Partiendo con lorealizado en el presente estudio de los residuos de madera de la playa Pradomar y que a futuro pueda ser replicado a las demás playas del municipio abarcando en su totalidad el litoral porteño. Por otra parte, los resultados de la investigación proveen herramientas para dar cumplimiento a los Objetivos de Desarrollo Sostenible 11 y 12 (ODS, 2015) , en las metas 11.6.1. (proporción de residuos sólidos urbanos recolectados regularmente y con descarga final adecuada del total de residuos sólidos urbanos generados, desglosada por ciudad); y 12.5 (De aquí a 2030, reducir considerablemente la generación de desechos mediante actividades de prevención, reducción, reciclado y reutilización) entre otros. Generalidades 19 1.4 OBJETIVOS 1.4.1 Objetivo General Analizar de forma sostenible las alternativas para el reusó, tratamiento y/o aprovechamiento de la madera naufraga depositada por arrastre de la marea sobre la Playa Pradomar del Municipio de Puerto Colombia – Atlántico y su potencial impacto ambiental. 1.4.2 Objetivos Específicos Identificar la problemática actual de la madera naufraga depositada en la playa del área de estudio determinando su concentración, caracterización y cuantificación. Realizar un análisis multicriterio de alternativas para el reusó, tratamiento y/o aprovechamiento de la madera naufraga. Elaborar un análisis beneficios / costo de las alternativas seleccionadas para el reúso, tratamiento y/o aprovechamiento de la madera naufraga depositada en el área de estudio. Generalidades 20 1.5 DELIMITACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO El Departamento del Atlántico hace parte de los 32 departamentos en los que se divide Colombia. Esta localizado al Norte del país, su extensión es de 3.388 km2, está conformado por 23 municipios y limita por el norte y noreste con el mar Caribe y al este con el Río Magdalena. La zona costera del departamento del Atlántico presenta una extensión de 64,5 km de línea de costa. El área de estudio se ha definido en el municipio de Puerto Colombia, Atlántico que hace parte del Área Metropolitana del Distrito de Barranquilla. Está ubicado en las coordenadas geográficas 10º 59’ 2” de latitud norte, a 74º 57’ 2” de longitud Oeste. Según el Plan Básico de Ordenamiento Territorial del municipio, cuenta con un área de 70,7 km2, a este drenan las Subcuencas de la Ciénaga de Mallorquín y la Subcuenca de Ciénaga Balboa y Arroyo Grande, que hace parte de la Cuenca Caribe (drenan hacia el mar Caribe). Las playas y franjas de protección adyacentes a las lagunas costeras y ecosistemas estratégicos que son administradas por el municipio comprenden: (1) Playas del Country; (2) Playas de Salgar; (3) Playas de Miramar; (4) Playas de Pradomar; (5) Playa de Manglares (entre el muelle y Miramar); y (6) Playa de Manglares (entre el muelle y vistamar); reconocidas como playas turísticas. 1.5.1 Localización del área de estudio La playa “Pradomar” se ubica en la costa continental del Caribe colombiano, en el municipio de Puerto Colombia, Atlántico. Posee un área aproximada de 20.436 m2 y se encuentra localizada al Nor – Occidente del casco urbano del Municipio. Se conoce como una de las playas en el departamento con gran movilidad (alargamiento y acortamiento). Es altamente vulnerable a los procesos erosivos en su línea de costa, comprende altas pendientes y alta energía (olas) (INVEMAR, 2007). Cuenta con una topografía de paisaje Generalidades 21 irregular, con respecto a la topografía del municipio de Puerto Colombia la cual regularmente es plana. Fig. 1. Localización general de la zona de estudio. 1.5.2 Condiciones ambientales 1.5.2.1 Clima Puerto Colombia, por ser un municipio del trópico presenta una secuencia bimodal de las estaciones, una temporada de lluvia caracterizada por la alta presencia de nubes, la temporada de verano caracterizada por fuertes brisas. Durante el transcurso del año, la temperatura generalmente varía de 24 °C a 31 °C y rara vez baja a menos de 23 °C o sube a más de 33 °(Weather Spark, 2022). Generalidades 22 Fig. 2. Promedio mensual de lluvia en Puerto Colombia. Basado en Weather Spark, 2022 1.5.2.2 Velocidad y Dirección del viento En Puerto Colombia se presentan vientos con corrientes que van en promedio desde los 19.7 [Km/h] hasta los 26.9 [Km/h] y en época de poca ocurrencia, los vientos pueden llegar a los 12.9 [Km/h] (Weather Spark, 2022). El viento con más frecuencia proviene del Nor – Este, con velocidades superiores a los 28 Km/h, en promedio se cuenta con aproximadamente 59 h/año (Meteoblue, 2023)de estas velocidades. Fig. 3. Rosa del viento en Puerto Colombia. Basado en meteoblue.com, 2023. Generalidades 23 1.6 ESTADO DEL ARTE Investigaciones señalan que los residuos sólidos encontrados en los entornos marinos y costeros se han convertido en la amenaza global para el ecosistema marino, la vida silvestre, la salud humana y el turismo costero (Mutuku et al., 2022; Pimienta Serrano & Pacheco-Bustos, 2022), siendo los residuos de plástico y madera los más abundantes en las playas (Pervez et al., 2021). La madera naufraga en los ambientes fluviales proviene de la caída de árboles o de residuos maderables (i.e., raíces, ramas, troncos) desde la parte alta dentro de una cuenca, transportándose y acumulándose a lo largo de la playa (Kennedy & Woods, 2012). En Colombia, el Río Magdalena transporta grandes cantidades de residuos sólidos mediante su cauce, siendo la principal fuente de contaminación en las playas del Departamento del Atlántico (Rangel-Buitrago et al., 2012, 2021). Desde el año 2000, se ha registrado un creciente interés por los científicos en abordar la problemática de los residuos de madera (Fig. 4). Se encontraron más de setecientos (700) estudios científicos (Web of Science, 2023) consecuentes a las