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El reciclaje es la solución (página 3)




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Aunque los usos sugeridos para un sitio después de haber concluido un relleno sanitario son casi siempre los de áreas verdes (parques, canchas deportivas, estacionamientos, jardines botánicos, aeropuertos, etc.), se debe tomar en cuenta que la presencia de CO en el suelo impide que muchas plantas sobrevivan, ya que éste, al desplazar el oxígeno del aire, dificulta la respiración de las raíces.

La observación de diversos sitios de relleno terminados permitió concluir que las plantas tienen dificultades para crecer, incluso después de años de sembradas y que las colocadas directamente sobre las capas de basura, murieron. También se notó que las raíces se desarrollan normalmente en la capa de tierra, pero se alejan de la basura, especialmente si ésta se compactó.

Las escasas investigaciones realizadas en este sentido, señalan que la Anhilantus altisima es una de las especies mas resistentes para sitios de rellenos terminados. Otros estudios recomiendan colocar una película plástica de 300 micras de espesor y sobre ella una capa de tierra no menor de 1 metro también de espesor. Sobre la capa de tierra se pueden sembrar gramíneas u otras especies cuyas raíces no sean muy profundas.

2.4.1.6 Ventajas y desventajas

Algunas de las principales ventajas de éste método son las siguientes:

- Si se consigue un terreno a bajo costo, es el más económico para la disposición final de los desechos sólidos.

- La inversión inicial es baja comparada con otros métodos de disposición.

- Es un método completo de disposición final; es decir, no deja residuo.

- Se puede poner en operación en corto tiempo.

- Recibe todo tipo de desechos sólidos, con lo cual se elimina la necesidad de colecciones separadas.

- Es flexible, ya que puede disponer cantidades mayores o menores de basura con poco personal o equipo adicional.

Sin embargo, también existen algunas desventajas:

- En áreas muy pobladas, el terreno apropiado puede no estar dentro de distancias costeables para el transporte.

- Si no se opera adecuadamente se puede convertir en un tiradero a cielo abierto.

- La ubicación del relleno en áreas residenciales puede tener fuerte oposición pública.

- Un relleno terminado tendrá asentamientos y requerirá mantenimiento periódico.

- Las construcciones permisibles sobre el relleno son especiales y muy limitadas debido a los gases y asentamientos.

2.4.1.7 Conclusión

Actualmente, el relleno sanitario sigue siendo una opción de disposición final de residuos sólidos en países desarrollados como Francia, Japón, Suecia, Alemania y Estados Unidos, ante la necesidad de disponer una fracción de los residuos sólidos no aprovechados en los procesos de reciclamiento y tratamiento. Por el contrario, en el caso de América Latina, la situación es muy diferente puesto que la mayoría de estos países tenemos un importante rezago en la aplicación de sistemas alternativos de tratamiento. Por esto, el relleno sanitario representa en el mediano plazo una opción económica, principalmente para aquellos países que cuentan con grandes extensiones de tierra.

El relleno sanitario no requiere de técnicas sofisticadas ni inversiones elevadas y es posible conjugarlo con el reciclaje y el composteo para que resulte adecuado a las condiciones de países en vías de desarrollo. Además, puede considerarse como el eje de un manejo racional de los residuos sólidos urbanos siempre y cuando cumpla con una serie de criterios que aseguren la preservación del medio ambiente, no provoque daños en la salud y conserve la calidad de vida de las poblaciones humanas cercanas.

Como resultado de un balance entre las ventajas y desventajas que tiene el relleno sanitario puede concluirse que es la opción más accesible para el manejo de residuos en las condiciones actuales de nuestro país.

Sin embargo, es necesario tener muy presente que para que un relleno disminuya los efectos negativos al ambiente y la salud de la comunidad, debe contar con una selección apropiada, un diseño técnico, mantener las condiciones de operación acordes con su diseño, contar con la maquinaria e infraestructura adecuadas, etc., por lo que el cumplimiento de estos requisitos requiere de una buena administración y la sensibilización y cooperación de la comunidad.

2.4.2 Incineración

Grandes volúmenes de residuos sólidos se generan diariamente en nuestras ciudades, lo que constituye un serio problema para la sociedad y el medio ambiente. Por esta razón, desde fines del siglo XIX, ha existido un gran interés por reducir el volumen de los desechos urbanos generados y buscar procesos alternativos al vertido directo en espacios abiertos.

La incineración es una de las alternativas de importancia creciente en la eliminación de los residuos sólidos urbanos, ya que permite disminuir su volumen hasta en un 90%, aunque genera algunos subproductos gaseosos que, de no manejarse adecuadamente, pueden causar la contaminación del ambiente.

2.4.2.1 Definición

La incineración se define como un proceso térmico que conduce a la reducción en peso y volumen de los residuos sólidos mediante la combustión controlada en presencia de oxígeno.

