TRATAMIENTO DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS

INTRODUCCIÓN

Una preocupación importante del mundo desarrollado es el desarrollo de vías ecológicamente sensatas y sanitariamente provechosas de los millones de toneladas de residuos sólidos urbanos que se generan. En cada casa en el mundo occidental se produce aproximadamente 1 tonelada de residuos sólidos al año. Esto no incluye las inmensas cantidades de productos desechados del sector agrícola, industrial, minero y comercial. La Carta Europea sobre el Ambiente de 1989, aceptada por 29 países, declaraba que “… los residuos deberían manejarse de tal manera que se logre un uso óptimo de los recursos naturales y se produzca una contaminación mínima…”. Desde los años noventa los gobiernos de todo el mundo están ocupándose de las debilidades actuales y pasadas en la gestión de los residuos sólidos.

Se consideran residuos sólidos aquellos que se producen por las actividades del hombre o por los animales. En el ambiente doméstico los residuos sólidos incluyen el papel, plásticos, restos de comida, cenizas, etc. También se incluyen “los residuos líquidos” como las pinturas, las medicinas viejas, los aceites usados, etc. En el comercio, los embalajes, los recipientes de madera y de plástico constituyen la mayor parte. Los sedimentos líquidos-sólidos de la industria y de las plantas de aguas/residuales entran en la definición. En cambio, los residuos peligrosos que requieren un tratamiento especial no incluyen en esta definición.

La gestión inadecuada de los residuos sólidos tiene efectos negativos directos en la salud. La fermentación incontrolada de la basura es una fuente de alimentos y un hábitat para el crecimiento bacteriano. En el mismo ambiente proliferan insectos, roedores, y algunas especies de pájaros (gaviotas) y actúan como portadores pasivos en la transmisión de algunas enfermedades infecciosas.

Aspectos de salud pública en el tratamiento de los residuos sólidos

Los residuos sólidos pueden contener:

• Agentes patógenos humanos: pañales, pañuelos, comida contaminada y rellenos quirúrgicos

• Agentes patógenos animales: residuos de animales domésticos• Agentes patógenos del terreno: residuos de jardín

El almacenamiento inadecuado de estos residuos es alimento para los bichos, moscas, cucarachas y pájaros (gaviotas), que pueden actuar como portadores pasivos en la transmisión de enfermedades. El público en general, pero especialmente los que trabajan con residuos sólidos, están en peligro. Los patógenos que pueden causar enfermedades fecales aparecen en la Tabla 1. Se incluyen los virus, las bacterias, los protozoos y los helmintos.

Para que una persona esté en riesgo por los patógenos de los residuos sólidos, deben darse las condiciones adecuadas, y son:

1. Debe haber una dosis infecciosa del agente patógeno.2. Debe haber una ruta de transmisión de los patógenos a las personas, por

ejemplo, aerosoles, vías fecales, contacto manos a boca, etc.3. La persona no debe ser inmune al agente patógeno.

Compost

Aire

Aerosol

Inhalación

Piel

Percutánea

Manos

Boca

Ingestión

Alimento

Portadores pasivos

(moscas, etc.)

Figura 1: Rutas de transmisión de patógenos de los residuos sólidos

Tabla 1: Patógenos víricos, bacterianos, y protozoarios en residuos con contaminación fecal

Patógeno Organismo Enfermedad Depósito

Virus

Bacterias

Protozoos

Helmintos

PoliovirusHepatitis AHepatitis B

Campylbacterfetus sp.E. coli patógenoTipo salmonella S.Paratifo salmonella S.Otra salmonellaShinguella spp.Cólera VibrioOtros VibrioYersina enterocolitica

Coli Balantidium

Entamoeba histolytica

Giardina LambliaGusano planosGusanos filiformesGusanos cintadosTrematodos

PoliovirusHepatitis AHepatitis B

DiarreaDiarreaFiebre tifoideaFiebre paratifoideaComida envenenadaDisentería por bacilosCóleraDiarreaDiarrea

Diarrea, disentería, úlcera de colonÚlcera de colon, disentería amébica, abscesos del hígadoDiarrea y mala absorciónDesórdenes digestivos

HombreHombreHombre

Animales y hombreHombreHombreHombreAnimales y hombreHombreHombreHombreAnimales y hombre

Hombre, cerdos y ratas

Hombre y animalesHombre y animales

Aspectos legales de los residuos sólidos

Un aspecto importante de la legislación moderna sobre residuos es el deber de cuidado. Este deber promulgado en la legislación del Reino Unido en su Ley de EPA especificaba que quienes tienen deber de cuidado son los:

• Productores de residuos (e importadores)• Transportistas de residuos y agentes• Gestores de residuos

Las personas sujetas al deber tienen que:

• Evitar que cualquier persona cometa una infracción por la eliminación, tratamiento, o almacenamiento de residuos controlados

• Mantener cualquier residuo bajo control• Asegurarse de que el transporte de residuos se realice por transportistas

autorizados o registrados y que se declare legalmente

La legislación del deber de cuidado obliga al generador de residuos a ser responsable de los mismos desde “la cuna a la tumba”. Las implicaciones son graves y se intenta que esta legislación fomente el uso más extenso de la recuperación y el reciclaje de los residuos y disminuya la dependencia de la evacuación final por la vía del vertedero tradicional.

Aspectos ambientales de los residuos sólidos

El tratamiento de los residuos sólidos y las metodologías de eliminación está cargado de problemas. Los vertederos, y los lugares de descarga en particular, producen contaminación de las aguas subterráneas si no se tratan adecuadamente. Los problemas ambientales adicionales en los vertederos son los malos olores, desperdicios, animales carroñeros, fuegos e infección por ratas. La incineración de residuos ha originado problemas con los malos olores y la contaminación del aire. El proceso de formación de compost, ha originado problemas con los malos olores, metales pesados y con las escasas ventas dificultosas del compost. Los problemas de transporte están asociados más bien con los residuos peligrosos. La salud y la falta de higiene son los problemas a los que se enfrentan los operadores de residuos. La evacuación conjunta de residuos sólidos urbanos con residuos industriales y lodos ha resultado problemática. Los lodos líquidos-sólidos aplicados a los vertederos han sido muy difíciles de tratar. El vertido en climas húmedos, produce grandes cantidades de lixiviado, que es tóxico y de gran fuerza orgánica y requiere tratamiento en las plantas de aguas residuales. El vertido en climas secos produce problemas localizados de contaminación del aire. La experiencia señala que el vertido, aunque es el camino más frecuente, está desaconsejado y se deben tomar vías alternativas.

Gestión integrada de residuos sólidos

Lo prioritario en una política de gestión de residuos es la reducción de la cantidad de residuos. Esto implica que la industria, el comercio, la agricultura, y las viviendas no generen residuos en primer lugar. El énfasis es fabricar productos con un mínimo de residuos. Promueve buenas prácticas de supervisión de los residuos con vistas a una minimización. Las “auditorias de residuos” realizadas regularmente por varios productores y consumidores pueden identificar áreas que se podrían mejorar.

