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DESECHOS SÓLIDOS PRINCIPIOS DE INGENIERÍA Y ADMINISTRACIÓN Por George Tchobanoglous Hilary Theissen Rolf Eliassen Serie: Ambiente y los Recursos Naturales Renovables AR-16 TRADUCCION: Armando Cubillos Mérida - Venezuela 1982 INDICE PRIMERA PARTE Pág. PERSPECTIVAS ................................................................................... 1 1. DESECHOS SOLIDOS: UNA CONSECUENCIA DE LA VIDA ............ 3 1.1. Los Impactos de la Producción de Desechos Sólidos ............ 5 1.2. Producción de Desechos en una Sociedad Tecnificada ............ 6 1.3. Cantidades de Desechos ........................................................... 8 1.4. Proyecciones para el Futuro ........................................................... 13 1.5. Retos y Oportunidades Futuras ................................................ 15 1.6. Tópicos para Discusión ........................................................... 17 1.7. Referencias ................................................................................... 18 2. LA EVOLUCION EN EL MANEJO DE LOS DESECHOS SOLIDOS ............................................................................................... 19 2.1. Desarrollo Histórico ....................................................................... 19 2.2. Elementos Funcionales ........................................................... 26 2.3. Sistemas de Manejo de Desechos Sólidos .................................... 35 2.4. Planificación del Manejo de los Desechos Sólidos ........................ 42 2.5. Temas de Discusión ....................................................................... 46 2.6. Referencias ................................................................................... 48 3. LEGISLACION Y AGENCIAS GUBERNAMENTALES ........................ 49 3.1. Legislación .................................................................................... 49 3.2. Agencias Gubernamentales ............................................................ 54 3.3. Temas de Discusión ....................................................................... 59 3.4. Referencias ................................................................................... 61 PRINCIPIOS DE INGENIERIA ........................................................... 62 4. PRODUCCION DE DESECHOS SOLIDOS .................................... 63 4.1. Fuentes y Tipos de Desechos Sólidos .................................... 63 4.2. Composición de los Desechos Sólidos Municipales ........................ 67 4.3. Tasas de Producción ....................................................................... 82 4.4. Discusión de Tópicos y Problemas ................................................ 96 4.5. Referencias ................................................................................... 101 5. MANEJO, ALMACENAMIENTO Y PROCESADO IN SITU ............ 103 5.1. Salud Pública y Estética ........................................................... 104 5.2. Manejo en el Origen o In Situ ................................................ 104 5.3. Almacenamiento en el Origen o In Situ .................................... 110 5.4. Procesado de Desechos Sólidos en el Origen o In Situ ............ 119 5.5. Temas de Discusión y Problemas ................................................ 133 5.6. Referencias ................................................................................... 135 6 . RECOLECCION DE DESECHOS SOLIDOS ................................................ 137 6.1. Servicios de Recolección ........................................................... 137 6.2. Sistemas de Recolección, Necesidades de Equipo y Mano de Obra ................................................................................... 147 6.3. Análisis de Sistemas de Recolección .................................... 159 6.4. Rutas de Recolección ........................................................... 189 6.5. Técnicas Avanzadas de Análisis ................................................ 106 6.6. Tópicos de Discusión y Problemas ................................................ 211 6.7. Referencias ................................................................................... 218 7. TRANSFERENCIA Y TRANSPORTE ................................................ 221 7.1. La Necesidad de Operaciones de Transferencia ........................ 221 7.2. Estaciones de Transferencia ........................................................... 226 7.3. Medios y Métodos de Transporte ................................................ 241 7.4. Localización de Estaciones de Transferencia ........................ 252 7.5. Tópicos para Discusión y Problemas .................................... 261 7.6. Referencias ................................................................................... 273 SEGUNDA PARTE 8. EQUIPO Y TECNICAS DE PROCESADO .................................... 275 8.1. Propósitos del Procesado ........................................................... 276 8.2. Reducción Mecánica del Volumen ................................................ 277 8.3. Reducción Química del Volumen ................................................ 287 8.4. Reducción Mecánica del Tamaño ................................................ 301 8.5. Separación de Componentes ........................................................... 309 8.6. Secado y Extracción de Agua ................................................ 339 8.7. Tópicos de Discusión y Problemas ................................................ 343 8.8. Referencias ................................................................................... 345 9. RECUPERACION DE RECURSOS, CONVERSION DE PRODUCTOS, Y ENERGIA ............................................................................................... 347 9.1. Sistemas de Procesado y Recuperación de Materiales ............ 348 9.2. Recuperación de Productos de Conversión Química ............ 360 9.3. Recuperación de Productos de Conversión Biológica ............ 382 9.4. Recuperación de Energía de Productos de Conversión ............ 401 9.5. Diagramas de Flujo de Recuperación de Materiales y Energía ................................................................................... 409 9.6. Temas de Discusión y Problemas ................................................ 421 9.7. Referencias ................................................................................... 428 10. DISPOSICION DE DESECHOS SOLIDOS Y MATERIA RESIDUAL ............................................................................................... 431 10.1. Selección del Sitio ....................................................................... 433 10.2. Métodos y Operación del Relleno Sanitario .................................... 439 10.3. Reacciones que Ocurren en Rellenos Sanitarios Terminados ................................................................................... 446 10.4. Movimiento y Control del Gas y Lixiviado .................................... 455 10.5. Diseño de Rellenos Sanitarios ................................................ 471 10.6. Disposición de Desechos Sólidos en el Océano ........................ 503 10.7. Temas de Discusión y Problemas ................................................ 504 10.8. Referencias ................................................................................... 511 11. DESECHOS PELIGROSOS ........................................................................ 515 11.1. Identificación de Desechos Peligrosos .................................... 515 11.2. Clasificación de Desechos Peligrosos .................................... 518 11.3. Reglamentaciones ....................................................................... 520 11.4. Producción ................................................................................... 525 11.5. Almacenamiento In Situ ........................................................... 52711.6. Recolección ................................................................................... 530 11.7. Transferencia y Transporte ........................................................... 532 11.8. Procesado ................................................................................... 533 11.9. Disposición ................................................................................... 537 11.10. Planificación ................................................................................... 539 11.11. Temas para Discusión y Problemas ................................................ 540 11.12. Referencias ................................................................................... 