2.4.2.2 Antecedentes

La incineración de los desechos sólidos urbanos es una práctica muy antigua. El primer incinerador diseñado para el tratamiento de los residuos sólidos de recolección municipal fue construido por Alfred Fryer en 1874 en Nottingham, Inglaterra. Este dispositivo tenía un sistema de operación manual para atizar el fuego en los hornos. Doce años después se construyó la primera planta industrial en Hamburgo, Alemania, mejorando el diseño inglés al introducir aire forzado y precalentado. No fue sino hasta 1895 que en los Estados Unidos de América se desarrolló el primer horno incinerador y el primero construido en Montreal, Canadá aparece hasta 1906.

Desde principios del siglo pasado, este proceso fue utilizado cada vez más en el tratamiento de los desechos sólidos urbanos, principalmente los residuos peligrosos, y al final de los 20´s, Inglaterra disponía de por lo menos 200 plantas incineradoras, en otros países de Europa había otras 100 y en los Estados Unidos de América operaban alrededor de 200 plantas más.

En los 50´s se inició la automatización de los incineradores de residuos sólidos urbanos, haciendo mas eficiente el proceso. En los últimos años se ha incrementado el número de plantas incineradoras, privilegiándose las tecnologías que consideran la recuperación de energía, particularmente en los países con escasez de energéticos.

2.4.2.3 Objetivos

El objetivo principal de la incineración es convertir la basura urbana en un material no peligroso, estable tanto química como microbiológicamente y con un peso y volumen menor. Todo esto, logrado en corto tiempo dentro de una instalación de dimensiones tan reducidas como sea posible. Un segundo objetivo de la incineración es obtener energía derivada del uso de basura urbana como combustible. Aunque este es solo un medio para amortizar los gastos de operación y evitar una pérdida de energía. Durante varias décadas, disminuyó el interés en esta posibilidad, debido a la disponibilidad de combustibles fósiles a bajo costo (principios del siglo XX). Sin embargo, resurgió a principios de los setenta por los fuertes incrementos en los precios del petróleo, aunque volvió a decaer a mediados de los ochenta nuevamente a causa del desplome en los precios de este recurso no renovable.

2.4.2.4 Uso a nivel mundial

El proceso de incineración de los residuos sólidos urbanos fue utilizado inicialmente en la Gran Bretaña, extendiéndose su aplicación a otros países europeos como Alemania, Francia, España, etc., así como a los Estados Unidos de América, Canadá y Japón. Datos presentados por la International Solid Waste Association (ISWA) en su VI Congreso realizado en Madrid, España, en junio de 1992, indican que es en Japón donde existe el mayor número de plantas incineradoras, con 1893; le sigue Francia con 170; los Estados Unidos de América con 168; Italia con 94; Alemania con 47; Dinamarca, 38; Gran Bretaña, 34; Suecia y España 23 y 22 respectivamente; Canadá, 17; Holanda 12 y Hungría 1.

En Suecia, Dinamarca y Japón se incineran aproximadamente el 60% de los residuos sólidos municipales y sólo en los dos primeros países se recupera el 100% de la energía generada durante el proceso; en Japón, muy pocas plantas aprovechan el calor generado por la combustión de los residuos sólidos. A excepción de Holanda, Francia e Italia, donde se utiliza alrededor del 50% de la energía liberada, en los otros países con incineradores, es muy bajo o nulo el aprovechamiento del calor generado.

2.4.2.5 Situación en México

Por lo que respecta a nuestro país, a la fecha no funciona ninguna planta incineradora de desechos sólidos municipales. Aún cuando hace algunos años existió el interés por instalar un incinerador móvil de gran capacidad en la frontera con los Estados Unidos de América para el que se invirtieron entre 10 y 12 millones de dólares, nunca se obtuvo el permiso para su funcionamiento y se paró la construcción. El Departamento del Distrito Federal instaló hace varios años una planta incineradora en la Ciudad de México que sólo se ha utilizado con fines experimentales. Sin embargo, existen en nuestro país incineradores rotatorios pequeños entre los que podemos citar el de la corporación CIBA-GEIGY, una compañía farmacéutica que lo utiliza para la incineración de los residuos peligrosos generados en sus laboratorios; este es uno de los más modernos pues se opera a través de un sistema computarizado. Dicho incinerador es el resultado de tecnología suiza y mexicana desarrollada en la UNAM.

2.4.2.6 Costos de Instalación y funcionamiento

La instalación de una planta de incineración de desechos municipales implica casi siempre un elevado costo de inversión.

El costo de inversión de una planta grande de incineración de residuos sólidos municipales que procese 320,000 toneladas de estos residuos al año es de alrededor de 142 millones de dólares y el costo de tratamiento por tonelada de residuos es alrededor de 60 dólares.