palabras claves madera flotante, residuos de madera o desechos maderables, en los cuales se identifican los diferentes procesos de tratamientos para su recuperación, reusó u aprovechamiento. Al filtrar la búsqueda de las investigaciones, se identificaron 421 artículos que representan los tratamientos más relevantes para el aprovechamiento de los residuos de madera. La red bibliométrica analizada con la coocurrencia de palabras claves de los artículos científicos visualizó (Fig. 5) los procesos de biomasa, pirolisis, pellets, briquetas, biomasa, gasificación, entre otros, para el aprovechamiento de los residuos Generalidades 24 de madera. Asimismo, se evidencian los resultados al reúso de los residuos maderables, como lo son, la combustión, energía renovable, biocombustible y gestión de los residuos. Fig. 4. Análisis de resultados de estudios científicos ("woody debris" AND “driftwood” OR "wood waste") en la base de datos Web of Science entre los años 2000 al 2021. Tomado de Web of Science. Autor Fig. 5. Mapa de coocurrencias generado en VOSviewer a partir de artículos de la base de datos Web of Science entre los años 2000 al 2021. Autor. Generalidades 25 Generalmente, la biomasa leñosa ha sido considerada como una alternativa a los combustibles fósiles, de hecho, la biomasa sólida desde el año 2000 participa en un 87% del suministro de biomasa (entre esto el 6% es madera recuperada) (Cesprini et al., 2020). Sin embargo, es relevante conocer las propiedades térmicas de la madera para determinar su uso en el futuro, tales como, su estructura, temperatura, contenido de humedad, entre otros (Božiková et al., 2021). Se han planteado una serie de segmentos económicos potenciales en los cuales pueden llegar a ser utilizados los residuos de madera como insumos, puesto que estos son considerados un material no peligroso que se origina en el consumo doméstico y comercial de productos de madera. Por ejemplo, en Rusia, los desechos de la industriade la pulpa y el papel generan aproximadamente 2 millones de toneladas por año de desechos de corteza y madera (Kulikova et al., 2022). Los desechos de construcción y demolición generan entre el 25 % y el 30 % de todos los residuos generados en la Unión Europea, y tan solo en desechos de tipo madera se estiman 10 a 20 millones de toneladas anuales (Rautkoski et al., 2016). Ahora bien, dicho residuo solido termina en el océano y las playas cada año. La madera flotante en los ecosistemas costero se ha utilizado desde la edad media hasta la actualidad, usándola como combustible o en la fabricación de utensilios y recipientes, construcción de viviendas y embarcaciones (Mooney et al., 2023), así como también, para la generación de nuevos productos como mantillo para jardines, compostaje (Quynh et al., 2020), tableros de partículas, paneles y pisos laminados (Carvalho Araújo et al., 2019; Caldas et al., 2021) entre otras. Algunas de las mayores fuentes de residuos de madera provienen de tres áreas: (a) Desechos municipales que consisten en elementos eliminados como muebles, Generalidades 26 embalajes y otra madera relacionada con desechos domésticos (Chen et al., 2019); (b) Desechos industriales, comerciales y forestales que consisten en desechos de madera provienen de fabricantes de productos de madera, materiales de construcción o aserraderos (FAO, 1991); (c) Desechos de construcción y demolición que están compuestos de madera estructural excedente que no se puede utilizar más, madera estructural derribada y muebles no deseados de la industria de la demolición (Caldas et al., 2021). Principalmente la evidencia científica reveló que el aprovechamiento de los residuos de madera es en general aplicado a la generación de energía, debido a su alto poder calorífico, con el concepto de conversión de residuos en energía (WtE) y para producir nuevos materiales para las industrias de construcción y fabricación (Carvalho Araújo et al., 2019; Cesprini et al., 2020; Ilyushenko et al., 2020; Ramage et al., 2017). Se reconoce que los residuos de madera son generalmente utilizados para la generación de energía, por ejemplo, en Alemania, el 80% de la madera reciclada se utiliza energéticamente. El 20% restante se utiliza para la elaboración de nuevos productos (Risse et al., 2019), como la creación de muebles, materiales de construcción, empaques, artesanías y más (Matas, 2022). Además, se registra el uso de los residuos de madera para la producción de nuevos materiales compuestos mediante la combinación de las propiedades de dos o más materiales que, unidos en las proporciones adecuadas, permiten la formación de un nuevo material con propiedades diferentes, normalmente superiores a las de la base constituyente (Basalp et al., 2020). El objetivo de esta combinación es producir un producto con baja absorción de humedad, resistencia a la degradación y al ataque biológico, buena estabilidad dimensional, baja Generalidades 27 densidad y alta rigidez y resistencia (López-Chalarca et al., 2021). Algunos aportes de la literatura que son relevantes en el tratamiento de residuos de madera se presentan en la Tabla 1. Tabla 1. Aportes científicos en el tratamiento de residuos de madera. Autor APORTES DEL ESTUDIO AUTORES Reusos: - Como nuevos elementos en proyectos de construcción - Producción de concreto aligerado - Producción de Energía como combustible - Reciclado como producto químico después de ser quemado en hidrólisis por gasificación o pirólisis - En la construcción de obras civiles - En la fabricación de papel, cartón y madera plástica - Como refuerzo de taludes - Agregados para pavimentar vías. (Tam & Tam, 2006) Evaluar la distribución y disponibilidad de madera flotante sobre las costas de Italia y su impacto Análisis de su composición fisicoquímica para evaluar la posibilidad de