Prevención y minimización de residuos

Reciclaje y reutilización

Transformación

Vertido

Figura 2: La jerarquía de la gestión integrada de residuos sólidos

El reciclaje y la reutilización son un tema “verde” que sólo recientemente ha tenido aceptación en la industria. Con respecto a los residuos sólidos, sólo el 5% de los residuos de algunas ciudades modernas se reciclan, cuando se podría reciclar el 40% de ellos. Las áreas más aptas para el reciclaje, papel, vidrio, metales y plásticos están todavía sin explotar en muchos países. La industria está haciendo grandes esfuerzos para que el producto sea reutilizado, reelaborado y refabricado. El reciclaje y la reutilización no se aplican solamente a los residuos sólidos urbanos, sino que también incluye a los fabricantes del producto, al comercio y la agricultura. Por ejemplo, los lodos líquidos-sólidos de las plantas depuradoras de aguas residuales podrían servir para aplicación al terreno como nutrientes del suelo más que para verterlos. La transformación de residuos, sea ésta en forma de incineración, compostaje o producción de biogás, todo sirve para reducir el volumen de residuos cuando el destino final es el vertedero. La incineración reduce el volumen de, aproximadamente, un 15% de su entrada, y genera energía. El compostaje transforma los residuos orgánicos en nutrientes. El biogás produce energía a partir de los residuos orgánicos normalmente co-digeridos con contribuciones de residuos industriales o agrícolas o con lodos urbanos.

ORIGEN, CLASIFICACIÓN Y COMPOSICIÓN DE LOS RSU

Los residuos sólidos urbanos (RSU) se componen de los residuos de tipo doméstico, comercial y alguno de tipo industrial (no peligrosos) recogidos por las autoridades privadas o públicas. Los residuos no se ajustan a un estándar y normalmente, no existen dos residuales iguales. Las basuras domésticas de una sola casa variarán de semana en semana y de estación en estación. En algunos países hasta un 50% de los residuos en invierno son cenizas, y nada en verano. El tipo de residuos varía entre los grupos socioeconómicos dentro de un país y de un país a otro. Las basuras domésticas recogidas conjuntamente con residuos industriales pueden ser muy diferentes de los residuos sólidos urbanos convencionales.

Origen de los residuos sólidos

La planificación apropiada, el tratamiento y las prácticas de eliminación se basan en datos exactos con respecto a la composición y a las tasas de generación de residuos. Si examinamos los residuos industriales, veremos que la composición depende de la clasificación industrial (por ejemplo, productos eléctricos, productos de la madera). Las fuentes y los tipos de residuos sólidos según la OMS (1991) vienen detallados en la Tabla 2.

Tabla 2: Origen y tipos de residuos sólidos

Fuentes Locales Tipo de residuos

Doméstica

Comercial

Industrial

Construccióny demolición

Viviendas unifamiliares y multifamiliares, apartamentos

de medio o gran altura.

Tiendas, restaurantes, mercados, oficinas y hoteles

Fabricación, industrias productoras de materiales

ligeros y pesados, refinerías, plantas químicas, minas, generación de energía

Alimentos, papel, embalaje, vidrio, metal, cenizas de basura doméstica, basura doméstica

peligrosa.

Alimentos, papel, embalaje, vidrio, metal, cenizas de basura

doméstica, basura doméstica peligrosa.

Residuos de procesos industriales, metales, maderas,

plásticos, aceites y residuos peligrosos.

Tierra, cemento, madera, acero, Plástico, vidrio, vegetación.

La composición de los residuos sólidos

En muchas situaciones, las basuras domésticas y comerciales se recogen y se transportan por las mismas autoridades y a veces la fracción/composición de ambas coincide. Lo más común es distinguir entre residuos orgánicos y residuos inorgánicos. Esto puede parecer satisfactorio para los particulares y para todos los usuarios (por ejemplo, verter lo inerte y transformar biológicamente lo orgánico). Lo que se explicará para la composición reflejará el tratamiento propuesto. Por ejemplo si se propone incinerar los residuos, entonces es esencial evaluar el poder calorífico, y los residuos se clasificarían según sean combustibles o no combustibles. Si se plantea la digestión anaerobia de la fracción orgánica de los alimentos, entonces podría ser más adecuado detallar la fracción alimentaria y agrupar todo el resto en “otros”. Los residuos también se clasifican con vista a la posible recuperación de sus componentes, y esto identificaría con más detalle el vidrio, los metales, los plásticos y maderas. Los residuos sólidos industriales se recogen mayoritariamente por transportistas privados, ya que se trata de residuos sólidos de la industria de la construcción. Las industrias tienden a diferenciar la composición de sus residuos según el tipo de industria, por ejemplo, productos de papel, productos de metal. La OMS (1991) organiza los residuos industriales en tres categorías:

• Residuos industriales no peligrosos• Residuos peligrosos• Residuos de hospitales

PROPIEDADES DE LOS RSU

Tradicionalmente (y todavía en muchos países) los manipuladores de residuos no necesitaban saber mucho sobre las propiedades físicas, químicas y biológicas de los residuos sólidos, desde que todos los RSU se descargaban al vertedero. Como el tratamiento adecuado actualmente implica reciclaje, reutilización, transformación y eliminación, es importante saber los detalles de los residuos con respecto a las propiedades físicas, químicas energéticas y biológicas de los mismos.

Propiedades físicas de los RSU

Densidad y nivel de humedad (kg/m3) Distribución del tamaño de partículas (rango en mm) Capacidad de campo (porcentaje) Conductividad hidráulica (m/día) Esfuerzo cortante (kN/m2)

Densidad y contenido de humedad. La densidad de los residuos sólidos varía con su composición, el nivel de humedad y el grado de compactación. Los residuos alimenticios oscilan entre 100 y 500 kg/m3 con niveles de humedad correspondientes al 50 y 80%. Los RSU compactados normalmente en vertedero tienen una densidad de 200 a 400 kg/m3 con un contenido de humedad del 15 al 40%.

Tabla 3: La densidad y el nivel de humedad de los residuos sólidos municipales

Origen del residuo Componentedel residuo

Densidad(kg/m3)

Nivel dehumedad

(% en peso)

Doméstico

Municipales No compactados En camión compactador Compactación normal en vertedero Bien compactadas en vertedero

AlimentosPapel y cartónPlásticosVidrioMetalesRopa/telasCenizas, polvo

2907060

20020060

500

100300500600

705222

108

20202525

Distribución del tamaño de partículas. La distribución del tamaño de partículas, al igual que el porcentaje de combustibles, es importante para los métodos de incineración y transformación biológicos, para el reciclaje y la reutilización y para el dimensionado de equipos para posteriores tratamientos. Por ejemplo, los contenedores de aluminio para refrescos tienen una altura de 0,15 m y un diámetro de 0,06 y se catalogan según un tamaño efectivo que podría ser la dimensión mayor o . Los componentes de los residuos se suelen describir según la longitud, anchura y altura (LAA). Es importante conocer la longitud para medir las bandas transportadoras, las trituradoras, etc.