542 PRIMERA PARTE PERSPECTIVAS ¿Qué son desechos sólidos? ¿Cuáles son los impactos de la producción de desechos sólidos? ¿Cuál es la magnitud del problema? ¿Qué se espera en el futuro con relación a la producción de desechos? ¿Cuáles son los retos y oportunidades de cambio en el futuro? ¿Cómo evolucionó el manejo de los desechos sólidos? ¿Cómo se identifican las distintas actividades asociadas con la producción, almacenamiento in situ, recolección, transferencia y transporte, procesado y recuperación, y disposición de desechos como elementos funcionales? ¿Cuáles son las responsabilidades rutinarias de una agencia en operación? ¿Qué se quiere decir con el término planificación integral aplicada al manejo de desechos sólidos? ¿Cuál legislación a nivel federal ha afectado el manejo de los desechos sólidos? ¿Cuáles agencias gubernamentales son responsables de administrar la legislación aplicable? y ¿Cuáles son los impactos a nivel local?. Las respuestas a estas preguntas se discuten en la primera parte. También son la esencia de una comprensión introductoria del manejo de los desechos sólidos la historia de la primera parte es la historia del progreso en este campo desde el uso de carretas tiradas por caballos hasta vehículos especialmente diseñados con motor de tracción. También es la historia del avance desde botaderos a campo abierto (que se convertían en peligros para la salud pública y sitios donde tuvo lugar la quema y horrenda polución del aire) hasta el desarrollo de métodos mecanizados de relleno para el control de vectores de enfermedades y la reclamación de tierras, seguido de practicas más sofisticadas de manejo de desechos sólidos y recuperación de materiales que son usadas hoy día. 1. DESECHOS SOLIDOS UNA CONSECUENCIA DE LA VIDA Los desechos sólidos son todos los desechos que proceden de actividades humanas y de animales que son normalmente sólidos y que se desechan como inútiles o indeseados. El término, como se usa en este texto, incluye todo, y abarca las masas heterogéneas de desechos de comunidades urbanas lo mismo que acumulaciones más homogéneas de desechos agrícolas, industriales y minerales. En un ambiente urbano, la acumulación de desechos sólidos es una consecuencia directa de la vida. De esta consecuencia ha evolucionado lo que hoy en día (1976) es en los Estados Unidos una actividad asociada con el manejo de los desechos sólidos de 3 billones a 4 billones de dólares por año. Para introducir al lector en el campo del manejo de los desechos sólidos, en este capitulo se presenta un resumen de los siguientes tópicos: 1) impactos sobre la salud pública y ecológicos de los desechos sólidos, 2) producción de desechos sólidos en una sociedad tecnificada, 3) la magnitud del problema de los desechos sólidos en términos de las cantidades producidas, 4) proyecciones para el futuro, y 5) retos y oportunidades futuras con respecto al manejo de los desechos sólidos. 1.1. LOS IMPACTOS DE LA PRODUCCION DE DESECHOS SOLIDOS El hombre y los animales han usado los recursos de la tierra para sustentar la vida y disponer desechos desde tiempos ancestrales. En tiempos antiguos, la disposición de desechos humanos y de otra naturaleza no presentaron un problema significativo, debido a que la población era pequeña y la cantidad de tierra disponible para la asimilación de desechos era grande. Hoy día hablamos de reusar el valor energético y fertilizante de los desechos sólidos, pero el agricultor de los tiempos antiguos probablemente hizo un intento más audaz de esto. Todavía se pueden ver indicaciones de reuso en las prácticas agrícolas primitivas, aún sensibles, en muchas naciones en desarrollo donde los granjeros recirculan desechos sólidos por su valor combustible o fertilizante. Los problemas con la disposición de desechos sólidos pueden ser encontrados desde el tiempo en que los seres humanos empezaron a congregarse en tribus, poblaciones y comunidades y la acumulación de desechos se convirtió en una consecuencia de la vida (vea la Fig. 1.1). la dispersión de alimentos y otros desechos sólidos en ciudades medioevales - la práctica de botar desechos en calles sin pavimentar, carreteras y terrenos desocupados condujo a procreación de ratas, con su compañía de pulgas acarreando gérmenes de enfermedades, y la erupción epidémica de la peste. La falta de planes para el manejo de los desechos sólidos condujo a la epidemia de peste, la Muerte Negra, que mató a la mitad de los europeos en el siglo catorce y ocasionó muchas epidemias subsiguientes y un elevado tributo de muertes. No fue hasta el siglo diez y nueve que las medidas de control de salud pública se convirtieron en una consideración vital de los funcionarios públicos, quienes empezaron a darse cuenta de que los desechos de alimentos se debían recolectar y disponer en forma sanitaria para controlar vectores de enfermedades. La relación entre salud pública y el almacenamiento, recolección y disposición inadecuados de desechos sólidos es muy clara. Autoridades de Salud Pública han demostrado que las ratas, moscas y otros vectores de enfermedades procrean en botaderos a campo abierto, lo mismo que en viviendas pobremente construidas o mantenidas, en instalaciones de almacenamiento de alimentos, y en muchos otros lugares donde hay alimento y albergue disponible para las ratas y los insectos asociados con ellas. El Servicio de Salud Pública de los Estados Unidos (USPHS) ha publicado los resultados de un estudio (3) que señala la relación de 22 enfermedades humanas al manejo impropio de desechos sólidos. También hay datos disponibles para mostrar que la tasa de enfermedad- accidente para trabajadores empleados en la recolección y disposición de desechos sólidos es varias veces mayor que para empleados de industrias (3). Los impactos ecológicos, tales como polución del agua y el aire, también han sido atribuidos a manejo impropio de los desechos sólidos. Por ejemplo, líquido de botaderos y rellenos pobremente diseñados y operados han contaminado aguas superficiales y subterráneas. En áreas mineras el líquido lixiviado de los botaderos de desechos puede contener elementos tóxicos, tales como cobre, arsénico y uranio, o pueden contaminar abastecimientos de agua con sales indeseadas de calcio y magnesio. Mientras la capacidad de la naturaleza para diluir, dispersar, degradar, absorber, o disponer de otra manera de sus residuos indeseados en la atmósfera, en los cursos de agua, y sobre el suelo es bien conocida, los seres humanos no pueden exceder esta capacidad natural para la disposición de sus desechos indeseables o se impondrá un desequilibrio ecológico sobre la biósfera. 1.2. PRODUCCION DE DESECHOS EN UNA SOCIEDAD TECNIFICADA Se pueden encontrar señales de desarrollo de una sociedad tecnológica en los Estados Unidos a principios de la Revolución Industrial en Europa; desafortunadamente, de esta manera se produce un aumento de los problemas de disposición de los desechos sólidos. En realidad, en la última parte del siglo diez y nueve, las condiciones urbanas en Inglaterra eran tan lamentables que en 1888 se aprobó una ley prohibiendo botar desechos sólidos en canales, ríos y aguas. Esta precedió en unos 11 años a la promulgación de la ley de Ríos y Puertos de 1899 en los Estados Unidos, que intentaba reglamentar la descarga dedesechos en las aguas navegables y terrenos adyacentes. Entonces, junto con los beneficios de la tecnología también han venido los problemas asociados con los desechos resultantes. Para comprender la naturaleza de estos problemas, será útil examinar el flujo de materiales y la producción asociada de desechos en una sociedad tecnificada y considerar el impacto directo de los avances tecnológicos sobre el diseño de las instalaciones para desechos sólidos. Fig. 1.1.- Los problemas de Desechos Sólidos no son nuevos. (A:C: con el permiso de Johnn Hart y Field Enterprises, Inc.) Flujo de Materiales y Producción de Desechos Una indicación de cómo y cuándo se producen desechos sólidos en nuestra sociedad tecnológica se muestra en un flujo simplificado de materiales del diagrama presentado en la Figura 1.2. Los desechos sólidos (desperdicios) se producen al iniciar el proceso, empezando con la extracción de materias primas (6). Los desperdicios dejados de operaciones de minería a campo abierto, por ejemplo, son bien conocidos. De allí en adelante, se producen desechos sólidos en cada etapa del procesado a medida que las materias primas son transformadas en productos para el consumo. De la Figura 1.2 se desprende que una de las mejores maneras de reducir la cantidad de desechos sólidos a ser dispuestos es limitar el consumo de materias primas y aumentar la tasa de recuperación y reuso de materiales de desecho. Aunque el concepto es simple, se ha encontrado extremadamente difícil efectuar este cambio en una sociedad tecnológica. Este tema es considerado con mayor detalle en la última sección de este capitulo. Fig. 1.2. Flujo de materiales y producción de desechos sólidos en una sociedad tecnológica. El efecto de los Avances Tecnológicos Los avances tecnológicos modernos en empacado de bienes crean un conjunto de parámetros que cambian continuamente para el diseñador de instalaciones de desechos sólidos. De particular importancia son el uso creciente de plásticos y el uso de alimentos congelados, que reducen las cantidades de desechos de alimentos en las viviendas pero aumentan las cantidades en plantas de procesado de productos agrícolas. La aceptación de las llamadas comidas TV, por ejemplo, resulta en casi ningún desecho en las viviendas a excepción de los materiales de empaque (1). Estos cambios continuos ofrecen problemas al diseñador de instalaciones debido a que las estructuras para el procesado de los desechos sólidos involucran grandes inversiones de capital y se deben diseñar para que sean funcionales durante un período de aproximadamente 25 años. Entonces, los ingenieros responsables del diseño de instalaciones para desechos sólidos deben estar conscientes de las tendencias, aunque no puedan ser clarividentes en la predicción de los cambios en la tecnología que afectarán las características de los desechos sólidos en los próximos 25 años. Por otro lado, se debe usar toda técnica posible de predicción en esta sociedad tecnológica cambiante de manera que se incluyan en el diseño de las instalaciones la flexibilidad y utilización. Idealmente, una instalación debe ser funcional y eficiente durante su vida útil, que debe coincidir con la madurez de los bonos que se emitieron para financiarías. Pero surgen preguntas importantes: ¿Cuáles elementos de la sociedad producen las mayores cantidades de desechos sólidos y cuál es la naturaleza de estos desechos? También, ¿Cómo se pueden minimizar esas cantidades? ¿Cuál es el papel de la recuperación de recursos? 