Para una instalación mediana que procese 150,000 toneladas/año el costo de inversión es de alrededor de 88 millones de dólares, con un costo de funcionamiento de 70 dólares por tonelada de residuos.

En una instalación pequeña de 90,000 toneladas/año de residuos, el costo de inversión aproximado será de 53 millones de dólares, con un costo de funcionamiento de 80 dólares por tonelada tratada.

2.4.2.7 Ventajas y desventajas

Actualmente la incineración es uno de los métodos más utilizados en los países desarrollados para el control de los residuos sólidos municipales. Las ventajas y desventajas con relación al uso de este proceso se dan a conocer a continuación.

Algunas ventajas de éste método son las siguientes:

- Es casi completamente higiénica.

- La reducción de volumen es de 10 a 1, o aún más, proporción considerablemente mayor de lo que puede lograr cualquier otra forma de disposición. El peso de la basura convertida en ceniza seca, se reduce a cerca de 30% del peso original.

- El control que se puede lograr sobre el proceso es tal que se puede garantizar que sean mínimas las cantidades de materia orgánica en el residuo, de modo que el método permita la disposición de ceniza en sitios no apropiados para relleno sanitario convencional.

- Los problemas de polvos y volantes no están asociados con la disposición de cenizas.

- El espacio requerido para la disposición de ceniza es mucho menor que el que se necesitaría para un relleno sanitario.

- La planta de incineración es una instalación compacta dentro de un edificio bien proyectado que se ubica en el campo.

- Sus residuos están relativamente libres de molestias y se pueden usar como material de relleno.

- Con la incineración se puede tratar la basura directamente, sin necesidad de clasificarla o molerla previamente.

- El clima no afecta éste método.

- Puede ser flexible tanto en las horas como en las condiciones de operación.

- Ofrece la posibilidad de conseguir ingresos adicionales por la venta de productos colaterales (electricidad, vapor, agua caliente, metales, vidrios, otros).

A continuación se mencionan las desventajas:

- Requiere gran inversión de capital.

- Presenta altos costos de mantenimiento y funcionamiento.

- Presenta riesgos de contaminación ambiental (especialmente atmosférica) en caso de un mal funcionamiento.

- Su justificación depende de la situación estratégica de la instalación. Para que se obtengan ahorros en cuanto a la recolección se debe instalar la planta de incineración en la ciudad, pero ello puede ser caro y molesto. Su ubicación en las afueras reduce su atractivo.

- No es un método completo ya que deja el residuo de cenizas y hay que buscar un sitio donde disponerlo.

- El recurso humano necesario es relativamente bajo en cantidad, pero debe ser de la más alta calidad, por eso se elevan en gran medida los costos.

2.4.2.8 Conclusión

La principal ventaja del proceso es que reduce el volumen y el peso de los desechos sólidos hasta en un 90%. Sin embargo, entre las desventajas se tiene que es una tecnología muy costosa y en la que no se recuperan básicamente los costos de la inversión, además de que se generan emisiones contaminantes a la atmósfera que se acrecientan si existe una operación no adecuada del proceso. Aún cuando en el presente se cuente con equipos que tienen sistemas para un mayor control de las emisiones a la atmósfera, estos incrementan su costo hasta en un 20% con lo que resulta una tecnología casi inaccesible para países en vías de desarrollo.

2.4.3 Pirólisis

Una de las tecnologías alternativas para el manejo de los residuos sólidos urbanos y que ofrece prometedoras ventajas aunque aún se encuentra en proceso de desarrollo tecnológico es la pirólisis. Este es un proceso fisicoquímico complejo que desde hace algunos años se ha investigado en los países desarrollados, particularmente en los Estados Unidos de América, como una alternativa para reciclar indirectamente los residuos sólidos urbanos.

2.4.3.1 Definición

La pirólisis se define como un proceso fisicoquímico mediante el cual el material orgánico de los residuos sólidos se descompone por la acción del calor, en una atmósfera deficiente de oxígeno y se transforma en una mezcla líquida de hidrocarburos, gases combustibles, residuos secos de carbón y agua.

2.4.3.2 Antecedentes

Un paso importante hacia la aplicación de la pirólisis para la disposición final de los residuos sólidos urbanos fue el estudio realizado por E. R. Kaiser y S. B. Friedman en la Universidad de Nueva York en 1967, denominado "Pruebas exploratorias de laboratorio de la destilación destructiva de residuos orgánicos, y los prospectos para la gasificación completa de la materia orgánica". Para este estudio se utilizaron muestras homogéneas de materiales orgánicos encontrados en los residuos. El propósito del mismo fue determinar si los gases producidos podían ser utilizados como una fuente de combustible para generar vapor, lo cual permitiría que el sistema se mantuviera a sí mismo sin la adición de otro combustible. Los resultados fueron positivos, sugiriendo Kaiser y Friedman que el carbón producido por la pirólisis podía ser gasificado a través de la adición de oxígeno convirtiéndose en combustible y esto haría al sistema autosuficiente en energéticos. Estudios posteriores confirmaron esta hipótesis sustancialmente. Se observó que los productos de la pirólisis de los residuos sólidos orgánicos, gases, líquidos y sólidos, todos estos subproductos del proceso, representaban formas potenciales de energía, por lo que una vez iniciado éste podía ser autosuficiente.