Capacidad de campo. La capacidad de campo (CC) se define como el porcentaje máximo de humedad volumétrica del suelo que una muestra de terreno es capaz de retener libremente el agua en contra de la gravedad. Por encima de la CC, el agua drena libremente. La CC varía de un 5% para los terrenos arenosos a un 30% para los terrenos áridos. Los residuos sólidos urbanos no compactados tienen una capacidad de campo del 50 al 60%. El agua exceso de la CC, drenará como lixiviado. Una ecuación empírica para la capacidad de campo de Tchobanoglous et al. (1993) es:

(1)

CC = capacidad de campo, % de peso seco del residuoW = peso del recubrimiento calculado a la altura media de la capa de residuo, kg

m. 1,006,015,0 LD

W

WCC

500.455,06,0

Ejemplo 1:

Determinar la capacidad de campo de un vertedero después de un año de actividad, y calcular la cantidad de agua que puede mantenerse en el residuo:Densidad del residuo sólido: 600 kg/m3

Humedad contenida en el residuo: 25% en volumenAltura de residuos después de un año: 6 mPrecipitación neta anual: 400 mm

Solución:3kg/m 7,466

75,0

25,0000.1600 sólido residuo del seca Densidad

2kg/m 400.17,46662

1W

47,0400.1500.4

400.155,06,0

500.455,06,0

W

WCC

Capacidad total de almacenaje del agua = 0,47(600/1,25)6 = 1.353,6 kg/m2

Exceso de almacenamiento después del año 1 = 1.353,6 – 6(600x0,5) = -446,4 kg/m2

Por lo tanto: lixiviado teórico generado = 0

Conductividad hidráulica de los residuos. Los lodos de los vertederos tienden a resistir el movimiento de las aguas en su interior gracias al bajo grado de conductividad hidráulica que poseen en virtud del elevado contenido de humedad. En cambio, la precipitación se convierte en escorrentía superficial y el lodo se transporta sobre el terreno hacia corrientes superficiales. La conductividad hidráulica (permeabilidad para los ingenieros de suelos) es importante ya que de ella depende el transporte de lixiviado y otros contaminantes líquidos/microbiológicos dentro del relleno de residuo sólido. Los residuos densos empaquetados tienen una conductividad hidráulica de 710-6 m/s, mientras que los de residuos sueltos tienen una K de 1510-5 m/s. Los residuos triturados tienen conductividades de 10-4 a 10-6 m/s. Por lo tanto, la conductividad hidráulica típica de los residuos sólidos es alrededor de 10-5 m/s, pero depende de la densidad. Los residuos sólidos no son homogéneos y por tanto las conductividades hidráulicas no son isótropas.

Esfuerzo cortante. El esfuerzo cortante o de cizalladura de los lodos en los vertederos es prácticamente cero. Cuando se evacuan conjuntamente con residuo seco (papel y cartón), su cizalladura mejora. Los residuos sólidos tienen un esfuerzo cortante que se sabe que es máximo justo después de la compactación y disminuye con el paso del tiempo, llegando incluso a cero tras varios años de estancia en el vertedero. Los debates recientes en la Unión Europea sugieren que los lodos, cuando ya están evacuados en los vertederos, deberán tener una cizalladura de > 15 kN/m2 con sólidos secos > 30%. En los Estados Unidos muchos estados exigen que los sólidos secos de los lodos sea > 51% y en algunos estados la exigencia es 5 partes de residuos sólidos para 1 parte de lodo, en peso.

Propiedades químicas y energéticas de los RSU

Tradicionalmente, se tiraba al vertedero todo el RSU de este modo no era necesario evaluar las propiedades del mismo, y menos las químicas. Sin embargo, debido a las posibilidades de reciclar, reutilizar y transformar los RSU, uno de los primeros pasos para identificar la tecnología de tratamientos más apropiada es determinar sus propiedades químicas, como:

Análisis inmediato Análisis mediato o elemental Contenido de energía

En el análisis inmediato se incluye: Contenido de humedad en porcentaje en peso; Material volátil; Carbón fijo; Fracción no combustible (cenizas)

La nomenclatura para el contenido de energía es la siguiente:Hu = potencia calorífica inferior, es decir, de los residuos según se recogen

Hwf = potencia calorífica normal es decir, de los residuos sin agua (secos)

Hawf = potencia calorífica superior, es decir, de los residuos sin cenizas ni agua.

En Europa, los cálculos se basan en la potencia calorífica inferior, Hu, que se obtiene de:

(2)

Donde B es la fracción inflamable (volátiles + carbón fijo) y W la fracción de humedad en peso. Normalmente, para los RSU, la potencia calorífica superior (Hawf) es de 20 MJ/kg.

MJ/kg 445,2 WBHH awfu

Ejemplo 2:

Si Hawf = 20 MJ/kg, calcular la potencia calorífica inferior de RSU si:

W, contenido de agua = 21%B, inflamables = 59%A, cenizas = 20%

Solución:

El análisis mediato o elemental de los RSU; los elementos más importantes en la información de energía de los residuos son:Carbono CHidrógeno HOxígeno ONitrógeno NAzufre SCenizas

Es importante conocer la composición química y el análisis final para los procesos de residuos-a-energía, ya sea por combustión o por transformación biológica. La relación C/N, como ya hemos visto en compostaje es un parámetro relevante para el proceso biológico. El contenido de energía de los RSU se puede determinar por la ecuación de Dulong:

donde C, H, O2, S y N son los porcentajes en peso de cada elemento y Hawf es la potencia calorífica neta sin aguas ni cenizas.

MJ/kg 29,1121,0445,259,00,20445,2 WBHH awfu

NSOHCH awf 2393125,0419.1337 22

Tabla 4: Análisis inmediato típico y contenido energético en los RSU

Tipo de residuo

Análisis inmediato (% en peso)Contenido energético

(MJ/kg)

Humedad Volátiles Carbónfijo

No com-bustible

(cenizas)

Hu Hwf Hawf

Alimentos MezcladosGrasasFrutaCarnePapel mezcladoPeriódicosCartónPlásticos mezcladosPolietilenoPoliestirenoPoliuretanoPVCTextilesRestos de jardínMaderas mezcladasVidrioMetales

702

7939

10,26

5,20,20,20,20,20,21060202

2,5

219516567681779698998787663068

3,62,54,01,88,4

11,512,3

2<0,10,78,3

10,817,59,5

11,3

5,00,20,73,15,41,45,02

1,20,54,42,16,50,50,6

96-9994-99

4,237,44,0

17,615,718,526,232,743,438,026,022,518,36,0

15,40,20,7

13,938,218,628,917,619,727,133,443,438,126,022,520,415,119,30,20,7

16,739,119,230,418,720,030,437,143,938,127,122,722,715,119,30,150,7

RSU domésticoRSU comercialesRSU

15-4010-3010-30

40-60 4-15 10-30 11,612,810,7

14,515,013,4

19,3

Tabla 5: Análisis mediato o elemental típico de RSU

Componente % en peso

Carbono Hidrógeno Oxígeno Nitrógeno Azufre Cenizas

AlimentosPapel y cartónPlásticosVidrioMetalesRopa/textilCenizas, polvo

4843,5600,55

5526

667

0,10,673

3844230,44,3302

2,50,3

<0,10,15

0,5

0,50,2

0,20,2

56

1099903

68

Propiedades biológicas de los RSU

Las propiedades biológicas son importantes para la tecnología de la digestión aerobia/anaerobia en la transformación de residuos en energía y en productos finales beneficiosos. El proceso anaerobio implica la descomposición biológica de “residuos alimenticios” con productos finales de metano, dióxido de carbono y otros. La digestión anaerobia de la fracción alimenticia de RSU se ha empleado a gran escala. Algunos componentes orgánicos de RSU no son deseables en la conversión biológica, esto es: plásticos, gomas, pieles y madera. Los fragmentos importantes en la transformación biológica son las grasas, las proteínas, la lignina, celulosa, hemicelulosa, lignocelulosa, y los constituyentes solubles.El grado de biodegradabilidad de la fracción alimenticia de los RSU viene proporcionado por:

BF = 0,83 – 0,028 LC (4)

BF = fracción biodegradable expresada en base a sólidos volátiles (SV)LC = contenido de lignina de los SV, % en peso seco

La Tabla 6 muestra el grado de biodegradabilidad de varios componentes de RSU. Como se puede observar, algunos componentes, como el papel de prensa y cartón, tienen un alto contenido de lignina pero un grado de biodegradabilidad muy bajo. Los componentes con contenidos de lignina muy bajos son altamente biodegradables, por ejemplo, residuos alimenticios.

Tabla 6: Biodegradabilidad de los componentes de RSU

ComponenteSV como %

de SVTLC como %

de SVBF

Residuos alimenticiosPapel de prensaPapel de oficinaCartónResiduos de jardín

7-15949694

50-90

0,421,90,412,94,1

0,820,220,820,470,72

SEPARACIÓN

La separación se puede efectuar tanto en origen en la vivienda (o industria), como en la estación de transferencia o en el destino final donde es posible la separación mecánica/clasificación. Muchas zonas urbanas del mundo practican formas limitadas de separación en origen, es decir, separación de diferentes fracciones (en casa) en unidades que las empresas transportistas pueden recoger. Si el RSU se separa en origen, se elimina la necesidad de una costosa y difícil clasificación manual y/o mecánica. Los RSU se pueden dividir en:

• Residuos que preferiblemente se separan en origen (para recogida periódica por transportistas públicos y privados)

• Todas las demás basuras domésticasLos residuos que deberían separarse en origen son:• Residuos alimenticios: separación en vivienda en origen• Papel y cartón: separación en vivienda en origen• Plástico: separación en vivienda en origen• Metales ferrosos: separación en vivienda en origen• Metales no ferrosos: reciclado comunitario en centros de recogida • Vidrio: reciclado comunitario en centros de recogida, separación en vivienda en

origenTodas los demás residuos domésticos que pueden ser destinados a los centros de

recogida son:• Residuos voluminosos (muebles, cubiertas de vehículos, etc.)• Residuos de jardín• Residuos domésticos peligrosos (en algunos países recogidos en origen)

Requisitos para la separación en origen

La separación en origen proporciona las fracciones más limpias y mejor definidas de residuos para el subsiguiente reciclaje o reutilización (pero tiene el costo de recogida más elevado de todos). La separación mecánica o manual (en destino), tiende a ofrecer fracciones que pueden incluir más de un grupo. Existen riesgos sanitarios asociados con la separación manual. La separación mecánica funciona mejor si existe un número limitado de fracciones que tienen propiedades físicas bien definidas (por ejemplo, densidad). Para que la separación en origen funcione, es necesario poseer la siguiente infraestructura:

1. Centros comunitarios de recogida para el vidrio y los metales no ferrosos.2. Centros públicos de recogida, también llamados centros de servicios cívicos,

donde pueden verterse todos los residuos voluminosos, de jardín y domésticos que sean peligrosos. En estos centros, se etiqueta claramente a los diferentes tipos de contenedores de basura, para la diferenciación de los residuos, tal y como se muestra en la Figura 3.

3. Campañas de publicidad ambiental con el fin de educar al público en el grado necesario de separación en origen. En un primer momento esto puede significar la separación de:• Comida.• Papel: prensa, revistas, cartón.• Plástico: siete tipos • Metales: latas, otros.

Clasificación mecánica manual

La separación manual se aconseja sólo cuando los residuos son limpios, secos o han tenido una separación previa. Es más aplicable en casos de fracciones secas y separadas de papel o plásticos. Existen riesgos con la separación manual de residuos mojados. La metodología de separación manual es “separación negativa”, es decir que se quitan los materiales que no se desean. “La separación negativa” origina un volumen mayor que la “separación positiva”.

La clasificación mecánica es la más usada. En teoría se puede separar todas las fracciones. Sin embargo, en la práctica existen muchas dificultades, sobre todo con los residuos “húmedos”. La separación central tanto si es mecánica como si es manual, produce fracciones que no son tan limpias como cuando se separan en origen. Se utilizan separadores magnéticos para separar los componentes ferrosos de los no ferrosos. Se utilizan pantallas vibradoras o rotatorias para separar las fracciones por tamaño. Para separar los materiales pesados de los ligeros se usan pantallas de aire o de balística.

La reducción de volumen por compactación se lleva a cabo sobre diferentes fracciones de residuos, de manera particular papel, cartón, latas y plásticos. Muchos vehículos de basuras compactan los residuos recogidos desde densidades de casi 100 hasta 300 kg/m3, o una reducción de volumen de tres. Es muy común el empacado de fracciones concretas de residuos reciclables, por ejemplo, papel.

Oficinas

Residuos voluminosos

Residuos de jardín

Gomas Cartón y papel Residuos domésticos

Plásticos

Vidrio coloreado

Vidrio incoloro

Figura 4: Esquema de los centros públicos de recogida

ALMACENAMIENTO Y TRANSPORTE DE LOS RSU

Los tipos y tamaños de los contenedores utilizados para el almacenamiento de RSU van desde pequeñas bolsas de plástico o de papel con capacidad de 25 litros hasta contenedores más grandes con capacidad de hasta 40.000 l. El tipo de almacenamiento utilizado depende del sistema de recogida, que puede ser:• Recogida en las puertas.• Recogida periódica en aceras.• Centros cívicos de recogida.• Empresas de transporte para la recogida no periódica de artículos

voluminosos.• Contenedores de comunidad para reciclaje.• Camiones aspiradores.

Estaciones de transferencia

Los costos de transporte pueden ser elevados si la distancia a recorrer es muy larga hasta el lugar de tratamiento. En estos casos se utiliza una estación de transferencia situada entre el origen de los residuos y el destino final. Todos los vehículos con capacidad de hasta las 15 toneladas pueden depositar sus residuos en las estaciones de transferencia y luego cargados en grandes contenedores con mayor capacidad. Los objetivos de una estación de transferencia son:

• Reducción en los gastos del transporte.• Reducir la circulación de vehículos pequeños en el lugar de tratamiento de los

residuos.• Reducir los gastos del personal debidos a las esperas por los vehículos en tránsito.