1.3. CANTIDADES DE DESECHOS Cada uno de nosotros está familiarizado con los desechos sólidos, especialmente los producidos en municipalidades, tales como desechos de alimentos y desperdicios, vehículos abandonados, desechos de demolición y construcción, barrido de calles y desechos de jardines. Sin embargo, resultan cantidades mucho mayores de fuentes agrícolas, industriales y mineras. Cantidades Estimadas Totales y Per Cápita Aunque los datos varían, estimativos recientes indican que en los Estados Unidos se producen 4.4 billones de toneladas cortas de desechos cada año. De este total, los desechos municipales representan aproximadamente 230 millones de toneladas; los desechos industriales, 140 millones de toneladas; y los desechos agrícolas, 640 millones de toneladas. La mayor cantidad de desechos sólidos proviene de minas y minerales y de desechos de animales, cada uno con un promedio de 1.7 billones de ton/año. La cantidad total a ser producida en el año 2000 se puede aproximar a 12 billones de ton/año. Observando sólo a los desechos urbanos e industriales, la tasa de producción en los Estados Unidos es de aproximadamente 3.600 lb/cápita/año. En comparación, otros países industrializados tienen tasas más bajas, aunque afrontan problemas similares. En base a estimativos aproximados, Japón es el más cercano a los Estados Unidos con un promedio de 800 lb. La tasa en Holanda está sobre las 600 lb; en Alemania Occidental es de alrededor de 500 lb. De estas cifras se puede concluir que en esos países la tasa de consumo de bienes es menor o se hace un mayor esfuerzo para recuperar y reusar desechos. Datos de Estudios Recientes Se han hecho muchos estudios para municipalidades y autoridades regionales sobre la producción de desechos sólidos por intermedio de ingenieros consultores y planificadores. Agencias Estadales y Federales, particularmente el Servicio de Salud Pública de los Estados Unidos (USPHS) y la Agencia para la Protección Ambiental (EPA) , también han sido activas en esta área. Hay tantos valores reportados que no se puede alegar ninguno en particular debido al ya mencionado impacto de los desarrollos tecnológicos, el mercado de los productos al consumidor y su empaque, y las prácticas comerciales e industriales. Por ejemplo, instituciones que tienen grandes computadoras, con sus largas impresiones han tenido un impacto apreciable en la producción de desechos de papel en ciertas comunidades. Por estas razones es imperativo hacer estudios para una municipalidad específica o región para determinar los rangos de valores de desechos sólidos producidos de fuentes municipales e industriales. Datos de Servicio de Salud Publica de los Estados Unidos. En 1968 el USPHS publicó datos obtenidos en su National Survey of Community Solid Waste Practices (4). En la Tabla 1.1 se muestran las tasas promedio de producción para fuentes urbanas en los Estados Unidos. Se debe hacer énfasis en que estos son promedios anuales y que las tasas reales de producción para una ciudad dada varían con las estaciones (recortes de jardín, hojas, papel de Navidad y recipientes para regalos, etc., se discute más adelante en este capítulo). Las cantidades exactas para una ciudad dada pueden estar muy por encima del promedio, tal es el caso de la gran cantidad de papel desechado en Washington, D.C., las capitales de estado, y los grandes centros comerciales e industriales. Nuevamente, cuidado con los promedios en el diseño de instalaciones, pero guíese por ellas en el análisis de resultados para un lugar específico!. En el Capitulo 4 se presentan valores detallados de la producción de desechos sólidos. TABLA 1.1. CANTIDADES PROMEDIO PER CÁPITA DE DESECHOS SÓLIDOS RECOLECTADOS DE FUENTES URBANAS EN LOS ESTADOS UNIDOS, 1968*. Fuente Lb/cápita/día Combinado residencial y comercial 4,29 Industrial 1,90 Institucional 0,16 Demolición y construcción 0,72 Limpieza de calles y avenidas 0,25 Árboles y paisajismo 0,18 Parques y playas 0,15 Cuenca de captación 0,04 Sólidos de plantas de tratamiento de aguas residuales 0,50 Total 8,19+ * Adaptado de la Ref. 4 + Como se reporta en la Tabla 4.12, las cantidades totales correspondientes per cápita para todas las áreas (7,92 lb/cap/día) son algo más bajas que aquellas para áreas urbanas. NOTA: lb/cápita/día x 0,4536 = kg/cápita/día. Agencia para la Protección Ambiental. La EPA ha continuado los estudios del USPHS y en 1971 publicó un informe (5) al Congreso que contiene los estimativos de la producción presentey futura de desechos sólidos. El estimativo de la producción de desechos en los Estados Unidos por componentes se muestra en la Tabla 1.2. Nótese que las cantidades que se muestran como dispuestas son mayores que las que se muestran como producidas. La diferencia se atribuye a aumento del contenido de humedad en los desechos dispuestos y a la medida de los desechos producidos en base seca. En esta tabla se excluyen los lodos de plantas de tratamiento, desechos de demolición y construcción, y desechos especiales tales como automóviles abandonados. TABLA 1.2. COMPONENTES DE DESECHOS SOLIDOS MUNICIPALES PRODUCIDOS EN LOS ESTADOS UNIDOS, 1971*. Total producido Total dispuestoComponente Toneladas millones % Toneladas millones % Papel 39,1 31,3 47,3 37,8 Vidrio 12,1 9,7 12,5 10,0 Metal 11,9 9,5 12,6 10,1 Ferroso 10,6 8,5 - - Aluminio 0,8 0,6 - - Otros no ferrosos 0,5 0,4 - - Plástico 4,2 3,4 4,7 3,8 Caucho y cuero 3,3 2,6 3,4 2,7 Textiles 1,8 1,4 2,0 1,6 Madera 4,6 3,7 4,6 3,7 Alimentos 22,0 17,6 17,7 14,2 Subtotal 99,0 79,2 104,8 83,9 Desechos de patios 24,1 19,3 18,2 14,6 Inorgánicos misceláneos 1,9 1,5 2,0 1,5 Total 125,0 100,0 125,0 100,0 Variaciones Mensuales y Estacionales Los desechos sólidos de fuentes residenciales- potencialmente uno de los principales problemas de salud pública en cualquier comunidad- varían considerablemente en composición y cantidad. Los autores han encontrado variaciones importantes, dependiendo del estatus económico, la composición étnica, y los hábitos sociales del vecindario (ejemplo, quema de papel y hojas en el patio). Las cantidades también varían con las estaciones, las selecciones de horticultura de los vecindarios, las características geográficas de la tierra, la precipitación, el clima, y los hábitos de la gente que comen, beben y el empaque de lo que ellos compran. La lista es virtualmente interminable. Estos datos son importantes en el diseño y la operación de cualquier instalación para desechos sólidos. Los datos que se muestran en la Figura 1-3, obtenidos en 1940 en un estudio completo (2) en la ciudad de Nueva York, son útiles para ilustrar la variación en la composición de los desechos producidos en base mensual y estacional. Como se muestra, estos datos estuvieron influenciados en gran parte por el uso de carbón para la calefacción residencial en 1940, una condición que puede volver a ocurrir a medida que la importación de petróleo y propano líquido se vuelva más restrictiva y se utilicen los recursos abundantes de carbón de los Estados Unidos. Para el diseño de cualquier operación de desechos sólidos se deben obtener da tos semejantes a los que se muestran en la Figura 1-3, de manera que todos sus componentes puedan ser suficientemente flexibles para compensar con las cargas permanentemente variables de desechos descartados por los residentes, lo mismo que por la producción comercial e industrial. Los componentes de los desechos sólidos producidos en Nueva York en 1940, no son indicativos de los componentes a ser esperados en 1976, lo mismo que aquellos del año 2000 lo fueran de los de hoy día; sin embargo, se puede predecir el futuro en base al pasado. 1.4. PROYECCIONES PARA EL FUTURO Si los valores del USPHS de la Tabla 1.1 o los valores de la EPA en la Tabla 1.2 son usados para hacer proyecciones para el futuro, las cifras se basan necesariamente en tasas anuales supuestas de crecimiento de la población y en el consumo humano y disposición de productos desechados. La EPA ha supuesto que habrá un aumento en alimentos preparados industrialmente (con los desechos sólidos producidos en la categoría agrícola o industrial en lugares remotos) y un aumento en desechos de empaques. De otro lado, los desechos de patios, que alcanzan al 14,6 por ciento de los desechos dispuestos (Tabla 1.2), no aumentarán tan rápidamente en el futuro debido a que se espera que los tipos de vivienda cambien de casas unifamiliares a edificios de apartamentos. Fig. 1.3. Distribución mensual de los componentes de los desechos sólidos que llegan a un relleno sanitario en Nueva York, 1940 (2) En vista de los muchos factores que influencian las predicciones para el futuro, se deben usar rangos. Debido a que los estimativos para el futuro son necesarios en el diseño de instalaciones de procesado y disposición de desechos sólidos, el ingeniero de diseño debe intentar la predicción del uso de la instalación para un mínimo de 25 años con el fin de justificar los gastos de capital involucrados. EPA ha desarrollado la Tabla 1.3 para ayudar al ingeniero en las proyecciones de diseño, suponiendo tres tasas diferentes de crecimiento de la producción de desechos sólidos. De la experiencia obtenida durante los años 1960, se podría esperar que la producción de desechos sólidos aumente a una tasa del 4,5 por ciento anual. Una cifra más razonable, en base a un mejor conocimiento del público con respecto a la recuperación y reuso de recursos, podría ser del 3,5 por ciento. Si fueran efectivos los mayores esfuerzos en la recuperación y recirculación de recursos, la tasa de aumento podría ser tan baja como el 2,5 por ciento. El impacto económico de los costos de manejo de desechos sólidos se puede proyectar usando los valores contenidos en la Tabla 1.3 y aplicando algún promedio nacional estimado de costos unitarios de recolección y disposición desarrollados por la EPA. Datos de estudios de la EPA, junto con estimativos para 1980 y 1985, se presentan en la Tabla 1.4. Así, se espera que el manejo de desechos sólidos se convierta en una industria de US$4 billones a US$5 billones para 1985 (en base a dólares de 1971). Dependiendo de la tasa de inflación estos valores podrían cambiar apreciablemente. TABLA 1.3 CANTIDADES PROYECTADAS DE DESECHOS SÓLIDOS, 1980 A 1990*,+ Toneladas, millonesCrecimiento compuesto anual, supuesto, porcentaje 1980 1985 1990 2,5 (bajo) 155 175 200 3,5 (medio) 170 200 230 4,5 (alto) 185 230 290 • 1971 base= 125 millones de toneladas cortas (vea la Tabla 1.2) + De