ser empleada en aplicaciones como combustible. (Cotana et al., 2016) Utilizando métodos estándar para la determinación del análisis aproximado, análisis final y poder calorífico de las propiedades termoquímicas de la madera flotante sobre la biomasa lignocelulósica por ser el biomaterial solido más abundante en el planeta. (Tsai et al., 2011) Se definen posibilidades para reciclar la madera: Como combustible en la producción de energía Como relleno en rellenos sanitarios Para desarrollar nuevos productos Para desarrollar nuevos materiales de construcción de edificaciones Para la producción de madera laminada Mecanismos para mejorar las propiedades químicas y físicas de los nuevos materiales a base de residuos de madera. (Shahidul et al., 2018) Debido a los rudimentarios elementos utilizados en las industrias madereras, se produce un alarmante número de desperdicio, generar una alternativa para para transformar la biomasa residual forestal como aserrín, específicamente con un fin energético. (Pavón, 2019) La necesidad de generar energía térmica y eléctrica, el calentamiento global causado por el aumento en las emisiones de gases de efecto invernadero, el incremento en los precios de los combustibles fósiles y la búsqueda de independencia energética, han creado una nueva industria enfocada en la generación de energía mediante el aprovechamiento de fuentes renovables como la biomasa, es la cual es una buena fuente para la obtención de energía eléctrica y generación de energía térmica. (Forero Nuñez et al., 2012) Demostrar las ventajas de la fabricación de pellets de madera con los residuos generados en los aserraderos, pues estimaron un total de 1,13 Millones de toneladas anuales provenientes (Nojek Barbiereri, 2009) Evaluar el grado de homogeneidad del material WPC conformado por polipropileno y aserrín elaboradas con diferentes proporciones, 80-20, 50-50, 60-40 y 65-35 material plástico madera respectivamente (González Sosa & Pingarrón, 2008) Identificar la proporción optima de biomasa - aglutinante orgánico para tres tipos de Biomasa: 1) Cascara de Cacao; 2) Café; y 3) Trigo en la elaboración de briquetas. (Díaz Márquez, 2018) Generalidades 28 Identificar los tipos de mercado para el aprovechamiento de los residuos de madera en las obras de construcción (Florez Correa et al., 2016) Analizar el poder calorífico de diferentes combinaciones de biomasa residual, junto con diferentes parámetros de calidad entre ellos: los gases emitidos, poder calorífico, calor entregado. (Martina et al., 2018) Elaboración de briquetas sin importar el origen de la biomasa, con el propósito de sustituir la leña, como principal fuente de combustión en los hogares. (García Reyes, 2020) Evaluar la industria de la producción de pellets en chile (Gallardo, 2021) Evaluar el contenido de humedad del aserrín y la viruta y algunas propiedades fisicoquímicas de los pellets y briquetas elaboradas. Identificar de las partículas de la madera residual de los aserríos cuales son más adecuados para la elaboración de pellets y cuales para la elaboración de briquetas. (Correa- méndez et al., 2014) Diseñar una planta de producción de pellets a partir de biomasa tipo aserrín. (Ernst & Montaña, 2015) Presentar los diferentes modelos matemáticos para poder realizar el cálculo del volumen de un árbol. (Melo & Lizarazo, 2017) Identificar las ventajas obtenidas de la producción de tableros de WPC y la cantidad producida partiendo de la disponibilidad del aserrín en la zona (Martínez- lópez et al., 2017) Comparar el uso de briquetas elaboradas con residuos maderables obtenidos en talleres de muebles artesanales con la utilización de leña convencional en las actividades de preparación de alimentos (Peraza et al., 2018) Implementar una economía circular, pues con los residuos maderables se producirán briquetas, las cuales serían el combustible para un dispositivo de secado de madera (Morales Maximo et al., 2020) Comparar laspropiedades físico-mecánicas del material WPC elaborado con polietilenterefalato y aserrín fabricado con diferentes proporciones 80-20, 70-30, 60- 40 material plástico madera respectivamente con las propiedades de la madera natural. Se variaron los tiempos de cocción de 75, 90 y 105 [min] (Ortiz, 2015) Caracterizar la materia prima utilizada en la elaboración de tableros de madera plástica con diferentes residuos de madera y comparar las propiedades ignifugas entre los 6 tipos de tableros producidos y el testigo (material que se encuentra actualmente en el mercado) (Martínez López et al., 2018) Realizar un total de 30 ensayos a flexión para dos geometrías definidas de largueros y tres mezclas diferentes por cada geometría. Las proporciones de las mezclas son 50-50, 7030 y 30-70. (Ospina Restrepo, 2014) Generalidades 29 1.7 MARCO DE REFERENCIA 1.7.1 Marco Teórico 1.7.1.1 Impactos ambientales en el tratamiento de la madera. Los procesos de reciclaje de la madera reducen en gran parte las cargas ambientales por medio de la disminución de recursos naturales, agua y energía, en comparación, con los procesos de producción que utilicen materia prima virgen (Kim & Song, 2014). Sin embargo, se conoce que el tratamiento de los residuos se debe analizar desde el punto de vista medioambiental, ciertos impactos ambientales potenciales de los procesos de tratamiento de residuos de madera se presentan en los tratamientos térmico de residuos y plantas de tratamiento de residuos (Fig. 6). Fig. 6. Tratamientos de residuos de madera - Tratamiento térmico de residuos El Tratamiento térmico en los residuos se define como un proceso industrial de transformación del residuo considerado favorable, solo si, aporta mejoras en los impactos ambientales, logístico e higiénico (Castells, 2012). Sin embargo, así como el tratamiento es provechoso para la