La investigación realizada en 1970 por W. S. Sanner, C. Ortuglio y J. G. Walters del Departamento de Minas de los Estados Unidos de América, usando muestras más grandes de residuos sólidos urbanos y residuos industriales así como una planta diseñada para separar los subproductos, llegó a los siguientes resultados:

- Se demostró que una tonelada de residuos municipales se puede convertir a 70-192 kg. de residuos sólidos, 2-23 litros de alquitrán, 4-16 litros de aceite ligero, 367-503 litros de licor, 7-15 kg. de sulfato de amonio y 208-344 litros de gas. Se comprobó que los residuos de los desechos municipales tenían un alto valor como combustible y que la energía obtenida del gas generado durante la pirólisis de estos era más que suficiente para proveer el calor del proceso.

Posteriormente, J. Mc. Farland y colaboradores del National Environment Research Center (NERC) y V. L. Hammond de Batelle, Northwest de los E.U.A., investigaron la pirólisis de desechos sólidos municipales a escala piloto. Hammond desarrolló una planta pirolítica de residuos a escala piloto, con cuyos resultados diseñaría una planta para la ciudad de Kennewick con una capacidad de 100-200 toneladas por día utilizando el proceso de gasificación.

Como producto de la experimentación se llegó a la siguiente conclusión:

- La conversión de energía del proceso excedió el 80%.

- La reducción del volumen y peso de los residuos están en el orden de los de incineración (entre el 70 y 90 %)

- Las plantas de gasificación con capacidades mayores a 100 toneladas serían económicamente competitivas con otros métodos de disposición de residuos sólidos.

- El gas combustible obtenido en el proceso pudo ser generado en forma limpia para producir vapor o generar electricidad.

- La producción de vapor parece ser la aplicación más económica de la energía producida por el proceso de gasificación.

Los resultados de los estudios antes mencionados vislumbraron la utilidad del proceso de la pirólisis para el control de los desechos sólidos municipales y las ventajas con relación a otros procesos.

2.4.3.3 Objetivo

La pirólisis tiene como objetivo la disposición sanitaria y ecológica de los residuos sólidos urbanos, disminuyendo su volumen al ser transformados en materiales sólidos, líquidos y gaseosos con potencial de uso como energéticos o materias primas para diversos procesos industriales.

2.4.3.4 Descripción del proceso y tecnologías

La pirólisis se diferencia de la incineración porque el proceso de descomposición térmica de la materia orgánica se desarrolla en un ambiente con ausencia de oxígeno, mientras que la incineración requiere de este elemento para provocar la combustión de los componentes. Durante este proceso, la materia orgánica de poco valor se transforma en productos de alto contenido energético como el carbón, alquitrán, los gases de hidrógeno, nitrógeno, metano, etano, propano, butano, pentano, amoniaco, oxígeno, monóxido y bióxido de carbono que pueden ser utilizados como combustibles, además de aceites ligeros (mezclas de benceno, tolueno, xileno y otros), sales y metales reducidos que se pueden usar como materia prima en otros procesos (ver el cuadro 2.2). La proporción de la mezcla resultante de la pirólisis de los residuos sólidos, depende de las condiciones del proceso tales como la temperatura de operación, la velocidad del calentamiento y la composición de los desechos de alimentación.

CUADRO 2.2 SUBPRODUCTOS OBTENIDOS POR PIROLISIS

FRACCIÓN

COMPONENTE

LÍQUIDA

Metanol

Fenol

Acetona

Acetaldehído

ácido fórmico Metilfurfural

Etanol

Aceites ligeros

Otros

GASEOSA

Hidrógeno

Nitrógeno

Metano

Etano

Hidrocarburos C4-C7

Amoníaco

Oxígeno

Monóxido y dióxido de carbono

Otros

SÓLIDA

Carbón

Sales

Metales

Cenizas

FUENTE: SEDESOL, " Manual Técnico-Administrativo para el Servicio de Limpia Municipal", 2001.

Existen diversos diseños de plantas pirolíticas (escala piloto) para el tratamiento de los desechos sólidos urbanos. El componente principal de todos es el reactor pirolítico que consta de una retorta (cámara) calentada con gas, hermética y revestida con una chaqueta aislante. Esta retorta gira lentamente y tiene una pequeña inclinación en el sentido de alimentación hacia la descarga. Los residuos son alimentados a través de un sello que abre intermitentemente y son sometidos a temperaturas de 650 a 982° C en una atmósfera libre de oxígeno.