la Ref. 5 NOTA: ton x 907,2 = kg. 1.5. RETOS Y OPORTUNIDADES FUTURAS La industria multimillonaria del manejo de los desechos sólidos sólo puede ser costeada por el público responsable de la producción de las inmensas cantidades de desechos - alrededor de 200 millones de toneladas por año, como se muestra en la Tabla 1.4. Se deben estimular nuevas actitudes públicas en un intento para reducir la carga económica impuesta sobre la sociedad. La preocupación nacional debe trascender el concepto de que el público pueda aportar el pago y no puede insistir en reducir la carga económica ya sea mediante acciones individuales o sociales necesarias. Desafortunadamente, el nivel de vida en los Estados Unidos está inevitablemente vinculado a la producción de desechos sólidos- el despilfarro de recursos naturales en este país y en el exterior, el uso de materiales de muchos tipos por una sola vez, y la filosofía del desperdicio y la rápida obsolescencia de los productos. Es razonable presumir que el abandono de esta filosofía del desperdicio pudiera reducir el tonelaje de desechos a ser manejados. Este concepto inevitablemente conduce a la necesidad de recuperar recursos y a recircular los materiales recuperados a la corriente principal de la industria. Además, los hábitos de la gente deben cambiar por su propia voluntad, guiados por grupos TABLA 1.4 COSTOS DE RECOLECCIÓN Y DISPOSICIÓN DE DESECHOS SÓLIDOS EN LOS ESTADOS UNIDOS, 1971 A 1985* 1980 (PROYECTADO) 1985 (PROYECTADO)1971 (ESTIMADO) Bajo Medio Alto Bajo Medio Alto Desechos recolectado (ton, millones)+ 120 150 160 175 165 190 220 Costos unitarios ($/ton) Recolección 18 18 18 18 18 18 18 Disposición 4 5 5 5 5 5 5 Total 22 23 23 23 23 23 23 Total de costos nacionales, millones de dólares (1971) Recolección 2.160 2.700 2.880 3.150 3.150 3.410 3.960 Disposición 480 750 800 875 875 950 1.100 Total 2.640 3.450 3.680 4.025 4.025 4.370 5.060 * Adaptado de la Ref. 5 + Se supones que el 95 por cientode los desechos producidos (Tabla 1.3) son recolectados. NOTA: ton x 0,0011 = $/kg conservacionistas, y producir información disponible a través de agencias industriales y gubernamentales. Se deben hacer esfuerzos para reducir la cantidad de materiales usados en empaques y mercancías obsoletas, y empezar procesos de recirculación en la fuente - la casa, la oficina, o la fábrica - de manera que muchos materiales no se conviertan en parte de los desechos a ser dispuestos de una ciudad. Esta es una alternativa que conservará recursos y tendrá también viabilidad económica. Otra alternativa es continuar las prácticas de desperdicio de la sociedad industrial moderna y pagar la sanción pecuniaria. Como se muestra en la Tabla 1.4, la diferencia entre las cifras máximas y mínimas para 1985 podría ser de $1 billón. Podría ser todavía mayor si la conservación llegara a ser una manera de vida de los ciudadanos, el comercio y la industria. Otra alternativa es continuar las prácticas pobres de manejo de desechos sólidos que prevalecen en muchas lugares del país. Esta alternativa implica una severa sanción pecuniaria en el abuso de la tierra y el uso derrochador de los recursos cada vez más escasos de materiales, energía, fuerza de trabajo y dinero. Esto no es aceptable para la sociedad. Su contraparte consiste en el manejo progresista de los desechos sólidos y es el tema de todos los capítulos de este libro. 1.6. TÓPICOS PARA DISCUSIÓN 1.1. Discuta los diferentes factores que pueden tomarse en cuenta para las grandes diferencias en la producción de sólidos en municipalidades de varias naciones industrializadas de la tierra. 1.2. ¿Como líder de la comunidad, qué acciones pudiera tomar o cuáles consejos daría para reducir el impacto económico de la producción de desechos en su ciudad? 1.3. ¿El gas y el petróleo se están convirtiendo en bienes caros y escasos, aunque son combustibles limpios que no producen desechos sólidos. Qué otras fuentes de energía podría sugerir para la calefacción de las casas para dos regiones diferentes (tales como Nueva Inglaterra y Texas o Arizona) y todavía minimizar la producción de desechos sólidos? 1.4. ¿Cuál sería el impacto de la variación mensual en la composición de los desechos sólidos, que se muestra en la Figura 1.2, sobre la operación del sistema de manejo de desechos sólidos? 1.5. Discuta los factores más importantes que han influenciado los cambios que han tenido lugar en la composición de los desechos sólidos desde principios de siglo. ¿Cree usted que los cambios en la composición de los desechos sólidos serán importantes en los próximos 10, 25 o 50 años? Explíquese. 1.6. ¿Cuál es su concepto actual de la recuperación de recursos? ¿Cómo puede afectar los costos de disposición de desechos sólidos? 1.7. ¿Qué se está haciendo en su comunidad para la recirculación de botellas, latas y papel? En su opinión ¿el programa es un éxito? ¿Cómo se puede mejorar y cuál agencia debiera tomar el liderazgo en esta mejora?. 1.8. ¿Cuál es su opinión del plan de Oregón (Todos los recipientes de refrescos y cerveza deben ser reusables)? ¿Piensa que tal plan trabajará en su estado? (Referencia: The Wall Street Journal, Friday, January 9, 1976). 1.7. REFERENCIAS 1. Darnay. A. and W. E. Franklin: The Role of Packaging in Solid Waste Management 1966 to 1976, U.S. Department of Health. Education, and Welfare, Public Health Service, Publication SW-5c. Rockville, Md. 1969. 2. Eliassen, R.: Decomposition of Landfills, American Journal of Public Health, vol. 32, no 3,1942. 3. Hanks, T.G.: Solid Waste/Disease Relationships, U.S. Department of Health, Education and Welfare, Solid Wastes Program, Publication SW-1c, Cincinnati, Ohio, 1967. 4. Muhich, A.J., A. J. Klee, and P.W. Britton: Preliminary Data Analysis, 1968 National Survey of Community Solid Waste Practices, U.S. Department of Health, Education and Welfare, Public Health Service, Publication 1867, Washington, D.C. 1968. 5. Resource Recovery and Source Reduction, Second Report to Congress. U.S. Environmental Protection Agency, Publication SW-122, Washington, D.C. 1974. 6. Surface Mining and Our Environment, A Special Report to the Nation, U.S. Department of the Interior, Washington, D.C. 1967. 2. LA EVOLUCIÓN EN EL MANEJO DE LOS DESECHOS SÓLIDOS El manejo de los desechos sólidos se puede definir como una disciplina asociada con el control de la producción, almacenamiento, recolección, transferencia y transporte, procesado y disposición de desechos sólidos en una forma tal que esté de acuerdo con los mejores principios de salud pública, economía, ingeniería, conservación, estética y otras consideraciones ambientales, y que también es sensible a las actitudes del público. Dentro de este contexto, el manejo de los desechos sólidos incluye todas las funciones administrativas, financieras, legales, de planificación e ingeniería involucradas en el espectro de soluciones a problemas de desechos sólidos que afectan a la comunidad por sus habitantes. Las soluciones pueden involucrar relaciones interdisciplinarias complejas tales como campos tan políticos como ciencias políticas, planificación urbana y regional, geografía, economía, salud pública, sociología, demografía, comunicaciones y conservación, lo mismo que ingeniería y ciencia de materiales. El propósito de este capitulo es doble: proveer una introducción general al campo del manejo de los desechos sólidos y servir como base para la comprensión de las interrelaciones entre los principios de ingeniería que se presentan en la Parte II y los aspectos administrativos que se presentan en la Parte III. La información que se presenta en las cuatro secciones cubre: 1) una historia breve de la evolución y desarrollo de esta disciplina, 2) una descripción de los elementos funcionales de los sistemas de manejo de desechos sólidos, 3) una discusión breve del financiamiento y otros aspectos de sistemas de manejo de desechos sólidos que no se analizan en detalle en este libro, y 4) una discusión breve de la planificación del manejo de desechos sólidos. 2.1. DESARROLLO HISTORICO “Para describir las características de las diferentes clases de desechos, y dirigir la atención al hecho de que, se pudiera mantener un método uniforme de nomenclatura y registro de las cantidades manejadas por diferentes ciudades, entonces los datos obtenidos y la información así acumulada sería un avance material hacia la disposición sanitaria de los desechos. Tal uniformidad no acarrearía gastos sobre las ciudades, y se podrían hacer comparaciones y conclusiones correctas para el beneficio de otros. (9)". Esta formulación de objetivos en sí misma no parece demasiado insólita, hasta que se reconoce que fue escrita en 1906 por H. de B. Parsons en su libro titulado "La Disposición de Desecho Municipal" (9). Revisando este libro, que pudo ser el primero en tratar únicamente con el tema de los desechos sólidos desde el punto de vista riguroso de la ingeniería, notamos que muchos de los principios básicos y métodos que cubren lo que hoy día se conoce como el campo del manejo de los desechos sólidos, no son nuevos y eran bien conocidos aún entonces. Por ejemplo, aunque el automotor ha reemplazado a la carroza halada por un caballo (vea la Figura 2.1), los métodos básicos de recolección de desechos sólidos continúan siendo los mismos; continúan siendo esencialmente intensivos en mano de obra. El desarrollo de datos uniformes para propósitos de comparación todavía continúan siendo una necesidad importante. (a) Fig. 2.1 Evolución de los vehículos usados para la recolección de desechos sólidos. (a) Carroza halada por caballo, alrededor de 1900 (9). Primeras Prácticas de Disposición Los métodos más comúnmente reconocidos para la disposición final de desechos sólidos a principios de siglo eran: 1) arrojar sobre el suelo, 2) arrojar en el agua, 3) enterrar con arado en el suelo, 4) alimento para porcinos, 5) reducción, y 6) incineración (9,10). No todos estos métodos eran aplicables a todos los tipos de desechos.Enterrar con arado en el suelo se