Sistema de recogida

Todas las zonas urbanas poseen sistemas de recogida, sean éstos simples o sofisticados. Las zonas urbanas están en continua evolución y los sistemas de recogidas se vuelven cada día más eficientes, excepción hecha de las grandes ciudades (por ejemplo, México) o del mundo en desarrollo, donde los sistemas de recogida y tratamiento no son capaces de seguir el crecimiento de la población. La integración de los sistemas de rutas necesita información sobre:

• El área servida• Tipos y pesos/volúmenes de residuos generados• Presencia o ausencia de instalaciones para la recuperación de materiales• Presencia o ausencia de estaciones de transferencia• Sistemas de tratamiento: vertederos, digestión anaerobia, compostaje,

incineración, etc.• Limitaciones ambientales• Limitaciones económicas• Flota de vehículos, tamaño y calidad

Hoy en día con la ayuda del CAD (diseño asistido por ordenador) y las hojas de cálculo es posible examinar muchas rutas de recogida alternativas e identificar las más aptas según los recursos disponibles. Con los modernos vehículos de recogida, es posible cubrir las rutas con un único operador.

TRATAMIENTO DE LOS RSU

Las diversas tecnologías de tratamiento y evacuación definitiva de los RSU incluyen:• Minimización de los residuos• Reutilización y reciclado• Tratamiento biológico• Tratamiento térmico• Evacuación a vertedero

MINIMIZACION DE LOS RSU

La minimización de los residuos referida a RSU significa reducir la cantidad generada en origen. Estas son algunas de las fuentes:• Unidades de fabricación de productos alimenticios y domésticos• Unidades de fabricación para productos comerciales• Comercios• Viviendas• Oficinas, propiedades comerciales e instituciones

Por ejemplo, en las viviendas, se puede minimizar las basuras alimenticias. En las casas, oficinas u otras instituciones, el papel se puede imprimir (o fotocopiar) en ambas caras, los consumidores pueden comprar productos con menos embalajes, etc.

REUTILIZACIÓN Y RECICLAJE DE FRACCIONES DE RSU

La legislación está promocionando la innovación y los cambios en el proceso de reciclaje. Por ejemplo, en California, la norma AB939 (1993) exige que el 50% de RSU sea desviado del vertedero para el año 2002. En Europa la directiva de embalaje propuesta (1992) exige que en un plazo de 10 años de implementación, se recupere el 90% de embalaje y por lo menos el 60% de éste se recicle.Latas de aluminio. En Davis, California, se recicla actualmente el 85% de las latas de aluminio y este porcentaje va en continuo aumento. A nivel internacional, el reciclaje de este componente es muy provechoso, y es así por el aspecto económico. Simplemente, es más costoso importar el aluminio en bruto (a los Estados Unidos) que reciclarlo. Las latas de aluminio constituyen casi el 1% de todos los residuos domésticos.Papel y cartón. A nivel internacional, el papel y el cartón forman el 35% de los RSU. El reciclaje de estos elementos ha sido lento, incluso en algunos países de la UE. En Dinamarca es donde este tipo de reciclaje está teniendo mucho éxito. Por ejemplo, todos los cartones corrugados se hacen hoy día de papel reciclado. Al igual que para el aluminio, también aquí se tiene en cuenta el factor económico. En efecto, para muchos países resulta más económico utilizar madera pura para el papel, que emprender el reciclaje del mismo. Una parte del papel y cartón reciclado se usa como tablero de fibras. Algunos países de la costa oeste de EE UU envían parte de su papel y cartón recuperado a países como Taiwan, donde la madera es muy escasa.

Vidrio. Desde hace muchos años se recicla el vidrio. Todas las botellas de leche, cerveza, refrescos, etc., una vez vacías se pueden devolver para ser recicladas y recuperadas. Actualmente el reciclaje del vidrio está despertando gran interés. Por ejemplo, en Dinamarca, las botellas de cerveza se reciclan unas 35 veces. El mayor problema de este tipo de reciclaje es la proliferación de colores. Sin embargo, existen muchas ventajas evidentes en el reciclaje de vidrio ya que representa entre un 5 y un 10% de la masa de residuos. Idealmente se puede reutilizar el vidrio. Si no, se puede triturar y utilizarse para producir nuevo vidrio, ahorrando así energía.

Plásticos. Los plásticos son en su mayoría no biodegradables y muy poco deseables en los vertederos. Sin embargo gracias a su gran potencia calorífica son muy apreciados en las plantas de incineración. El porcentaje de plásticos en el total de RSU es de un 5 a un 15%. El plástico es potencialmente reutilizable en otras formas y esto se ha aplicado en varios países, por ejemplo, en los bancos de los parques, en marcadores de los bordes de carreteras, etc. El potencial es el de transformar el plástico en otras formas. Hasta ahora, sólo se recicla el 5% de los plásticos, que se transforman en recipientes.

Residuos de jardín. Los residuos de jardín se pueden triturar y reutilizar como enmienda del suelo, abono u otros usos agrícolas. El compostaje ha tenido una historia muy variable de éxitos, pero hoy día los problemas con los malos olores, los metales pesados y de agentes patógenos, se pueden resolver con tecnologías. Lo fundamental es que los residuos de jardín no deben ira a vertedero. Si no van a compostaje, la fracción de madera tiene un buen poder calorífico para las plantas de incineración.

Fracciones de alimentos orgánicos. Este componente aparece en un 10% en los EE UU, en un 35% en Europa y Australia y a veces un 50% o más en los países en desarrollo. Las cuatro opciones para este tipo de residuo son las siguientes:• Compostaje• Digestión anaerobia• Reutilizado para alimentar a los animales• Incineración

Componentes diversos de RSU. Elementos como los residuos de aceite, baterías de los coches, maderas, ordenadores, televisores, neveras, ropa, etc., son todos reciclables, y en el caso de aceites y baterías el negocio tiene éxito. Los aparatos eléctricos y electrónicos están recibiendo una atención especial por los fabricantes y se trata de un área con potencial de crecimiento. El papel, el cartón y el vidrio constituyen el 93% de todo el material reciclable.

TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE LOS RSU

Para el tratamiento biológico de RSU existen al menos tres opciones:

• Aerobio o compostaje• Anaerobio o biogás• Combinación de aerobio y anaerobio

Tradicionalmente, la práctica para el compostaje consistía en utilizar la mayoría de RSU biodegradable de un grupo de materiales no separados. Se utilizan componentes distintos de los alimenticios, y como tales aparecían contaminantes como los metales pesados. Esto se debía a la presencia de papel degradado, cartón y de otros productos domésticos degradables. La práctica actual para el compostaje, consiste en utilizar sólo la fracción alimentaria de RSU separada en origen, y con ello se reduce la presencia de metales pesados. La producción de biogás de las fracciones de comida de RSU está despertando gran interés, y de hecho la primera planta de biogás a gran escala se construyó en 1992, en Helsingore, Dinamarca. Los sistemas combinado aerobios y anaerobios que utilizan las fracciones orgánicas están siendo investigadas intensamente en Dinamarca, Holanda, Italia y Estados Unidos, etc.

Compostaje

El compostaje es un proceso aerobio en que los microorganismos, en medio oxigenado, descomponen los residuos orgánicos alimenticios:

4322aerobias bacterias

2 SO NH OH CO nuevas células O orgánica Materia

Los nutrientes inorgánicos esenciales son nitrógeno, fósforo, azufre, potasio, magnesio, calcio y sodio. Los nutrientes aparecen normalmente si se utilizan las mezclas correctas de residuos. El producto final compost consta de minerales y humus (material orgánico complejo).