gestión de los residuos, se resaltan, impactos negativos debido a la generación de; (1) algunos emisores contaminantes en los gases de combustión; (2) posible presencia de sustancias peligrosas en las cenizas; (3) según la tecnología utilizada se podría ocasionar contaminación al agua usada (Tabasová et al., 2012). Generalidades 30 Dentro de estos tratamientos se destacan, la gasificación, donde por medio de una oxidación parcial transforman los residuos sólidos en una mezcla de gases de descomposición, así como también en combustible. Generalmente este proceso industrial provoca impactos ambientales negativos debido a la emisión de gases de síntesis, aguas residuales, escorias y cenizas ricas en hidrocarburos condensables (Castells, 2012). Asimismo, se identifica la pirolisis, la cual, mediante la aplicación de altas temperaturas en una atmosfera anóxica, el residuo maderable se transforma en líquido, escoria y gases según su naturaleza. Se destacan los siguientes impactos ambientales negativos como la generación de olores y lixiviados o la emisión de materia volátil producidos por los gases de combustión. Otro de ellos, son las plantas de incineración, donde sus impactos ambientales, se centran en los gases de combustión y las cenizas volátiles (Castells, 2012; Chavarría Acuña, 2022). - Planta de tratamiento de residuos Principalmente se destacan los rellenos sanitarios, siendo este el método tradicional para la disposición final de residuos, compuesto por una zona de almacenamiento sobre un terreno. Los mayores impactos ambientales negativos son la generación de Biogás, generación de lixiviados y la presencia de compuestos orgánicos volátiles que se mezclan junto con el mercurio (lo cual se da por la disposición de residuos eléctricos y electrónicos que no son separados en la fuente y tratados de manera correcta) (Castells, 2012; Chavarría Acuña, 2022). Así mismo, las plantas de compostaje o el proceso de compostaje se definen como el tratamiento de la fracción orgánica que poseen altos contenido de carbono presente en los residuos sólidos, se descompone generando un abono competente para Generalidades 31 el suelo vegetal. Se destacan impactos ambientales negativos como son: la generación de polvo, la alta ocupación de terreno, infiltración del lixiviado y otros impactos al medio hídrico como son: aumento de la turbidez, sedimentación de lodos, entre otros (Castells, 2012). 1.7.1.2 Evaluación ambiental para los residuos de madera - Análisis de decisión multicriterio (MCDA) El método consiste en evaluar las preferencias y desempeño de las diferentes alternativas de una forma clara, rigurosa y transparente de una perspectiva matemática. Incorpora una perspectiva multidimensional, en este caso, abordando el tema de la gestión de residuos maderables a través de la combinación de diversos factores, tanto cuantitativos como cualitativos. El método incorpora un análisis con distintas dimensiones, más allá de las que son monetizables (Robano & González, 2021). El esquema central que se utiliza para el análisis según (Linkov & Moberg, 2012) se describe de esta manera: - Identificación del problema: Se define en términos de relevancia y estructura de forma simple, sin describir cuantitativamente. - Estructuración del problema: Consiste en definir alternativas y criterios - Evaluación y construcción del modelo: Se le asigna valores numéricos a las alternativas y los criterios o incluso ponderaciones dependiendo de la importancia del criterio. - Modelo: El modelo MCDA proporciona la decisión de acuerdo con la mejor alternativa a partir de los criterios evaluados. Lo anterior da como resultado Generalidades 32 una lista de alternativas evaluadas las cuales están ordenadas de mayor a menor. - Planificación y extensión: Con ello, se ejecuta el modelo y muestra un resultado para la toma de decisiones futuras. Estudios recientes demuestran que este método ha sido usado para evaluar, estudiar y decidir sobre la implementación de gestión de residuos a energía (Vlachokostas et al., 2021). Así como también, han evaluado las alternativas de la gestión de residuos sólidos con dimensiones ambientales, técnicos, económicos y sociales (Robano & González, 2021; Velez, 2021). - Análisis de beneficio costo ambiental (ABC) El análisis beneficio costo ambiental (ABC) de las alternativas corresponde a una valoración de los beneficios y costos ambientales generados por diferentes alternativas presentadas para un proyecto. Lo anterior abarca un criterio adicional con la evaluación multicriterio presentada anteriormente donde se han comparado las alternativas desde un punto de vista ambiental (Azqueta Oyarzun, 2007). Para la implementación se recomienda seguir los siguientes pasos: - Caracterización de las alternativas. - Cálculo del VPN. - Cálculo de la TIR - Cálculo de la comparación de la relación B/C. - Tiempo de recuperación (payback) - Integración de resultados a la selección de alternativas Generalidades 33 Para estimar el valor de la tasa de descuento se toma lo recomendado en el Articulo Segundo de la Resolución 1092 de 2022 donde estipulan una tasa social de descuento para proyectos ambientales con horizontes de evaluación de entre los 6 – 25 años de 6.4%. Tabla 2. Tasa Social de Descuento para proyectos ambientales según Resolución 1092 de 20221 Tasa Social de Descuento (%) Horizonte de Evaluación del Proyecto (años) 9.5 % 0 – 5 6.4% 6 – 25 3.5% 26 en adelante 1 Basado en Botero, 2022 El criterio de evaluación será el siguiente donde, “r” es la tasa de descuento de flujos elegida para el cálculo del VPN: - Si TIR > r, el proyecto de inversión será aceptado. - Si TIR = r, el proyecto es indiferente ante la realización o no de este.. - Si TIR < r, el proyecto debe rechazarse De igual manera se debe evaluar el criterio del VPN de la siguiente manera: - VPN > 0, el proyecto de inversión es rentable realizarlo.