usaba para desechos de alimentos y barrido de calles. Alimento para porcinos y la reducción se usaron específicamente para desechos de alimentos (9). (b) (c) Fig. 2.1. (b) Camión a motor de neumáticos sólidos, alrededor de 1925 (7). (c) Vehículo moderno de recolección equipado con mecanismos de compactación, 1976. Arrojar Sobre el Suelo. Debido a que era una tarea simple acarrear los desechos sólidos hasta los extramuros de la población y arrojarlos allí, los botaderos a campo abierto se convirtieron en un método común de disposición para comunidades urbanas, y la quema de estos botaderos fue una práctica común (vea la Figura 2.2). Los botaderos a campo abierto también atrajeron moscas y ratas que diseminaron enfermedades. Esta disposición peligrosa se convirtió en un tema de gran preocupación para las autoridades de salud pública a quienes se les dio la responsabilidad para controlar los desechos sólidos. A través de los años, las divisiones de control de vectores del departamento de salud estatal y el USPHS lograron éxitos sobresalientes en el control de enfermedades transmitidas por vectores mediante el desarrollo, la promoción y la imposición de prácticas sanitarias en rellenos, lo mismo que el almacenamiento, la recolección y el transporte de desechos sólidos. Arrojar en el Agua. Aunque este método fue usado por algunas ciudades costaneras, no fue favorecido debido a que las consecuencias de la polución fueron bien reconocidas. La desfiguración de la playa de Coney Island en la ciudad de Nueva York se convirtió en un caso oportuno (9). Sin embargo, la práctica continuó hasta 1933 cuando fue prohibido, finalmente, por la Corte Suprema de los Estados Unidos. Enterrar con Arado en el Suelo. Como ya se mencionó, este método de disposición mediante entierro con arado en el suelo fue usado para desechos de alimentos y barrido de calles. Debido a la necesidad de grandes áreas de terreno y al hecho de que los desechos de alimentos debían ser separados de otros desechos, este método no se usó extensivamente, pero volvió a tener interés en los años 1970. Alimento para Porcinos. Con frecuencia, los desechos de alimentos fueron dados a cerdos en granjas cercanas a áreas urbanas, tales como las del Condado de Los Angeles y en las planicies enlodadas de Nueva Jersey. Los desechos de alimentos de la ciudad de Nueva York fueron dados a cerdos en las granjas malolientes al pasar el río en Secaucus, Nueva Jersey. Desafortunadamente, debido a esta práctica se extendió la triquinosis cuando se dieron pedazos de cerdo contaminado en la recirculación de desechos de alimentos, los que reinfectaron a otros cerdos y a la gente que consumió su carne. Hasta un 16 por ciento de la población de los Estados Unidos fue infectada al comer cerdo, sin cocer, alimentados con desechos de alimentos en el primer tercio de este siglo. No obstante, esta práctica continuó los años 50 y todavía se usa en algunas áreas aisladas de los Estados Unidos, bajo condiciones controladas de cocción y racionamiento. Reducción. La reducción de desechos de alimentos, un método que ya no se usa, era un proceso de extracción de la grasa mediante el cual los desechos se trataban para separar las partes sólida y líquida y recuperar la grasa contenida en una o ambas porciones (10). La parte sólida era conocida como "fertilizante orgánico". Se desarrollaron y usaron varios procesos (9). La grasa recuperada se usó para hacer pomadas y los grados más baratos de perfumería, lo mismo que como grasa para vagones. Fig. 2.2 Quemado en botaderos a campo abierto. (a) Botadero ubicado en una hondonada; (b) Botadero ubicado en un área plana. (California Department of Public Health, Bureau of Vector Control). Incineración. Aunque la incineración fue considerada como un método de disposición final a principios de siglo, ahora es considerada como un proceso de reducción de volumen o un proceso de conversión de energía. Debido a que ha habido poco cambio en la aplicación de este proceso, se remite al lector a los Capítulos 8 y 9 para una discusión más detallada. Los Comienzos del Manejo de los Desechos Sólidos Los comienzos del manejo de los desechos sólidos se pueden hallar en la antigüedad y en la práctica de recircular desechos producidos por el hombre. Uno de los primeros intentos de manejo de los desechos sólidos en los Estados Unidos tuvo lugar a principios de siglo cuando la ciudad de Nueva York construyó un dique de madera alrededor de la isla Rikers en el río Este y llenó el área detrás de los pantanos con cenizas, desperdicios y barrido de calles (9). Los desechos fueron transferidos de vagones a lanchones en la ciudad de Nueva York, remolcados a la isla, descargados mediante dragas de almeja a un transportador o a carros sobre rieles, y distribuidos. Ciertamente, fue necesaria alguna clase de plan de manejo para realizar esta gran operación. Nuevamente acá, es evidente que la planificación del manejo de desechos sólidos no es nueva. El manejo esclarecido de desechos sólidos, con énfasis en el descargue controlado (conocido ahora como "relleno sanitario") , se puede encontrar a principios de los años 1940 en los Estados Unidos y una década antes en el Reino Unido (8) . La ciudad de Nueva York, bajo el liderazgo del Alcalde la Guardia y Fresno, California, con su Director de Obras Públicas inclinado a la sanidad, Jean Vincenz, fueron los pioneros en el método del relleno sanitario para gran des ciudades. Durante la Segunda Guerra Mundial, el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos, bajo la dirección de Jean Vincenz, quien entonces dirigía la División de Reparaciones y Servicios en Washington, modernizó los programas de desechos sólidos para servir como modelo de rellenos sanitarios para comunidades de todos los tamaños. El departamento médico del Ejército, a través del Coronel W. A. Hardenbergh del Cuerpo Sanitario del grupo de ingeniería, tomó una parte activa en el control de vectores y en la prevención de la diseminación de enfermedades a las tropas que ayudaban a auspiciar el programa de relleno sanitario. Las municipalidades no siguieron estos programas con consistencia. El Departamento de Salud Pública de California, junto con varios departamentos estadales de salud progresistas, establecieron normas para rellenos sanitarios y adelantaron campañas agresivas para la eliminación de botaderos convencionales. Todavía en 1965, después de una revisión completa de las prácticas de manejo de desechos en los Estados Unidos, el Congreso concluyó: “... que los métodos ineficaces e inadecuados de disposición de desechos sólidos resultan en paisajes arruinados, crean serios riesgos a la salud pública, incluyendo polución del aire y los recursos hídricos, peligro de accidentes y aumento de enfermedades transmitidas por roedores e insectos, tienen un efecto adverso sobre los valores de la tierra, crean molestias públicas, dicho de otra manera interfieren con la vida y desarrollo de la comunidad; ... que la falla o incapacidad para recuperar y reusar tales materiales económicamente resulta en desperdicio innecesario y deterioro de los recursos naturales;..." (6). El Congreso también encontró que la continuación en la tendencia a la concentración de población en áreas metropolitanas y urbanas ha presentado a estas comunidades serios problemas financieros y administrativos en la recolección transporte y disposición de desechos sólidos. 2.2. ELEMENTOS FUNCIONALES Los problemas asociados con el manejo de desechos sólidos en la sociedad de hoy día son complejos debido a la cantidad y naturaleza diferente de los desechos, el desarrollo irregular de grandes áreas urbanas, las limitaciones de recursos para servicios públicos en muchas ciudades grandes, los impactos de la tecnología, y las limitaciones emergentes de energía y materias primas. Como consecuencia, si el manejo de los desechos sólidos se va a realizar de una manera eficiente y ordenada, se deben identificar y comprender claramentelos aspectos y relaciones fundamentales. En este texto, las actividades asociadas con el manejo de desechos sólidos desde el lugar de producción hasta la disposición final han sido agrupadas en seis elementos funcionales identificados en la Figura 2.3 e ilustrados en las fotografías de la Figura 2.4. Considerando cada elemento funcional por separado, es posible, 1) identificar los aspectos y relaciones fundamentase involucrados en cada elemento y 2) desarrollar, donde sea posible, relaciones cuantificables con el propósito de hacer comparaciones, análisis y evaluaciones ingenieriles. Esta separación de elementos funcionales es importante debido a que permite el desarrollo de una estructura para evaluar el impacto de los cambios propuestos y los futuros avances tecnológicos. Como ejemplo, mientras los medios de transporte en la recolección de desechos sólidos han cambiado desde la carroza halada por el caballo hasta el vehículo a motor (vea la Figura 2.1), el método fundamental de recolección, es decir, el manejo a mano necesario, permanece igual (vea el Capitulo 6). Para resolver problemas específicos de desechos sólidos, los distintos elementos funcionales se combinan en lo que generalmente es conocido como un sistema de manejo de desechos sólidos. En la mayoría de las ciudades, un sistema de manejo de desechos sólidos comprende cuatro elementos funcionales: producción de desechos, almacenamiento in situ, recolección y disposición. Además, uno de los objetivos del manejo de desechos sólidos es la optimización de estos sistemas para proporcionar la solución más eficiente y económica, en concordancia con todas las restricciones impuestas por los usuarios del sistema y aquellos que son afectados o controlan su uso. Fig. 2.3. Diagrama simplificado que muestra las interrelaciones de los elementos funcionales en un sistema de manejo de desechos sólidos. En la siguiente discusión se describen los elementos funcionales individuales. Cada uno se considera en detalle en la parte II. El propósito de la siguiente