Los sistemas pirolíticos que se han desarrollado se agrupan en dos categorías: los que utilizan una pirólisis convencional y los que desarrollan una pirólisis a altas temperaturas.

En el cuadro 2.3 siguiente se indican los sistemas probados.

De éstos, los dos sistemas de altas temperaturas son similares a un proceso de incineración a altas temperaturas y la diferencia con este último es que en el proceso pirolítico, los gases producidos son generados en una cámara posterior al horno pirolítico y separadamente de los residuos sólidos, mientras que en un incinerador, los gases se consumen junto con los desechos.

CUADRO 2.3 SISTEMAS PIROLÍTICOS DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS

PIRÓLISIS CONVENCIONAL

PIRÓLISIS A ALTAS TEMPERATURAS

PRODUCCIÓN DE GAS COMBUSTIBLE

SISTEMA LANDGARD

SISTEMA DE TORRAX

SISTEMA AUSTIN

PRODUCCIÓN DE LÍQUIDO COMBUSTIBLE

SISTEMA DE LA COMPAÑÍA DE DESARROLLO E INVESTIGACIÓN DE GARRET, EUA

SISTEMA DE LA CORPORACIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO URBANO, EUA

FUENTE: SEDESOL, " Manual Técnico-Administrativo para el Servicio de Limpia Municipal", 2001.

2.4.3.5 Uso a nivel mundial y en México

La aplicación de la pirólisis para el tratamiento de los residuos sólidos urbanos se originó en los Estados Unidos de América donde ha sido estudiada a nivel laboratorio y evaluada a escala piloto y en donde además existen plantas pirolíticas pequeñas que dan tratamiento a residuos tóxicos o peligrosos, generalmente industriales.

Existe información de que en Alemania se utilizó para producir hidrocarburos combustibles a partir de carbón en substitución del petróleo, en la época de Adolfo Hitler. Con el mismo fin ha sido utilizado en Sudáfrica.

En México no se ha aplicado esta tecnología.

2.4.3.6 Costos de instalación y funcionamiento

De acuerdo a la información disponible se observa que el costo de inversión inicial de una planta de pirólisis es aproximadamente igual al de una planta de incineración y su funcionamiento resulta igualmente costoso aunque, a diferencia de las plantas de incineración, los costos son recuperables ya que básicamente todos los subproductos son reutilizables y representan un ingreso potencial.

2.4.3.7 Ventajas y desventajas

La aplicación de la pirólisis en el tratamiento de los residuos urbanos es un proceso relativamente nuevo que tiene grandes ventajas con relación a otros: no produce contaminantes y puede ser un proceso económicamente redituable.

Ahora bien, entre las ventajas que presenta el proceso están las siguientes:

- Facilita el control de contaminación de aire, comparado con la incineración.

- La reducción del volumen de basura entrante y de producción de residuo estéril aumenta la vida y mejora la calidad de los rellenos sanitarios en relación con la basura no tratada.

- El proceso es autosuficiente con respecto a la energía.

- La pirólisis es un método para convertir parte de la basura en combustible almacenable y transportable.

Entre las desventajas del proceso se pueden mencionar las siguientes:

- La reducción de volumen en la pirólisis es menor a la que se obtiene por incineración. La porción combustible de la basura reduce su volumen aproximadamente a la mitad. Esto no representa un aspecto atractivo del método.

- Se calcula que los costos de capital de hornos pirolíticos son altos, similares a los hornos de incineración convencional. La diferencia del costo entre ambos procesos se debe a los distintos costos de preparación de la alimentación y en el equipo anticontaminante usado. Éste último punto, favorece a la pirólisis.

- Debido al gran número de problemas técnicos y económicos relativos al proceso de la pirólisis, es difícil determinar la importancia de ésta tecnología en la disposición de basura urbana.

2.4.3.8 Conclusión

La pirólisis es un proceso que ha sido utilizado básicamente en los países desarrollados, principalmente en los Estados Unidos de América, para el tratamiento de desechos industriales, sólidos y líquidos. El tratamiento de los desechos sólidos urbanos usando este proceso en escala comercial, aún se encuentra en la etapa de desarrollo tecnológico.

Por lo anterior, se considera que en nuestro país no es todavía factible la aplicación de este proceso para el tratamiento de desechos sólidos municipales, aunque a futuro es una tecnología de un gran potencial para el manejo "limpio", no contaminante y redituable de los residuos sólidos urbanos. Las universidades e institutos de investigación deberían abocarse al estudio de este método al igual que al de otros, con la finalidad de obtener tecnología propia nacional.

CAPÍTULO 3

RECUPERACIÓN DE MATERIALES

Un requisito indispensable para considerar como alternativa de solución a la recuperación de materiales, es conocer la composición de la basura, los hábitos de la comunidad y los mercados potenciales para los materiales recuperados.