- VPN = 0, el proyecto es indiferente ante la realización o no. - VPN < 0, el proyecto de inversión No es rentable realizarlo. Así mismo, se debe calcular el tiempo de recuperación de la inversión, donde se pueda evaluar con la implementación de cuál de las alternativas retorna el dinero más pronto. Generalidades 34 1.7.2 Marco Conceptual 1.7.2.1 Organización de la playa. De acuerdo con el decreto 1766 de 2013 del Ministerio de Industria, Comercio y Turismo, la playa se encuentra conformada por varias zonas para uso o disfrute de los turistas/bañistas, las cuales tienen unos usos y características específicas así: Zona de servicios turísticos. Franja inmediata y paralela a la zona de transición, ubicada en zona de material Consolidado destinada al uso comercial y de servicios supeditada a que el área y espacio disponible lo permitan, según sea aplicable. Zona del sistema de enlace y articulación del espacio público. Franja inmediata y paralela a la zona de servicios turísticos, en suelo no consolidado, tierra adentro, que se extenderá hasta el lugar donde se presenta un marcado cambio en el material, forma o fisiografía o hasta donde se inicie la línea de vegetación permanente, límite físico de las playas. Zona de transición. Franja inmediata y paralela a la zona de reposo, en suelo no consolidado, tierra adentro. Existe solo si las condiciones y dimensiones de la playa lo permiten. En esta zona solo se permiten actividades temporales, deportivas y culturales y está supeditada a que el área y espacio disponible lo permitan. Se pueden instalar mobiliarios removibles que faciliten la práctica deportiva y la realización de eventos turísticos, deportivos, recreativos y culturales. Zona de reposo: Franja inmediata y paralela a la zona activa, en suelo no consolidado, tierra adentro. Disponible exclusivamente parar el reposo de los usuarios. Dentro de esta se permite ubicar mobiliarios para la acomodación (carpas, sombrillas, Generalidades 35 etc.). En el área de estudio no es posible delimitar la zona de reposo y la zona de transición pues se encuentran muy juntas. Zona activa: Franja de arena más próxima a la orilla de la playa, en suelo no consolidado, tierra adentro. Dedicada exclusivamente a la circulación de usuarios. Debe permanecer libre a lo largo de su trayectoria para permitir facilidad a la hora de entrar al mar y durante la circulación de los usuarios. Zona de bañistas. Franja inmediata y paralela a la zona activa, que se inicia desde la línea de marea más alta sobre la playa, hasta el límite en distancia y profundidad, mar adentro, que garantice la seguridad de los bañistas. Dedicada exclusivamente para nado y permanencia de los bañistas dentro del mar. El destino turístico de playa debe delimitar y sustentar las extensiones asignadas a esta zona, de manera que se garantice la seguridad de los bañistas, teniendo en cuenta las condiciones propias de cada playa, tales como profundidad, longitud, ecosistemas marino-costeros, corrientes, obras de ingeniería oceánica, artefactos hundidos, entre otros. Debe estar delimitada por boyas. Fig. 7. Ordenamiento territorial de las playas (Decreto 1766 de 2013). 1.7.2.2 Definiciones. Los residuos maderables son considerados de dos tipos; (1) residuos maderables pequeños: corresponden al material de menor tamaño (diámetro de 1 a 10cm) e incluye Generalidades 36 ramas, semillas, hojarascas; y (2) desechos maderables grandes: comprende los árboles muertos y troncos con un tamaño aproximado de 1m de largo y un diámetro mayor a 0,1m (Rangel-Buitrago et al., 2021). Los principales usos de los residuos de madera están dados por la producción de briquetas de aserrín, astillas, pellets, entre otros (Ilyushenko et al., 2020). Asimismo, la generación de energía por medio de la gasificación de los residuos de madera (Aizyzan et al., 2019). Se identifica el aprovechamiento de los residuos de madera para la producción de compostaje para un uso generalmente amplio en agricultura, recuperación de suelos, la horticultura y la jardinería doméstica. Con ello también, la trituración de la madera para relleno de suelos sanitarios. Aunque, este proceso no sea tan útil, debido a la presencia de compuestos orgánicos refractarios como la lignina y la lignocelulosa, la madera es relativamente resistente a la descomposición (McMahon et al., 2008). Un resumen de la descripción de cada proceso se presenta en la Tabla 3. Tabla 3. Descripción de los procesos de aprovechamiento de los residuos de madera. Autor PROCESOS DESCRIPCIÓN M a de ra r ec ic la d a p ar a p ro d u ci r co m bu st ib le y e n e rg ía Producción de pellets Se describen como cilindros obtenidos mediante el prensado de aserrín, viruta o polvo de madera y se utilizan como combustible en la producción de calor. Como características encontramos que este producto puede llegar a ser elaborado con diámetros entre los 6.05 y 6.39 [mm] y longitudes entre los 5.59 y los 45.85 [mm] (Córdoba, 2018; Sukarta et al., 2018) Producción de briquetas Son bloques solidos de biomasa de mayor tamaño que los pellets y su uso comúnmente es de biocombustible para generar calor. Este material es similar a la leña, pero de dimensiones más uniformes, alta densidad y baja humedad (Caban et al., 2021; Córdoba, 2018) Gasificación La gasificación es el proceso termoquímico que aplicado a la biomasa leñosa permite la conversión a energía. Cabe resaltar que estos elementos pueden ser construidos con diferentes tipos de biomasa, y sus propiedades fisicoquímicas dependerán la calidad de la madera utilizada y de sus propiedades. Generalidades 37 M a de ra r ec ic la d a p ar a p ro d uc ir m at e ri a l d eg ra d an te d e m a te ri a o rg á n ic a