discusión es introducir al lector en los aspectos físicos del manejo de los desechos sólidos y establecer una estructura útil dentro de la cual se visualicen las actividades asociadas con el manejo de desechos sólidos. Producción de Desechos La producción de desechos comprende aquellas actividades en las cuales se identifican los materiales que ya no son útiles y son desechados o recogidos para su disposición. Por ejemplo, la envoltura de una barra de caramelo se considera de poco valor para el propietario una vez ha consumido el caramelo y con mayor frecuencia es desechada de inmediato, especialmente a campo raso. Lo que es importante en la producción de desechos es que hay una etapa de identificación y que esta etapa varía con cada individuo. Debido a que la producción de desechos es, actualmente, una actividad no muy controlable, frecuentemente no es considerada como un elemento funcional. En el futuro, sin embargo, probablemente se ejercerá un mayor control sobre la producción de desechos. Por ejemplo, desde el punto de vista económico, el mejor lugar para sortear materiales de desecho con propósitos de recuperación es en la fuente de producción. Los propietarios de las viviendas se están volviendo más conscientes de la importancia de separar periódicos y cartón, latas de acero delgado, aluminio y botellas. (a) (b) (c) (d) (e) (f) Fig. 2.4. Representación pictórica de los elementos funcionales en un sistema de manejo de desechos sólidos. (a) Producción; (b) almacenamiento in situ; (c) recolección; (d) transferencia y transporte; (e) procesado y recuperación; (f) disposición. Almacenamiento In Situ Aunque los desechos sólidos de fuentes urbanas pueden constituir sólo el 5 por ciento de los desechos sólidos de la nación, su manejo exige un gran esfuerzo continuo. La razón es que son desechos heterogéneos visibles que son producidos, en su mayor parte, donde la gente vive y en áreas con espacio limitado para el almacenamiento. Estos desechos no se pueden tolerar largo tiempo en base a premisas personales debido a su degradabilidad, y deben ser trasladados en un tiempo razonable, generalmente menos de 8 días. El costo de proveer almacenamiento para desechos sólidos en la fuente normalmente es aportado por el dueño de la vivienda o apartamento en el caso de individuos, o por la administración de propiedades comerciales o industriales. El almacenamiento in situ es de importancia primordial debido a consideraciones estéticas, de salud pública y económicas involucradas. Frecuentemente, se ven recipientes de aspecto desagradable y lugares de almacenamiento al aire libre, ambos son inaceptables, en áreas residenciales y comerciales. Recolección El elemento funcional de recolección, como se usa en este libro, incluye no solamente la recogida de los desechos sólidos, sino también el acarreo de los desechos después de la recolección hasta el lugar donde es vaciado el vehículo de recolección. Como se muestra en la Figura 2-3, este lugar puede ser una estación de transferencia, o un sitio de disposición (relleno sanitario). En ciudades pequeñas donde los sitios de disposición final están cerca, el acarreo de los desechos no es un problema. En grandes ciudades, sin embargo, donde el acarreo al sitio de disposición frecuentemente es mayor a diez millas, el acarreo puede tener implicaciones económicas serias (7). La solución al problema de acarreo a grandes distancias se complica con el hecho de que los vehículos a motor que son bien adaptados para el acarreo a larga distancia no son adecuados o particularmente económicos para la recolección casa por casa. Por consiguiente, en la mayoría de los casos, se necesitan instalaciones y equipos adicionales de transferencia y transporte. Como se anotó en el Capitulo 1 (Tabla 1-4) , la recolección alcanza a cerca del 80 por ciento del costo anual ($2.64 billones en 1971) del manejo de los desechos sólidos urbanos. Este servicio puede costar al propietario de casa individual $30 por año o más, dependiendo del número de recipientes y frecuencia de la recolección. Típicamente, la recolección es proporcionada bajo varios sistemas administrativos, variando desde los servicios municipales hasta servicios de franquicia prestados bajo diversas formas de contratos. En varios lugares del país, grandes compañías de disposición de desechos sólidos, con contratos en muchas ciudades, poseen y operan vehículos de recolección y sitios de disposición en relleno sanitario. Los servicios de recolección para industrias varían ampliamente. Algunos desechos industriales son manejados como desechos residenciales; algunas compañías tienen sitios de disposición en sus propiedades y usan cintas transportadoras o agua en el transporte. La última se usa para desechos minerales y agrícolas en muchos casos. Cada industria exige una solución individual a sus problemas de desechos. Transferencia y Transporte El elemento funcional de transferencia y transporte comprende dos etapas: 1) la transferencia de los desechos desde un vehículo de recolección pequeño a un equipo de transporte más grande y 2) el transporte subsiguiente de los desechos, generalmente, sobre grandes distancias, al sitio de disposición. la transferencia generalmente tiene lugar en una estación de transferencia. Aunque el transporte en vehículos de motor es más común, también se usan ferrocarriles o barcazas para transportar desechos. Por ejemplo, en San Francisco los vehículos de recolección que son relativamente pequeños debido a las necesidades de maniobra en las calles de la ciudad, acarrean sus cargas a una estación de transferencia en el límite sur de la ciudad. En la estación de transferencia, los desechos descargados de los vehículos de recolección se vuelven a cargar en grandes camiones tractor- trailer. Los camiones cargados son conducidos a un sitio de disposición a unas 40 millas, en otro condado. Procesado y Recuperación El elemento funcional de procesado y recuperación incluyetodas las técnicas, equipo, e instalaciones usadas para mejorar la eficiencia de los otros elementos funcionales y para recuperar materiales utilizables, conversión de productos o energía de desechos sólidos. En la recuperación de materiales, como un ejemplo, las operaciones de separación han sido ideadas para recuperar recursos valiosos de los desechos sólidos mezclados, entregados a las estaciones de transferencia o plantas de procesado de desechos sólidos. Estas operaciones incluyen reducción de tamaño y separación de densidad mediante clasificadores de aire. Una ulterior separación puede incluir dispositivos magnéticos para extraer hierro, separadores de corriente en contraflujo para aluminio, y mallas para vidrio. También pueden ser reusados: la flotación, separación por inercia, y otras operaciones unitarias de la industria metalúrgica. la selección de cualquier proceso de recuperación es una función económica- costo de separación versus valor de los materiales recuperados o productos. Debido a que los precios fluctúan ampliamente, en cualquier análisis económico se deben considerar estimativos de los precios máximos y mínimos. Actualmente, muchas de las operaciones y procesos unitarios para desechos sólidos están experimentando un desarrollo extensivo por parte de los fabricantes de equipo y por la EPA, a través de sus programas de investigación, desarrollo y demostración. Muchos de los métodos más antiguos se han encontrado insatisfactorios desde uno o más puntos de vista- salud pública, económicos, problemas ambientales, lo mismo que el agotamiento de terrenos disponibles y las subsiguientes restricciones colocadas sobre el uso de terrenos por las autoridades de planificación. Disposición El último elemento funcional en el sistema de manejo de desechos sólidos re presentado en la Figura 2.3 es la disposición. La disposición es el último destino de todos los desechos sólidos, ya sean desechos residenciales recolectados y transportados directamente a un relleno sanitario, desechos semisólidos (lodo) de plantas de tratamiento municipales o industriales, residuo del incinerador, abono, u otras sustancias de diferentes plantas de procesado de desechos sólidos que ya no son útiles a la sociedad. Entonces, la planificación del uso de la tierra se convierte en un determinante primordial en la selección y operación de rellenos sanitarios. En muchas ciudades esto involucra a las comisiones de planificación de la ciudad, condado, u otra autoridad de planificación regional. Se exigen declaraciones de impacto ambiental (vea el Capitulo 3) para todos los nuevos sitios de relleno con el fin de asegurar el cumplimiento de las normas de salud pública, estética, y usos futuros de la tierra. Un relleno sanitario moderno no es un botadero a campo abierto. Es un método de disposición de los desechos sólidos que no crea molestias o riesgos para la salud, tales como criaderos de ratas e insectos y la contaminación del agua subterránea, o la seguridad pública. Se deben seguir los principios de ingeniería para confinar los desechos al área más pequeña posible, reducirlos al mínimo volumen práctico mediante compactación en el sitio, y cubrirlos después de cada día de operación para reducir la exposición a las plagas. Después de que toda el área es llenada, se debe colocar una cubierta de tierra de 60 centímetros mínimo de espesor, y agregar más tierra- si se producen asentamientos diferenciales durante la descomposición de la materia orgánica subyacente. Esta descomposición es anaerobia y en consecuencia tiene una tasa de reacción muy lenta. Uno de los peligros de la biodegradación es la producción de gas metano. Aunque se forma a una velocidad lenta, se puede acumular debajo de edificaciones (5) y en consecuencia se debe ventilar a la atmósfera. En ciudades con rellenos sanitarios grandes se están haciendo intentos para recoger el metano y producir energía. Uno de los conceptos más importantes es planificar el uso final de la tierra reclamada. Muchos campos de golf han sido establecidos sobre rellenos sanitarios. Parques, almacenamientos al aire libre y campos de atletismo ocupan sitio de muchos rellenos sanitarios antiguos. Estos deben ser planificados de manera que no se localicen edificaciones sobre los desechos sólidos en descomposición. la planificación se debe hacer antes del llenado de manera que, las áreas para construcciones sean llenadas únicamente con tierra. Para eliminar el estigma de llenar terrenos bajos con desechos sólidos, la ciudad de Nueva York ha colocado grandes carteles adyacentes a las autopistas y sitios de rellenos. Estos carteles indican que se está llenando el terreno para un futuro campo de golf, bajo la dirección del Departamento de Parques (los planificadores), el Departamento de Saneamiento (disponen los desechos sólidos), y el Departamento de Obras Públicas (suministran el lodo de sus plantas de tratamiento de aguas residuales). Así, tres agencias de la ciudad están "matando tres pájaros con una piedra" y beneficiando al público con una planificación y operación cuidadosas. 