Requisitos para el proceso

Los parámetros del proceso son los siguientes:

Temperatura Contenido de humedad Oxígeno Relación C/N pH Composición bioquímica y textura

Temperatura. El proceso de compostaje es exotérmico y sufre una serie de variaciones de temperatura durante su desarrollo:

• Psicrófilo: 15 a 20 °C• Mesófilo: 25 a 35 °C• Termófilo: 50 a 60 °C

Se han obtenido mejores resultados cuando se llega a la fase termófila en los primeros días y el compuesto se mantiene a esta temperatura. Las temperaturas superiores al intervalo termófilo óptimo inhiben la actividad biológica pero también mejoran las condiciones higiénicas del compost. Si el compost se expone a temperaturas >55 °C durante dos semanas, se logra matar a los patógenos, y lo mismo ocurre con una temperatura de >70 °C durante una hora.

Contenido de humedad. Para la actividad biológica se necesita agua, y aquella a su vez produce agua. Por debajo del 20% de humedad, cesa la biodegradación. El contenido de humedad óptimo es del 50 al 60%, por debajo de la cual disminuye la actividad metabólica. Por encima del 50 o 60%, el agua llena los vacíos que existen entre las partículas, hay una inhibición del acceso del oxígeno y se produce una disminución de temperatura, condiciones anaerobias y formación de malos olores. Si el contenido de humedad disminuye, entonces habrá que añadir más agua.

Oxígeno. Si la cantidad de oxígeno es inferior al 10% en volumen, el compostaje se inhibe. Los niveles óptimos de oxígeno son del 15 al 20%. El oxígeno es esencial para la descomposición aerobia, aunque también puede haber descomposición anaerobia con bajos niveles de oxígeno. Esta última es maloliente, y el proceso de biodegradación es más lento. Para mantener el nivel de oxígeno suficiente, se practican la mezcla y la ventilación del compost.

Relación C/N. La relación C/N es una medida de las condiciones bioquímicas óptimas y ésta se da en una relación C/N de 30. Esto asegura la cantidad adecuada de nitrógeno para la síntesis de las células y el carbono como fuente de energía. Esta cantidad no es tan elevada como para que el N se vuelva NH3. El compostaje tiene lugar hasta una relación C/N de 20. Si la relación C/N es más de 30 esto significa que no hay suficiente nitrógeno para formar las células microbianas; esto hace que los microorganismos deban pasar por ciclos adicionales de consumo de carbono, síntesis de las células, descomposición, etc., y esto ralentiza la formación del compost. La Tabla 7 muestra la relación C/N en las diferentes fracciones de RSU.

pH. El intervalo óptimo de pH va de 6 a 8. Durante los primeros días, el pH se reduce hasta 5 a causa de la formación de ácidos orgánicos. Luego se eleva el pH porque estos ácidos se consumen en la fase termofílica. La anaerobiosis se produce a pH menor de 4.5.

Tabla 7: Relación carbono/nitrógeno en algunos materiales residuales

Material% nitrógeno

(seco)Relación C/N

Restos de pescadoEstiércolRestos de la cocinaAlgas marinasPaja de trigoSerrín trituradoSerrín enteroResiduos de comidaBasura en conjuntoMaderaPapelHierba cortadaHierbasHojasRestos de frutaLodos de aguas residuales: Activados Digeridos

6,5-102,152,0

1,920,320,250,11

2,0-3,00,5-1,4

0,070,22,22,0

0,5-1,01,5

5,61,9

--14-125-119-1

128-1200-1510-115-1

30/80-1700-1170-120-119-1

40/80-135-1

6-116-1

Composición bioquímica y textura. La composición del residuo influye en el proceso. Algunos materiales son extremadamente biodegradables, como las plantas, estiércol, lodos de aguas residuales primarias y residuos alimenticios. Pero existen materiales con un grado de biodegrabilidad muy lento, como la paja, la madera, las hojas, los residuos de jardín y el papel, con contenidos de lignina elevados. La textura también influye en el proceso, en lo que se refiere a las diversas áreas superficiales como hábitat para los microorganismos y por su capacidad para retener humedad u oxígeno.

Sistemas de compostaje

• Hileras volteadas tradicionales• Pila estática aireada• Compostaje en recipientes cerrados

Hileras volteadas tradicionales. Después de que se separan los fracciones no biodegradables y/o de biodegrabilidad lenta, los RSU se agrupan en filas o hileras casi triangulares sobre superficies duras. La altura de la pila va desde 1 hasta 2 m y la anchura de la base es de unos 3 o 4 m. Las hileras se pueden desarrollar tanto en el exterior como en locales cubiertos. Es necesario remover continuamente la pila para oxigenar todo el material. El desarrollo total se suele lograr en más de tres meses, después de los cuales se deja el compost curándose durante 12 meses.

Pila estática aireada. Los RSU se agrupan en pilas de 1 a 2 m de altura, de 3 a 4 m de anchura y de 20 m de longitud y se ponen sobre suelos con sistemas de ventilación por tubos. Para reducir los olores se cubre el compost con un estabilizador. La pila se airea mediante tubos perforados que echan aire a intervalos regulares. El sistema de ventilación se activa mediante sondas de temperatura. La descomposición tiene lugar después de 4 a 6 semanas frente a las 12 semanas del sistema anterior. Este proceso posee grandes ventajas de control de material.

Compostaje en recipientes cerrados. Este método se realiza en diferentes recipientes (reactores):• Reactores horizontales de flujo en pistón• Reactores verticales de flujo continuo• Tambores giratorios

En el reactor horizontal de flujo en pistón (análogo a los sistemas de aguas residuales de lodos activados), se alimenta una masa de residuos a través de un “túnel” continuamente aireado. En los reactores verticales de flujo continuo el olor se mantiene dentro de los recipientes. Se han encontrado dificultades con la compactación del compost en el fondo del reactor. En el tambor giratorio, el residuo se alimenta durante un período de retención de 4 a 6 horas, tras el cual se airea y homogeneiza. El producto de compost bruto está liso para la ventilación aerobia en hileras o en pilas estáticas.

Aspectos ambientales del compostaje

Los parámetros ambientales más importantes en la formación de compost son:

• Metales pesados• Olores • Esterilización• Contaminantes inerte

Metales pesados. La presencia de metales pesados en el compost ha causado impacto en el público, lo que ha llevado a disminuir la aceptación del producto compost. Los metales incluyen el mercurio, el cadmio, el cobre y el zinc. Estos metales se encuentran sobre todo en los RSU como baterías, pinturas, plásticos, papeles, etc. El cobre y el zinc son los menos dañinos ya que son elementos trazas esenciales que se suelen encontrar en exceso. El cadmio, el cromo y el mercurio los toman las plantas y pueden entrar en las cadenas alimenticias. Estos son altamente tóxicos y sus fuentes incluyen baterías, pieles y plásticos. El compostaje de una fracción alimentaria separada en origen produce un compost aceptable en las concentraciones de metales pesados.