Producción de compostaje El compostaje es un tratamiento biológico aerobio, donde la materia orgánica biodegradable se transforma en un material de humus inocuo y estable por la acción de microorganismos. Se evidencian estudios en la aplicación de este proceso a los residuos de madera (McMahon et al., 2008, 2009) Relleno de suelos sanitarios Es el proceso de utilizar los residuos de madera triturados para un esparcimiento, compactación y cubrir el terreno del relleno sanitario (Sreenivasan, 2020). M a d e ra R e ci cl a da p a ra e l D e sa rr ol lo d e N u ev o s P ro d uc to s Producción de nuevos productos En esta clasificación se pueden incluir todos los elementos que puedan ser elaborados con la madera residual, es decir, puertas, sillas, bancos, artesanías entre otros. Se caracteriza por no realizarse un proceso de trasformación complejo, es decir que de un elemento a base de madera se puede construir otro o con un tronco depositado en la playa se pueda producir una artesanía o un banco (Matas, 2022). M a de ra R e ci cl a da p a ra e l D e sa rr ol lo d e N u ev o s M a te ri al e s Producción de nuevos materiales Se encuentra el refuerzo del concreto con astillas de madera, los concretos aligerados con incorporaciones de aserrín, la instalación de residuos de madera sobre taludes como refuerzo geofibra, la producción de madera plástica - WPC (Wood Plastic Composites), la fabricación de madera laminada o tableros de aglomerados, la producción de papel y cartón y como agregados gruesos en la fabricación de pavimentos y vías (Tam & Tam, 2006). Con lo presentado anteriormente se afirma que existe una gran variedad de formas y maneras para reciclar la madera naufraga o flotante, la selección de la alternativa va a depender de la calidad que tenga esta madera y de la caracterización físico – químico y mecánica de la misma, por ende, se deben realizar ensayos de laboratorio para caracterizar la madera con la que se cuente. Por otro lado,podríamos afirmar que el reciclaje de madera tiene sus limitaciones, pues la alternativa a seleccionar puede depender de la tecnología con la que contemos o de los recursos físicos y humanos para el tratamiento de la madera residual, sin embargo, en los estudios revisados, se presentaron diversos mecanismos de transformación, que son procesos tanto industriales como manuales a menores escalas y que resultan con iguales ventajas en ambos casos. Generalidades 38 1.7.3 Marco Normativo. En Colombia, el marco normativo para la gestión de residuos sólidos está basado generalmente en el cumplimiento de las normas que en resumen se refieren en (MinVivienda, 2014) : Tabla 4. Marco normativo en gestión de los residuos1 TIPO ASPECTO DESCRIPCIÓN Leyes Servicio público de aseo Ley 142 de 1994, modificada por la Ley 632 de 200 Ley 689 de 2001 Ley 1537 de 2012 Ambiente Decreto Ley 2811 de 1974 Ley 9 de 1979 Ley 99 de 1993 Comparendo ambiental Ley 1259 de 2008, adicionado por la Ley 1466 de 2011 Sistema General de Participaciones Ley 1176 de 2007 Ordenamiento territorial Ley 388 de 1997 Ley 1454 de 2011 Funcionamiento y organización de los municipios Ley 136 de 1994 Ley 1551 de 2012 (ver Anexo I) Gestión de riesgo Ley 1523 de 2012 Resoluciones Cierre de botaderos a cielo abierto Resolución 1890 de 2011 y Resolución 1390 de 2003 Manejo de escombros Resolución 541 de 1994 Política sectorial Lineamientos y estrategias para fortalecer el servicio público de aseo en el marco de la gestión integral de residuos sólidos CONPES 3530 de 2008 Gestión Integral de Residuos Sólidos Política de Gestión Integral de Residuos Sólidos 1997 Producción y consumo sostenible Política de Producción y Consumo Sostenible 2010 Documentos de consulta Aspectos técnicos de los sistemas de gestión de residuos Título F del Reglamento Técnico del sector de agua potable y saneamiento básico. Versión 2012. Guía para la Regionalización Departamento Nacional de Planeación, 2011 Solid Waste: Guidelines for Successful Planning ISWA Developing Integrated Solid Waste Management Plan Training Manual PNUMA, 2009 1Basado en MinVivienda, 2014 Metodología 39 2. METODOLOGÍA El presente proyecto se realiza para analizar las alternativas para el tratamiento de la madera naufraga depositada en la orilla de la playa Pradomar en el municipio de Puerto Colombia departamento del Atlántico. La metodología para desarrollar se describe en la Fig. 8: Fig. 8. Metodología adoptada del proyecto 2.1 Revisión bibliográfica La revisión bibliográfica se realizó mediante el uso de las bases de datos científicas tales como: Web of Science, Scopus, Science Direct, Google Academic, donde por medio de los operadores booleano se identificó las palabras más recurrentes asociadas a la investigación como lo son: “Wood composites”, recycling Wood”, “Wood waste”, “driftwood” “reuse of Wood”. De esta manera se identificaron los estudios científicos que a lo largo de los años han representado la problemática de los residuos de madera naufraga y donde se relacionan las diferentes alternativas para el reusó, tratamiento y aprovechamiento de la madera naufraga depositada en la playa. 