2.3. SISTEMAS DE MANEJO DE DESECHOS SOLIDOS Los seis elementos funcionales que constituyen los sistemas de manejo de desechos sólidos han sido identificados y discutidos en la sección anterior. Estos elementos, como se anotó anteriormente, son los temas principales de este libro. En esta sección el objetivo es describir brevemente otros aspectos prácticos asociados con sistemas de manejo de desechos sólidos que no se cubren en detalle en este texto. Esto incluye: financiamiento, operaciones, manejo de equipo, personal, informes, contabilidad de costos y presupuestos, administración de contratos, ordenanzas y lineamientos, y comunicaciones públicas .Para información adicional sobre estos temas se recomiendan las Referencias 2 y 3. Normalmente, en la mayoría de las ciudades y condados de los Estados Unidos, la responsabilidad de la operación o supervisión de contratos de sistemas de manejo de desechos sólidos está bajo la jurisdicción del departamento de obras públicas. Otros departamentos a los cuales se les ha dado esta responsabilidad incluyen: ingeniería, saneamiento, calles y saneamiento, servicios públicos y salud. Para comprender las interrelaciones de las preocupaciones cotidianas de estos departamentos será útil considerar primero la estructura organizacional de algunas agencias típicas de manejo de desechos sólidos. Estructura Organizacional La razón principal para desarrollar una estructura organizacional es la de identificar las relaciones y responsabilidades de los individuos responsables de lograr los objetivos establecidos o fines de la organización. Esto es especialmente importante para una agencia de manejo de desechos sólidos donde las tareas a ser ejecutadas son tan variadas. La complejidad de la estructura varia de acuerdo al tamaño de la organización, como se ilustra en los diagramas de organización para el Departamento de Saneamiento de la ciudad de Nueva York y la División de Desechos Sólidos del Condado de Sacramento, California, que se muestran en las Figuras 2.5 y 2.6, respectivamente. Financiamiento Los principales métodos de financiamiento de sistemas de manejo de desechos sólidos incluyen: 1) impuestos generales sobre la propiedad, 2) impuestos especiales sobre la propiedad, 3) cargos por servicio o derechos, 4) el concepto de servicio, 5) cargos por recipiente, 6) tasaciones especiales, y 7) ingresos varios(3). En la Tabla 2.1 se reportan dados sobre los métodos usados para financiar la recolección de desechos sólidos en 396 ciudades de los Estados Unidos. En la Referencia 3 se puede encontrar una discusión de las ventajas y desventajas de estos métodos. Operaciones El número de divisiones de operación depende del tamaño de la agencia que maneja los desechos sólidos. Por ejemplo: en la ciudad de Nueva York, como se muestra en la Figura 2.5 oficinas independientes son responsables del equipo automotor, ingeniería, limpieza y TABLA 2.1. MÉTODOS USADOS PARAFINANCIAR LA RECOLECCIÓN DE DESECHOS SÓLIDOS EN 396 CIUDADES DE LOS ESTADOS UNIDOS EN 1973*. Porcentaje de ciudades, población en (000)Método Total 0-5 5-10 10-25 25-50 50-100 100-250 250-500 500-1000 Sobre 1000 Impuesto general 54,3 66,7 41,7 50,0 49,1 60,0 56,7 50,0 66,7 80,0 Cargo por servicio 30,8 16,7 50,0 34,4 34,9 28,0 30,0 25,0 13,3 20,0 Impuesto más cargo 12,6 16,7 8,3 14,1 13,2 11,0 13,3 14,3 13,3 0,0 Otros 2,3 0,0 0,0 1,6 2,8 1,0 0,0 10,7 6,7 0,0 * Reimpreso con permiso de American Public Works Association, Institute for Solid Wastes (3). Fig. 2.5. Diagrama organizacional para el Departamento de Saneamiento, Nueva York (Reimpreso con permiso del American Public Works Association, Institute for Solid Wastes (3)). Fig. 2.6. Diagrama organizacional para la División de Manejo de Desechos Sólidos, Condado de Sacramento, California. (Division of Solid Waste Management, Sacramento County). recolección, disposición de desechos, administración, servicios médicos y administración de edificaciones. Por contraste, en una comunidad pequeña, uno o dos individuos pueden ser responsables de todas las operaciones. Manejo de Equipo El manejo apropiado del equipo comprende algo más que el mantenimiento. También incluye el análisis de la reposición de equipo, desarrollo de especificaciones para el equipo, y en organizaciones grandes, el diseño de características especiales del equipo. En vista del alza desmesurada de los costos del equipo, el manejo de éste se ha convertido en una actividad crítica y especializada en muchas agencias de manejo de desechos sólidos y exige el empleo de personal calificado. Personal La operación exitosa de cualquier agencia de manejo de desechos sólidos dependerá, en gran parte, de la selección, entrenamiento y supervisión de su personal. En la mayoría de las agencias, el manejo de personal está relacionado con: 1) la moral de los empleados y 2) salarios, horas y condiciones de trabajo. En la Referencia 3 se consideran detalles relacionados con el manejo, políticas y prácticas del personal. Informes, Contabilidad de Costos y Presupuesto Se ha dicho que "probablemente no hay otro campo donde la magnitud del esfuerzo para presentar informes ha sido tan insignificante como en la recolección de desechos sólidos" (3). En general, esta afirmación se aplica a todo el campo del manejo de los desechos sólidos. Sin embargo, con el aumento de los costos, se está haciendo más énfasis en los informes y contabilidad de costos el un esfuerzo para evaluar los costos verdaderos de las distintas actividades. Para ayudar a las agencias locales de manejo de desechos sólidos, la EPA ha desarrollado un sistema de manejo de información llamado COLMIS. Este sistema orientado hacia costos se desarrolló para uso con computadoras y fue diseñado para lograr dos objetivos: 1) proporcionar a los administradores, a todos los niveles, herramientas para facilitar el proceso de toma de decisiones y 2) suministrar la información necesaria para la evaluación detallada de las necesidades para efectos de cambio en procedimientos operacionales (1). El uso de COLMIS y de una variedad de programas de computación que han sido desarrollados no han sido extensivos. En el futuro, sin embargo, se anticipa un uso más amplio de estos programas de computador a medida que se normalicen los procedimientos para reportar datos. Administración de Contratos La recolección de desechos sólidos en los Estados Unidos es real izada por agencias públicas municipales, organizaciones privadas bajo contrato con agencias gubernamentales, organizaciones privadas de recolección y varias combinaciones de éstos. En la Tabla 2.2 se resume la extensión en la cual se usa ahora cada tipo de arreglo. La selección de la recolección municipal, por contrato o privada se debe basar en una comparación válida de costos. Desafortunadamente, debido a los procedimientos deficientes de contabilidad de costos usados en el pasado, rara vez se dispone de la información necesaria en la cual se basen tales comparaciones. En muchas ciudades casi se ha institucionalizado la recolección por contrato. Ordenanzas y Lineamientos El desarrollo de ordenanzas y lineamientos efectivos para todos los elementos funcionales identificados en la Figura 2.3 hoy día es una responsabilidad importante de cualquier agencia de manejo de desechos sólidos. Aunque las ordenanzas varían de un estado a otro y de un lugar a otro, la mayoría de ellas incluyen provisiones que tratan de los siguientes tópicos: 1) definiciones, 2) responsabilidad de la administración, 3) almacenamiento in situ, 4) recolección, 5) transporte, 6) procesado, 7) disposición, 8) problemas especiales 9) financiamiento, y 10) violaciones y sanciones. En las Referencias 2 y 3 se pueden encontrar ordenanzas representativas, modelos de contratos y lineamientos. TABLA 2.2. TIPO DE RECOLECCION DE DESECHOS SOLIDOS RESIDENCIALES EN 661 CIUDADES DE NORTE AMÉRICA EN 1973* Población (000)Método 5-10 10-25 25-50 50-100 100-500 Sobre 500 Sin especificar Total Porcentaje Municipal 11 51 73 64 43 14 1 257 39 Contrato 11 19 41 22 9 1 3 106 16 Privado 2 12 34 25 5 2 3 83 12 Municipal y privado 2 14 30 23 32 3 - 104 16 Municipal y contrato 1 4 7 14 7 5 - 38 6 Municipal, contrato y privado 1 3 5 9 4 6 - 28 4 Contrato y privado 1 8 14 9 7 4 2 45 7 Total 29 111 204 166 107 35 9 661 100 * Reimpreso con permiso de American Public Works Association, Institute for Solid Wastes (3). Comunicaciones Públicas Debido a que los empleados de agencias de manejo de desechos sólidos tienen contacto directo frecuente ton el público, es especialmente importante que ellos estén conscientes de la necesidad de establecer relaciones adecuadas con la gente a quienes ellos sirven. Esto se puede lograr mediante programas apropiados de entrenamiento. Además, es igualmente importante que el público esté enterado de las actividades de la agencia de manejo de desechos sólidos. Los medios, métodos y técnicas para lograr este objetivo son muchos y variados. El enfoque seleccionado dependerá de la naturaleza