La recuperación de materiales reduce pero no elimina la necesidad de colocar los residuos en la tierra. El objetivo es aprovechar la basura y este va a ser caro, no importa qué técnica se use.

Algunos expertos afirman que los índices de recuperación de materiales se relacionan con el grado de desarrollo tecnológico de un país. Ni el reciclaje ni ninguna otra alternativa se puede considerar como solución única. Cada comunidad enfrenta un problema diferente que precisa una solución específica.

El reciclaje se debe considerar en su contexto total; el primer objetivo es reducir la cantidad de basura; el segundo es bajar el consumo de materias vírgenes o de energía. Antes de buscar cómo reciclar productos, es necesario hacerse ciertas preguntas, como las que a continuación se mencionan:

1. ¿Por qué reciclar?

2. ¿Qué ganancia se va a obtener al separar materiales y reciclarlos?

Algo que no se puede recuperar ni reciclar es el tiempo perdido, y entre más tiempo se pierda antes de tener una buena estrategia, más difícil va a ser encontrarla. Cientos de investigadores han llamado a la basura "la mina urbana"; otros la llaman "el recurso fuera de lugar". Diversos expertos en la materia coinciden en que la basura es eso hasta que se pueda llevar al mercado transformada en algo que tenga demanda. Mientras no se tenga la capacidad de hacer eso, la principal obligación es enterrarla, tan eficientemente (desde el punto de vista económico y ambiental) como sea posible.

Hoy en día, muchas empresas continúan con la tarea de buscar oportunidades para la recuperación de materiales, pero también se busca que estén bien orientadas hacia metas convenientes. No es posible obtener respuestas con alguna técnica nueva de "caja negra", que permita hacer algo que antes no se podía con la basura.

En muchos casos se ha trabajado con grandes cantidades de basura acumulada sin hacer nada para estimular una nueva demanda por ese material. Es frecuente que al incrementar la demanda se logre reducir con éxito el valor de ese material en el mercado secundario, pero realmente esto es contraproducente. Quizás el único aspecto estable de la basura sea su inconsistencia; se puede decir que es el material más heterogéneo que existe.

La técnica de clasificación de basura se expandió pero, debido a la demanda del mercado, el énfasis se desplazó hacia la producción de combustibles. Aunque ya existe un gran número de plantas, la técnica aún no está optimizada y en muchas de ellas existen dificultades para trabajar a su mayor capacidad. Hay evidencias que en la investigación, desarrollo y planeación se le ha dado poca atención al hecho de asegurar que la técnica instalada esté de acuerdo con el tipo de basura a tratar y con las necesidades del mercado.

El problema del mercado de materiales reciclables no consiste simplemente en encontrar formas para volver a usarlos, ya que para la mayoría se han encontrado usos bastante buenos. Sin embargo, para que éstos sean económicamente factibles, se deben cumplir dos condiciones:

1. Los materiales deben mostrar una pureza lo suficientemente alta.

2. La cantidad de cada uno de los materiales deben ser lo suficientemente apropiadas, estar en el lugar adecuado y en el tiempo preciso.

El mercado de los materiales de reciclaje es una función de oferta, demanda y calidad del material recuperado. El equipo para el reciclaje depende de lo que se desee procesar, es preferible establecer primero lo que se va a reciclar y luego construir el equipo especial para ello. La flexibilidad del equipo es muy importante.

La recuperación de materiales se puede hacer en una planta clasificadora o en la misma fuente. La separación en la fuente consiste en clasificar los materiales en el preciso momento en el que se genera la basura. Por lo general, dicha clasificación se divide en productos celulósicos (papeles y cartón de diversos tipos), vidrio (separado por colores) y metales (clasificados por tipo, principalmente aluminio, ferrosos y otros).

Las operaciones involucradas en la separación y concentración selectiva de componentes son las mismas que se emplean en la separación de minerales: trituración, molienda, tamizado, métodos de separación basados en el tamaño, forma, densidad, inercia, elasticidad o propiedades de las superficies de los sólidos, métodos magnéticos, eléctricos y separadores ópticos.

Las instalaciones son más complejas que en la minería porque se trata de separar y concentrar varias o muchas especies de interés al mismo tiempo. Los resultados de varias investigaciones sugieren que el reciclaje se debe hacer en dos etapas: la primera en la fuente y la segunda en la planta de procesamiento central, ya que son complementarias.

La recuperación inadecuada de materiales con frecuencia entorpece las operaciones de tratamiento, retrasa la recolección, hace inoperantes las instalaciones y puede ser fuente de peligros y enfermedades para las personas involucradas. Esto se evita mediante concesiones sujetas a cumplir con las condiciones sanitarias bien establecidas. Además, debe ser obligatorio bardear el sitio y pedir vigilancia policiaca para hacer cumplir el reglamento.