Olores. Los olores son comunes en las plantas de compostaje, pero aún más en los sistemas no aireados. Los sistemas de compostaje cerrados y las pilas estáticas aireadas deben manejarse para lograr una disminución de los niveles de olores. El aire de la ventilación del compost se suele tratar en biofiltros. En los sistemas externos, para reducir el olor hay que tapar la hilera o la pila con un compost estabilizado.

Esterilización. La higienización completa del compost se logra a temperaturas termofílicas (55 a 60 °C) durante 2 a 3 semanas. También se puede conseguir a temperaturas más altas durante períodos más cortos, pero resulta menos completa y se han originado casos de patógenos revividos. No existe posibilidad de comprobar si se ha esterilizado el 100% del producto.

Contaminantes inertes. Es esencial una selección previa de los residuos si la cantidad de contaminantes del vidrio, del metal, de la goma y del papel parcialmente descompuesto va a ser insignificante.

TRATAMIENTO TERMICO: COMBUSTION/INCINERACION

La degradación térmica del material orgánico se puede llevar a cabo con o sin oxígeno. Si tiene lugar con un déficit de oxígeno (combustión parcial), parte de la energía almacenada en forma de energía química del material orgánico, quedará liberada como gases de combustión. Este proceso se denomina gasificación.La degradación térmica con exceso de oxígeno se denomina combustión. Cuando el combustible es un residuo, se denomina incineración. La incineración es oxidación química a temperaturas elevadas, cuando el material orgánico se transforma en energía (calor), gas de combustión y escorias. En principio, la incineración de residuos es parecida a la combustión de otros combustibles sólidos como carbón, madera, etc. En la práctica, los residuos se diferencian de los otros combustibles sólidos en el hecho de que no son homogéneos y poseen más agua que el carbón o la madera. En algunos casos este se resuelve transformando el residuo en pastillas (combustible derivado de residuos). Las pastillas se pueden usar en hornos que queman combustibles sólidos tradicionales, a menudo mezclados con carbón. También pueden almacenarse como el carbón u otros combustibles sólidos.Las plantas de incineración de residuos sólidos se basan en tecnologías especialmente desarrolladas para la incineración de residuos. En la mayoría de los casos, la incineración resulta más económica que la transformación de residuos en pastillas. Algunas compañías se han ocupado de desarrollar tecnologías para la incineración de residuos a nivel comercial.

Principios de diseño para incineradores de residuos

Los principios generales de la incineración de residuos son parecidos a los de la combustión de otros combustibles sólidos. Sin embargo, debido a las diferencias en el combustible, las plantas de incineración de residuos han modificado la disposición de sus implantaciones. Los segmentos más importantes de una planta de incineración son:

Descarga y almacenamiento de residuos. Tras el control de peso de los residuos entregados, normalmente en una báscula a la entrada, se descargan en un foso de almacenamiento. Es muy útil tener una zona pavimentada plana frente al foso, donde poder descargar y examinar los residuos entregados para una inspección in situ para control de calidad referido al origen y composición de los residuos. Los residuos voluminosos (muebles, etc.) es preferible, antes de todo, reducirlos en un triturador. La zona de recepción frente al foso debe tener capacidad para recibir un cierto número de camiones descargando al mismo tiempo. La capacidad del foso debe ser la suficiente como para estabilizar las variaciones en las entregas durante la semana de 7 días

Grúa. La grúa es un elemento clave en los incineradores de residuos. Además de la capacidad y las necesidades de potencia de reserva, es importante que la grúa pueda mover objetos (por ejemplo, neveras) que no son adecuadas para incineración

Tolva y sistema de alimentación. El diseño de la tolva debe permitir la formación de una columna elevada de residuos sin que se bloquee. La columna de residuos debería evitar la entrada del exceso de aire a las cámaras del incinerador. En la parte superior de la tolva, bajo el conducto de ventilación, debe existir un dispositivo de compuerta que se pueda cerrar en caso de fuego, durante el arranque o la parada del incinerador y debe disponer de un pistón para mover los residuos. Parrillas. Para una combustión satisfactoria es necesario un diseño apropiado de las parrillas. Las parrillas empujan los residuos y los remueven de manera que se asegure un contacto óptimo de los residuos con los gases en combustión. Sin embargo, el movimiento no debe ser tan rápido como para que se produzca un exceso de polvo o para que los residuos en ignición se apaguen. Las parrillas deben estar divididas al menos en tres secciones con sistemas individuales de suministro de aire para la regulación de la combustión de cada fase.

Horno. Se puede dividir el horno en dos partes: la cámara de combustión primaria y la cámara de combustión secundaria. La cámara de combustión primaria normalmente se diseña con una capacidad de 0,5 a 0,7 GJ/m3 h. La cámara de combustión secundaria se diseña para una retención de gas apropiada. Como ejemplo, las directrices danesas sobre la incineración de residuos especifican dos segundos de tiempo de retención y un número Reynolds >60.000 para asegurar una buena mezcla de residuos y aire.

Suministro de aire. El aire de combustión se divide en aire primario y secundario. El aire primario se inyecta desde la parte baja de la parrilla, con control para cada sección de la parrilla. Si el incinerador se ha construido para residuos con un alto contenido de agua, es normal que el aire inyectado a la primera parrilla sea precalentado. El aire secundario se inyecta en la parte superior del horno antes de la segunda cámara de combustión. La relación entre el aire secundario y el aire primario depende de la composición de los residuos. Si hay un alto contenido de hidrocarburos fugaces, como puede ocurrir con los plásticos, aumenta la necesidad de aire secundario.

Sistema de caldera. La energía originada en los incineradores puede utilizarse en calderas que se encuentran detrás de la segunda cámara de combustión. La elección depende de lo que se considere más viable para la ubicación concreta. Puede producirse vapor para generación de electricidad o agua caliente para calefacción urbana.

Eliminación de escoria y cenizas. Los residuos que se encuentran en el fondo de la parrilla (escorias o cenizas) se eliminan continuamente sin permitir la entrada de aire falso. Otro requisito es que la apertura para las escorias debe ser mayor que en la tolva con el fin de asegurar que los objetos de grandes dimensiones que no sean combustibles y que hayan pasado por el horno se puedan eliminar. La solución suele ser una trampa que consiste en una cámara con agua bajo la salida de su parrilla y un pistón en el fondo de la cámara de agua para eliminar las escorias y llevarlas hasta una faja transportadora fuera del horno.

El proceso de combustión en los incineradores de residuos

En principio, la incineración de residuos se parece a la combustión de otros combustibles sólidos. El proceso de combustión puede dividirse en tres fases:

• Secado• Pirólisis de gas y combustión de gas• Combustión de residuos de carbono

La fase de secado tiene lugar en la primera parte de la parrilla. Una vez que los residuos se hayan secado y calentado, se produce la gasificación. Aquí se liberan algunos hidrocarburos que se evaporan fácilmente y otros con bajas temperaturas de combustión se queman justo por encima de los residuos. Otros escapan a la cámara de combustión secundaria donde tiene lugar la combustión a temperaturas más elevadas, 950 a 1.050 °C. El residuo sólido, compuesto sobre todo por cenizas y carbono, se quema en la tercera parrilla como combustión de carbono casi puro. Si se opera con pequeñas cantidades de aire de acceso (3 a 6%) en la fase de secado se reduce la generación de NOx.