2.2 Identificación del problema La identificación del área de estudio constó de la búsqueda de información primaria y secundaria aportada por investigaciones científicas, estudios generados por las corporaciones regionales del Departamento del Atlántico y artículos periodísticos de Revisión bibliografica Recopilación de datos e información Análisis de alternativas de reúso tratamiento y/o aprovechamiento Análisis Beneficio- costo de las alternativas seleccionadas Metodología 40 la región. Además, se obtuvo información terciaria por parte del operador del servicio de aseo del Municipio de Puerto Colombia. La empresa prestadora del servicio público de aseo Triple A de Barranquilla aportó una serie de datos históricos entre los años 2018 al 2022 de los residuos sólidos recolectados en 256.587,95 m2 de playa (PGIRS, 2020). Asimismo, indicó que la composición de los residuos sólidos recolectados aproximadamente el 80% corresponden a residuo maderable (madera naufraga) en todas las playas de Puerto Colombia. A partir de dicha información, se realizó un análisis para determinar la cantidad aproximada de residuos maderables en la playa Pradomar debido a que la información carece de datos puntuales en el área de estudio, ya que no discriminan los volúmenes recolectados por playas o zonas, es así como, en esta investigación se asumió que el residuo solido es recolectado de manera uniforme en el estuario porteño Se generó un análisis con la delimitación del área de estudio en el trabajo de campo de la playa de Pradomar con aproximadamente un área de 11.036 m2, calculando la fracción de la cantidad de residuos de madera naufraga que son depositados en la playa Pradomar, siendo esta aproximadamente del 4.31%. Lo anterior se obtuvo dividiendo la totalidad del área donde se realiza la limpieza por el operador de aseo (256.587,95 m2 de playa) entre el área donde se realiza la recolección en la playa Pradomar (11.036 m2). Con ello, se evaluó las condiciones históricas de residuos de madera naufraga en la playa de Pradomar. Así mismo, se realizó una toma de información primaria mediante la elaboración de transectos los cuales consisten en, realizar la delimitación de un área de la playa de 100 m de largo y 12 m de ancho paralelos a la línea de la marea, dividiendo la zona Metodología 41 activa y la zona de reposo; dentro de cada transecto, basado en la metodología (NALG, 2000). Las muestras de madera recogidas fueron clasificadas y cuantificadas siguiendo el formato de recolección de información (Tabla 5 – Anexo 1) donde se describe; (1) fecha y hora de la toma de información; (2) condiciones climáticas; (3) longitud del individuo; (4) diámetro al inicio, medio y fin; (5) dureza; y (6) presencia de corteza y (7) presencia de especies colonizadoras. Una vez se culminaba la recolección de información, se realizaba la toma de imágenes de tipo ortofoto mediante el uso de un Dron Dji Phantom 4 - RTK en el área de estudio. Tabla 5. Formato de recolección de información. Autor Con la información debidamente tomada y procesada se comparó la cantidad total en cada uno de los transectos estudiados para determinar la densidad en playa de la Metodología 42 madera naufraga y el número de artículos a lo largo de la unidad de muestreo. Mediante la relación que existe entre la cantidad de artículos maderables y la cantidad total obtenida, se calculó el Índice de Abundancia de Desechos Maderables (WDAI), lo que identifica la cantidad presente de residuos de madera naufraga en el área de estudio (Rangel-Buitrago et al., 2021) así: Ecuación 1. Índice de Abundancia de Desechos Maderables (WDAI) 𝑊𝐷𝐴𝐼 = ∑ 𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑒𝑛 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑒𝑐𝑡𝑜 log 10 ∑ 𝑐𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑟𝑒𝑐𝑜𝑙𝑒𝑐𝑡𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑐𝑒𝑡𝑜 𝑥 20 Lo anterior permite categorizar la playa por medio de la presencia de residuos de madera naufraga en el área de estudio Tabla 6. Índice de abundancia de residuos de madera naufraga1 WDAI TIPO DESCRIPCIÓN 0 – 2 Muy baja abundancia/Ausencia No se detecta presencia de residuos de madera naufraga 0.1 – 1 Abundancia baja Alguna presencia de residuos de madera naufraga 1.1 – 4 Abundancia moderada Cantidad considerable de presencia de residuos de madera naufraga 4.1 – 8 Alta abundancia Mucha presencia de residuos de madera naufraga Más 8 Abundancia muy alta La mayor parte de la muestra hay presencia de residuos de madera naufraga 1 Basado en: (Rangel-Buitrago et al., 2021) Asimismo, se calculó el Índice de cobertura de desechos maderables(WDCI), considerando el número de artículos recolectados por metro cuadrado en el transecto de estudio. Este se basa en 5 categorías descritas en (Rangel-Buitrago et al., 2021) (Tabla 7.) Ecuación 2. Índice de cobertura de desechos maderables (WDCI) 𝑊𝐷𝐶𝐼 = ∑ 𝑎𝑟𝑡í𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑒𝑐𝑡𝑜 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 (𝑚) 𝑥 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑒𝑐𝑡𝑜 (𝑚) 𝑥 20 Tabla 7. Índice de cobertura de madera naufraga1 WDCI TIPO DESCRIPCIÓN 0 – 2 Limpio No se detecta presencia de residuos de madera naufraga 2 – 5 Bajo Alguna presencia de residuos de madera naufraga 5 – 10 Moderado Cantidad considerable de presencia de residuos de madera naufraga 10 – 20 Alto Mucha presencia de residuos de madera naufraga Más de 20 Totalmente cubierto La mayor parte está completamente cubierta por residuos de madera naufraga 1 Basado en (Rangel-Buitrago et al., 2021) Metodología 43 La información recopilada fue analizada para determinar las condiciones actuales de los residuos de madera naufraga en la playa de Pradomar, Puerto Colombia. 