La recuperación de materiales a partir de la basura se ha practicado a escala industrial, en plantas más o menos centralizadas durante más de 20 años. Las principales fracciones separadas son: metales ferrosos, vidrio, plástico, papel y compostables. Por el costo, la clasificación en planta es poco atractiva y la heterogeneidad de la basura ocasiona un mal funcionamiento del equipo, por esto quebraron muchas plantas en Europa, sobre todo en Suecia, donde el cierre de empresas fue muy drástico. En los ochenta existió una tendencia hacia la incineración masiva.

A continuación se explica más a detalle este tema.

3.1 RECICLAJE

El reciclaje de materiales recuperables a partir de los residuos urbanos es un método compuesto de tratamiento y disposición final de los materiales existentes en los desechos. Este proceso tiene cada vez mas aceptación e importancia en el mundo por sus ventajas económicas, ecológicas, sociales y sanitarias al ser un complemento de los demás métodos convencionales de manejo de residuos sólidos.

El presente tema describe inicialmente los principales sistemas de selección, los métodos de recuperación y las interrelaciones sociales y económicas involucradas durante el proceso de recolección y reciclamiento, además, se plantea una propuesta general para evaluar la factibilidad de llevar a cabo un reciclamiento de subproductos de los residuos sólidos urbanos.

3.1.1 Definición

El reciclaje se puede definir como un proceso que reintegra al ciclo de consumo los materiales presentes en los residuos sólidos urbanos que ya fueron desechados y que son aptos para elaborar otros productos.

3.1.2 Antecedentes

Los residuos no fueron de fundamental importancia mientras los hombres vivían como tribus nómadas, pues éstos se quedaban y la gente cambiaba de lugar, pero comenzó a ser relevante cuando las poblaciones se convirtieron en sedentarias, pues sus residuos eran depositados en su propio entorno. Pero el problema verdadero apareció cuando se conformaron las ciudades, ya que el número de habitantes se incrementó sobre manera y por ende, sus desperdicios.

En E. U. A. se creía que los fuertes dolores de cabeza se debían a los diferentes residuos que se encontraban en las calles y que las aguas de las alcantarillas estaban altamente contaminadas y es entonces cuando en el año 1896, la ciudad de Nueva York sufre un cambio positivo.

Se puede apreciar que con la aparición del proyecto presentado por un coronel (exportó de Inglaterra la idea de incinerar la basura), se revoluciona la recolección de residuos orgánicos e inorgánicos, con la construcción de casi 200 incineradores . Se conforma primeramente en forma voluntaria un grupo de hombres dedicados a la recolección y reciclaje de residuos en la vía publica; estos eran enviados a una planta que quemaba los mismos y aprovechaba el vapor para la producción de energía eléctrica. El 90% era producción de cenizas, humos altamente tóxicos y el material residual era depositado en un terreno para su relleno.

En 1909, mas de 100 incineradores fueron clausurados, dejando vigente los rellenos sanitarios, modernizados después de la segunda guerra mundial, contando con sistemas mas complejos e invitando a la población a participar del reciclado de los residuos diarios, pero este proyecto tuvo que ser detenido en 1942, pues no tenían mas espacio físico para colocar la misma, ya que la población recibía paga por traer sus desperdicios. Además, existía otra alternativa que era la de arrojar los residuos al mar hasta que, en 1934, la ciudad de NY recibe una demanda que le prohíbe arrojar basura en los océanos.

Los desperdicios de guerra eran enterrados en fosas cubiertas por tierra. Algunos años después, con el auge del consumismo, aumenta la cantidad de desperdicios por habitante. En la década del 60 se incrementa en un 56% el consumo de envases desechables (latas, plásticos, otros) y las empresas productoras cada vez arrojaban más residuos fluviales a los ríos.

La mayoría de nosotros, como habitantes de este planeta, no somos conscientes del impacto que produce la basura en el medio ambiente, ya que la acumulación de residuos domésticos sólidos constituye hoy en día un problema agobiante a nivel mundial. El aumento de la población, junto al desarrollo del proceso de urbanización y la demanda creciente de bienes de consumo, intensidad de la propaganda y publicidad, determina un aumento incesante del peso y volumen de los desechos producidos.

Es indudable que el problema de la contaminación se inicia cuando el poder contaminante de la actividad humana llega a rebasar la capacidad de auto depuración del sistema ecológico, no es menos cierto que un verdadero control de la contaminación debería consistir en el reciclaje o reutilización de los materiales o la introducción de practicas similares a los procesos biológicos que excluyen cualquier peligro para el hombre y mantengan la estabilidad de los ecosistemas.

3.1.3 Procedimientos para la selección de materiales

Existen diversos procesos para la recuperación de los residuos, que eventualmente pueden ser instalados en forma aislada o asociados entre sí; por ejemplo, la selección simple, la separación por tamizado, separación manual gravimétrica, separación magnética, separación por vía húmeda, separación por cadenas, separación óptica, separación neumática, etc.