Residuos como combustibles para incineración

A veces se comparan los residuos con el carbón y la madera como fuente combustible. Sin embargo, a causa de la heterogeneidad de los residuos, es casi imposible recoger muestras representativas para un ensayo calorimétrico. Además, la composición de los residuos varía durante el año e incluso durante la semana. La caracterización de los residuos como combustible se puede realizar a través del tratamiento de una muestra de RSU en una planta de incineración existente. Esto requiere la presencia de una planta a una distancia razonable y de una muestra representativa lo suficientemente grande para pasar un ensayo de 4 a 5 horas de duración. La otra alternativa consiste en caracterizar los residuos según el contenido de los diferentes materiales, estimando la potencia calorífica de cada fracción y luego calculando la potencia calorífica promedio.

Emisión de aire y limpieza de gases de combustión

El proceso de combustión romperá los compuestos orgánicos complejos de los residuos en compuestos más simples y consecuentemente creará nuevos compuestos. Muchos de estos compuestos estarán presentes en el gas de combustión. El carbono, el hidrógeno y el azufre se convertirán en CO2, H2O y SO2. El nitrógeno se convertirá en N2 y en NOx. El cloro se transformará en HCl y también puede convertirse en cloruros orgánicos complejos. Las sustancias inorgánicas se oxidarán y escaparán en forma de partículas en las cenizas o como vapor en el gas de combustión.

Cenizas volantes y de fondo

Antes de que se introdujeran los modernos sistemas de depuración de gases de combustión, los únicos residuos disponibles de la incineración eran las cenizas volantes y las de fondo (escoria). La mayor parte del material incombustible acaba entre las cenizas de fondo. Están compuestas por materiales incombustibles del tipo de botellas, latas, etc., y de la fracción de cenizas de los combustibles como papel, plástico, madera, etc. Una pequeña parte de las cenizas termina como cenizas volantes. Una tonelada de residuos en una mezcla de RSU domésticos, comerciales e industriales produce una cantidad de unos 20 kg de cenizas de fondo y 30 a 40 kg de cenizas volantes. Si los residuos contienen contaminantes como metales pesados que no se pueden destruir por la incineración, normalmente se encontrarán sobre todo en el fondo y en las volantes. Como ejemplo se sabe que el plomo tiende a concentrarse en el fondo y el cadmio en las cenizas volantes. Los metales pesados de fondo no son propensos a lixiviar mientras que sí lo parecen más lo de cenizas volantes. En muchos países europeos se utilizan las cenizas de fondo en la construcción de carreteras. Desde 1990, casi la totalidad de las cenizas de fondo de Dinamarca tienen un uso beneficioso. Esto se debe al alto impuesto que se paga por tonelada de residuos descargados a vertedero. Ya que las cenizas volantes presentan mayor lixiviación que las de fondo, sólo se descargan a vertederos seguros.

VERTIDO DE RSU

El método más tradicional de eliminación de RSU siempre fue el vertido. Durante las dos últimas décadas se ha modificado la práctica desde el simple “volcado de los residuos” al uso de vertederos controlados (bien organizados). Las prácticas modernas de vertido incluyen programas de seguimiento de los residuos entrantes, para gases, para lixiviado, etc., con el fin de controlar la contaminación del entorno circundante, especialmente las aguas subterráneas, las superficiales y de la atmósfera.

El lixiviado es el líquido acuoso que se filtra en un vertedero. Se produce por las infiltraciones de lluvia y de las fracciones húmedas del RSU. Puesto que permanece durante mucho tiempo en el vertedero, en un ambiente principalmente anaerobio, se contamina con metales orgánicos y pesados y como tal resulta altamente tóxico. Es importante que en la gestión del vertedero no se permita la entrada de lixiviado a las aguas superficiales o subterráneas, sino que se debe recoger y tratar en una planta depuradora de aguas residuales convencional.El gas de vertedero se produce debido a la degradación anaerobia de los residuos orgánicos biodegradables. El gas que se origina contiene normalmente 60% de metano y 40% de dióxido de carbono. El gas de vertedero, debido a su alto contenido en metano es un explosivo potencial y, por lo tanto, necesita estar sometido a un control. Si no se utiliza algún medio de control (extracción) del gas, éste puede migrar fuera del vertedero y causar problemas el entorno circundante.

En líneas generales un esquema de las operaciones y procesos en un vertedero son:

Diseño de un vertedero• Planificación de la cimentación• Diseño del revestimiento• Recogida del lixiviado y del gas• Diseño del drenaje• Diseño de la cobertura• Recogida de residuos líquidos, etc.• Diseño de la clausura

Operaciones de un vertedero• Inventario de los residuos, cargas, tipos, etc.• Disposición de las celdas• Celdas para residuos peligrosos• Celdas para residuos no peligros

Reacciones bioquímicas en un vertedero• Ritmo de descomposición biológica• Biodegradable lentamente• Biodegradable rápidamente• No biodegradable

Gestión del lixiviado• Recogida • Tratamiento • Control• Reutilización

Gestión del gas de vertedero• Control• Recogida• Combustión de seguridad o para utilización• Cantidad y calidad

Control ambiental• Control de la calidad del aire y de los malos olores• CH4, H2S, COV, etc.• Control de las aguas del fondo• Plagas y desperdicios• Tráfico

Tipo de vertederos

En cuanto concierne a la ingeniería de los vertederos, son de dos tipos:

• Vertederos de atenuación y dispersión• Verederos de contención

Los vertederos de atenuación y dispersión eran las formas de vertido tradicional. Los mecanismos de atenuación eran la dilución y dispersión a través de poros y de microfisuras hacia las zonas saturadas subyacente. No era posible controlar y rastrear los contaminantes del lixiviado, y en algunas zonas el transporte del lixiviado era demasiado rápido, lo que provocaba que el lixiviado muy poco diluido llegara a las aguas superficiales y subterráneas. Por lo que se refiere a la directiva, este tipo de vertedero aún es apto sobre la base de K para residuos inertes, aunque no se satisfacen los requisitos para el control ambiental.

Todos los vertederos modernos son de contención. Aquí los residuos, su lixiviación y el gas se aíslan del ambiente. La contención se logra tanto por revestimiento con fondo de arcilla o sintético o bien por una combinación de ambos. Se dispone de instalaciones para la recogida de gas y su eliminación y, además, existe un control periódico. Los vertederos de contención se suponen “sin filtraciones”.

GESTION INTEGRAL DE LOS RESIDUOS

La gestión integral de residuos utiliza una variedad de tecnología para tratar y deshacerse de sus residuos.

Desde una valoración cualitativa, la minimización de los residuos debe aparecer en primer lugar. Sin embargo, actualmente no es posible minimizar hasta cero. En el período de intervención, el programa ideal debería contener las siguientes prioridades:

1. Minimizar todas las fracciones de los componentes de los residuos.2. Reciclar todo lo posible de papel, cartón, vidrio, metales no ferrosos, y

productos textiles.3. Reutilizar plásticos, metales ferrosos y vidrio.4. Convertir a biogás o compost las fracciones alimenticias de los RSU.5. Incinerar sólo los plásticos o alimentos restantes.6. Evacuar a vertedero sólo el 20% restante.