de la información a ser diseminada. Un ejemplo de panfleto de información efectiva se puede encontrar en el Apéndice B. 2.4. PLANIFICACIÓN DEL MANEJO DE LOS DESECHOS SOLIDOS La planificación del manejo de los desechos sólidos se puede definir como al proceso mediante el cual se desarrollan alternativas y programas factibles para resolver problemas de desechos sólidos. En la mayoría de las actuaciones se deben presentar programas y planes alternativos al público y a los ejecutivos para su consideración, selección y adopción. Actualmente las interrelaciones entre los muchos factores técnicos, económicos, ambientales, sociales y políticos involucrados en estos problemas, no están bien definidos. Debido a que los detalles de la planificación del manejo de los desechos sólidos se incluyen en la Parte III, la siguiente discusión sólo intenta servir como una breve introducción a este tema. Definición de términos Al discutir la planificación en el campo del manejo de los desechos sólidos (al igual que en otros temas), los términos: elemento funcional, sistema (s) programas, alternativas y planes son usados frecuentemente. Además, es importante tener una comprensión clara de estos términos en el sentido en que son usados en este texto. Elemento Funcional. Como se anotó anteriormente en este capitulo, el término elemento funcional se usa para describir varias actividades asociadas con el manejo de desechos sólidos desde el punto de producción hasta la disposición final. En general, un elemento funcional representa una actividad física. Los seis elementos funcionales usados en este libro son: producción de desechos, almacenamiento in situ, recolección, transferencia y transporte, procesado y recuperación y disposición. Sistema. El ensamblaje de uno o más de los elementos funcionales para lograr un objetivo o fin dado se conoce como un sistema de manejo de desechos sólidos. Programa. En el campo de la planificación delmanejo de desechos sólidos, el término programa comprende todas las actividades asociadas con el desarrollo de una solución a un problema dentro de un elemento funcional de un sistema de manejo de desechos sólidos. Programas que tratan con problemas específicos relacionados a un elemento funcional pueden o no incluir temas de política y objetivos. Si lo hacen, deben ser presentados a los ejecutivos apropiados, tales como a los miembros del concejo municipal o a los directores del condado. Alternativas. El término alternativa se usa para describir varias agrupaciones de programas como se presentan en los planes con el propósito de hacer comparaciones. Mediante la comparación de alternativas compuestas de programas individuales, es posible para los ejecutivos evaluar los impactos y la selección de una alternativa dada. Con frecuencia riesgos involucrados en la alternativa seleccionada será integrada por programas tomados de una o más alternativas propuestas. Planes. Los planes de manejo de desechos sólidos se desarrollan para definir y establecer objetivos y políticas. Se pueden desarrollar planes para tratar con problemas a cualquier nivel- ciudad o condado, subregional o regional, estadal, o federal. Normalmente, un plan- local comprenderá uno o más elementos funcionales y uno o más programas de áreas. Por ejemplo, un programa local de recolección puede incluir solamente un programa del área asociada con la fijación de tarifas. Preparación de Planes Integrales A mediados de la década de 1970, los planificadores e ingenieros consultores de muchas partes de los Estados Unidos estaban comprometidos en estudios regionales de manejo de desechos sólidos como parte del mandato de la Ley Pública 92-208, la cual fue concebida para lograr soluciones completas a problemas ambientales regionales. El gobierno federal y los gobiernos estadales hicieron énfasis en la necesidad de la planificación regional del manejo de los desechos sólidos debido a que los gastos de muchas comunidades pequeñas llegaron a ser tan grandes y a la tendencia a la duplicación de instalaciones. Objetivos y Fines de los Planes Integrales. Los objetivos de los planes regionales varían dependiendo del tamaño del área involucrada, la naturaleza de los problemas, y el número de jurisdicciones que se sobreponen. Frecuentemente, como se discute en el Capítulo 3, los objetivos generales o fines son especificados por la legislación. Comúnmente, los objetivos de planes integrales regionales serán formulados en un lenguaje explícito. Por ejemplo, considere la siguiente formulación de objetivos tomada del informe de la preparación de un plan integral para el Condado de los Angeles (4). "Los objetivos principales del plan son preservar y mejorar nuestro ambiente suelo, aire y agua; conservar nuestros recursos; y proporcionar protección a la salud, seguridad y bienestar públicos. Para lograr estos objetivos, el plan intenta traer mejoras, donde sean necesarias, en el manejo de desechos sólidos, con la mínima interferencia posible de los métodos comprobados de operación". En la mayoría de los casos los fines de la planificación integral variarán con las condiciones locales o regionales. Debido a que las soluciones de hoy día rara vez satisfarán las necesidades de mañana, el f in más importante debiera ser el desarrollo de planes en los cuales se suponga un futuro desconocido y se provea un medio donde se puedan adaptar las aspiraciones y capacidades cambiantes de la sociedad. Problemas de Administración Regional. La mayoría de los problemas de administración en desechos sólidos no conocen límites políticos. Muchas de nuestras ciudades más grandes están agotando los terrenos para la disposición de desechos en bruto o procesados. Por ejemplo, San Francisco agotó los terrenos para rellenos hace muchos años y usó terrenos en el Condado de San Mateo, a unas 10 millas al sur de la ciudad, para relleno y disposición de desechos sólidos. Cuando esos terrenos se llenaron, como se mencionó antes, la ciudad tuvo que recurrir a contratar con un segundo condado al sur, en el sitio Mountain View, Condado de Santa Clara, unas 40 millas al sur de San Francisco. La ciudad también ha tenido que negociar con el ferrocarril (Western Pacific Railroad) para acarrear los desechos sólidos a los desiertos a unas 350 millas al Este donde serían usados el corte de suelo y recubriendo en el relleno. El Distrito de Columbia ha considerado el acarreo de desechos por ferrocarril a Virginia. la ciudad de Filadelfia ha estudiado el llenado explotaciones mineras a campo abierto en el noreste de Pensilvania. Otras naciones industrializadas tienen problemas semejantes. Barreras impenetrables como el Muro de Berlín son abiertas a vehículos que transportan desechos sólidos de Berlín Occidental a Berlín Oriental para llenar una cantera abandonada en territorio de Alemania Oriental y producir un ingreso para ese gobierno. Sin embargo, una cerca bordea la carretera que conduce a la cantera desde el Muro de Berlín, lo mismo que alrededor de la cantera. Tales son las ramificaciones políticas que enfrentan los grupos de manejo de desechos sólidos llamados a desarrollar planes integrales. Sobreposición de responsabilidades y Jurisdicciones El número de agencias con responsabilidades y jurisdicciones sobrepuestas que se deben considerar en el desarrollo de un plan integral de desarrollo hace de la tarea una empresa asombrosa. Para citar un ejemplo, considere el Condado de los Angeles, que es el condado más populoso y complejo de los Estados Unidos. Este condado tiene 78 ciudades incorporadas con una población total de unos seis millones y otro millón que vive en área no incorporadas. Par citar al Ingeniero del Condado, Harvey T. Brandt (4): "Debido a la complejidad multijurisdiccional y fragmentación de la autoridad existentes en el manejo de desechos sólidos, se puede ver de inmediato que la preparación de un plan integral para todo el condado enfrenta muchos problemas. Una consideración importante es la preservación de la regla de la vivienda al máximo grado posible. Actualmente, cada ciudad independiente rige los servicios de recolección de desechos sólidos dentro de sus lotes, proveyendo en algunos casos la recolección con sus propios medios mientras que en otros se dan licencias, contratos o franquicias para la recolección a empresas privadas. En forma semejante, en territorios no incorporados, algunas áreas han formado distritos para la disposición de basura, controlados por el Condado donde la recolección es realizada por contratistas. Otras áreas son servidas por acarreadores con licencia sobre una base libre. Igualmente, unas pocas ciudades operan sus propios sitios de disposición, mientras que otros rellenos son operados por los Distritos de Saneamiento del Condado o por empresas privadas". 2.5. TEMAS DE DISCUSION 1. De registros históricos, haga un breve desarrollo cronológico de los métodos de disposición usados en su comunidad durante los últimos 50 años. Donde sea posible identifique los eventos más importantes que condujeron al abandono de un método en favor de otro. 2. Obtenga un diagrama de la organización de la agencia responsable del manejo de los desechos sólidos en su comunidad. ¿Cómo se compara con aquellos que se muestran en las Figuras 2.5 y 2.6. ¿Parece adecuada?. 3. Contacte su agencia local de manejo de desechos sólidos y determine los programas para entrenar nuevos empleados. Desde su punto de vista como residente de la comunidad, ¿los programas de entrenamiento son adecuados para cubrir la mayoría de las situaciones que se van a encontrar en la rutina? Si no es así. ¿Cuáles otros temas o tópicos debieran ser incluidos en el programa de entrenamiento? 4. Explique porqué los costos de recolección alcanzan al 60 u 80 por ciento de los costos totales de manejo de desechos sólidos. 5. En su opinión ¿qué efecto tiene la propiedad y operación de sitios de disposición y rellenos por contratistas privados (comparado con agencias públicas) sobre
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