2.3 Análisis de alternativas de reúso, tratamiento y/o aprovechamiento Las alternativas de reúso, tratamiento y/o aprovechamiento de los residuos de madera en las playas se identificaron mediante el estado de arte realizado. Allí se determinó realizar una comparación de las alternativas mediante; (1) una evaluación de la información primaria recopilada; y (2) un análisis de decisión multicriterio (MCDA, por sus siglas en inglés) (Fig. 9), y así, emitir una elección entre las posibles alternativas para el tratamiento de los residuos de madera. Fig. 9. Análisis de alternativas de reúso, tratamiento y/o aprovechamiento. Autor Metodología 44 2.3.1 Alternativas de reúso, tratamiento y/o aprovechamiento de los residuos de madera en las playas De acuerdo con la revisión bibliográfica se eligieron las alternativas más representativas para el reúso, tratamiento y/o aprovechamiento de los residuos de madera en las playas. Se definieron siete escenarios posibles, además del escenario 0, que representa la continuidad del sistema actual (disposición en relleno sanitario). Los procesos de operación se describen así (Tabla 8): Tabla 8. Alternativas de reúso, tratamiento y/o aprovechamiento de los residuos de madera en las playas. Autor ALTERNATIVAS PROCESO DE FABRICACIÓN A0 - Recolección y disposición en relleno sanitario: Es la situación actual realizada por el municipio, la cual consiste en la recolección de los residuos en las playas y seguidamente, la disposición en un relleno sanitario A1- Producción de pellets: Los pellets son gránulos a base de madera utilizados como biocombustible para generar bioenergía. Su proceso de fabricación se describe en la Fig. 10 basado en (Visser et al., 2020) Fig. 10. Procesos para la producción de pellets A2- Producción de briquetas: Las briquetas son un biocombustible de biomasa solida en forma de bloque para generar bioenergía. El proceso de fabricación se describe en la Fig. 11 basado en (Sahoo et al., 2021) Fig. 11. Procesos para la producción de briquetas Metodología 45 A3- Gasificación: Es la transformación de un combustible sólido, en este caso, madera, en un gas combustible. El proceso de fabricación se describe en la Fig. 12 basado en (Marchenko et al., 2020) Fig. 12. Procesos para la producción de gasificación. A4- Relleno de suelos sanitarios: Consiste en la trituración de la madera para esparcir, compactar o cubrir suelos de rellenos sanitario (Sreenivasan, 2020). El proceso de producción se describe en la Fig. 13 Fig. 13. Procesos para la producción de relleno A5- Producción de compostaje: Se conoce como la descomposición oxidativa biológica de los componentes orgánicos de los desechos en procesos controlados (Sreenivasan, 2020). El proceso de producción se describe en la Fig. 14. Fig. 14. Procesos para la producción de compostaje. A6- Nuevos productos: Los residuos de madera (aserrín, astillas) podrían ser utilizados para diversos productos P.ej. camas para animales, tableros, astillas de colores para jardines, entre otras. El proceso de producción se describe en la Fig. 15 Fig. 15. Procesos para la producción de nuevos productos Metodología 46 A7- Nuevos materiales: Comprende la fabricación de materiales compuestos como la madera plástica con la combinación de residuos de madera y plásticos (Basalp et al., 2020). El proceso de producción se describe en la Fig. 16 Fig. 16. Procesos para la producción de nuevos materiales 2.3.2 Evaluación de la información primaria recopilada De acuerdo con la clasificación de los residuos de madera encontrados en la playa de Pradomar, se evalúan las alternativas eficientes que se asocian a las características del residuo maderables para el proceso de su transformación. En este caso, se toman como criterios la dureza, la existencia de corteza y colonizadores, el diámetro promedio y longitud, en conjunto con la cantidad de madera encontrada. 2.3.3 Análisis de decisión multicriterio (MCDA) La evaluación del método se basó en lo propuesto por (Colturato F et al., 2019), donde las dimensiones comprendieron una visión integral en gestión a los residuos (ambiental, económicos, operativos y sociales) y criterios vinculados a la tecnología de valorización del residuo (Tabla 9). En la evaluación de dichas tecnologías, la ponderación se construyó mediante la consulta a grupos especialistas en gestión de residuos, nacionales e internacionales con los cuales se seleccionaron los criterios y se realizó la descripción de cada uno de ellos como se presenta en la Tabla 10. Metodología 47 Tabla 9. Dimensiones y criterios utilizados en el análisis de decisión multicriterio (MCDA)1 DIMENSIONES CRITERIOS DESCRIPCIÓN DEL CRITERIO Ambiental Recuperación de recursos Capacidad potencial de recuperar, reutilizar o reciclar materiales, nutrientes, materia orgánica y suelos, así como de obtener beneficios con la regeneración de ecosistemas.42% Generación de emisiones Potencial de generación de emisiones líquidas y atmosféricas, incluidas las provenientes de la disposición de los rechazos. Generación de rechazo Cantidad y calidad de residuos para disponer en terreno luego de la operación. Disponibilidad de terreno Terrenos disponibles en el departamento, provincia o ciudad, según los requerimientos de área para la instalación de tecnología. Económica Inversión en capital (CAPEX) Costos de estudios y proyecto, montaje de infraestructuras, equipos y adquisición de terrenos, así como los de cierre. Costos de funcionamiento (OPEX) Inversiones regulares, mantenimiento y mano de obra. Ingresos por valorización Ingresos por ventas de materiales reciclables, energía y compostaje. Operativa Facilidad de gestión institucional Requerimientos institucionales, políticos y normativos para la operación del sistema. Facilidad de gestión tecnológica Habilidades y conocimientos necesarios para la operación del sistema propuesto. Robustez de la tecnología y complejidad de su operación. Social Generación de empleo Capacidad de generar empleo de calidad, teniendo en cuenta especialmente la situación de los recuperadores informales de residuos. Generación de conciencia ambiental Aportes en materia de educación y conciencia ambiental en la población. Aceptación de la población Conformidad de la población con el tipo de tecnología empleado. Afectación del entorno local Riesgo de afectar la salud de la población y las actividades productivas locales. 1.Basado en Colturato F et al., 2019 Metodología 48 Tabla 10. Dimensiones, criterios y ponderación
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