Con excepción de la separación magnética de metales ferrosos, donde los resultados son bastante satisfactorios, la selección manual siempre que esté precedida por un sistema mecánico de rotación de la masa, es la forma más eficiente para la separación de productos recuperables.

En diversos países del mundo, especialmente en el continente europeo, existe un gran número de instalaciones para la separación de residuos sólidos que utilizan equipos mecánicos, algunos muy sofisticados tecnológicamente pero con diversos problemas de instalación y mantenimiento que con frecuencia trabajan con una eficiencia muy por debajo de lo deseable, por lo que el costo de la recuperación es muy alto, teniendo en cuenta los altos costos de inversión de sus equipos. Para tener una idea de los diferentes métodos existentes, a continuación describiremos brevemente algunos de ellos.

3.1.3.1 Selección manual o simple en camiones recolectores

La selección simple consiste en separar manualmente aquellos materiales que aún tienen un valor comercial, tal es el caso del papel, cartón, hierro, muebles viejos, botellas de vidrio, plástico, etc. La selección simple ha dado buenos resultados y representa poco riesgo para la salud de los trabajadores que realizan la separación o selección, siempre y cuando trabajen con equipos de seguridad adecuados tales como los overoles y guantes.

En las ciudades medias, la selección manual de los residuos sólidos municipales se realiza en los camiones recolectores así como en los tiraderos y/o rellenos sanitarios.

En el primer caso los auxiliares del chofer del camión recolector, paralelamente a la recolección domiciliaria y no domiciliaria van seleccionando y empacando el papel, cartón, vidrio, botellas, hierro, plásticos, etc., el que posteriormente venden en los centros de acopio locales. Los recursos generados son repartidos en forma proporcional entre el chofer y sus ayudantes.

3.1.3.2 Selección manual en los tiraderos o rellenos sanitarios

En los tiraderos "a cielo abierto" la pepena tiene varias formas de organización pero generalmente existen los acaparadores también llamados intermediarios.

En los tiraderos y algunos rellenos sanitarios, se realiza una segunda selección de materiales (segunda pepena). En ésta existe una repartición del trabajo: los niños separan las botellas y el plástico, los jóvenes buscan el hueso, la lámina, el hierro y el vidrio, las mujeres seleccionan papel y cartón y los hombres empacan los desechos en bultos, pacas y costales.

3.1.3.3 Selección en fuentes generadoras

La separación de diferentes fracciones de los residuos sólidos también se practica en diferentes zonas dentro de las ciudades, sobre todo en los depósitos temporales. En las ciudades que presentan dimensiones considerables, se da el caso de personas que recorren la ciudad en busca de materiales de desecho que son depositados por la gente, en espera de que los carros recolectores realicen el recorrido de su ruta por los sitios que han sido designados por las autoridades.

Otra forma de asegurar el acopio de materiales que son comercializables es establecer un recorrido por las zonas que los "pepenadores" han seleccionado como propicias, pues, de acuerdo a su experiencia, no toda la ciudad presenta un comportamiento similar de hábitos de consumo y por lo tanto la diferencia en ganancias es muy variable. En las grandes ciudades generalmente van surgiendo empresas especializadas que compran materiales reciclables; por ejemplo, en la Ciudad de México funciona el INARE (Instituto Nacional de Reciclaje)

3.1.3.4 Selección mecanizada

Tiene como finalidad la incorporación de máquinas y equipos que faciliten la separación, lavado, compactación, empaque y embalaje de los subproductos recuperados. Existen en el mercado bandas transportadoras, lavadoras, molinos, compactadoras, flejadoras y otros equipos que pueden ser adquiridos para hacer más eficiente el proceso de recuperación y preparación de materiales destinados a servir de materias primas para diversas industrias.

Una instalación de reciclaje puede ser simplemente una estación de separación de materiales de los desechos y su comercialización, sin ningún proceso posterior, así como también puede integrar una serie de actividades industriales con miras a mejorar el material reciclado y transformarlo en un producto comercializable, cuando el mercado local no tiene posibilidades de absorber el material, tal como se encuentra en los residuos.

Podemos citar como ejemplo una planta que se encuentra funcionando en Roma, Italia, la cual posee instalaciones para 600 toneladas/día de desechos que separa mecánicamente papel, cartón, lata, restos de comida, plásticos, lámina, etc. El papel es transformado en pulpa celulósica; el plástico es recuperado e industrializado hasta la obtención de bolsas nuevas para el almacenamiento de los residuos domiciliarios; parte de la materia orgánica (restos de comida), es transformada en acción animal y parte en composta (abono); el material ferroso es limpiado mediante un horno rotatorio y posteriormente prensado, formándose grandes fardos que son luego llevados a las siderúrgicas.

Las técnicas comúnmente usadas en la separación de los residuos sólidos están diseñadas de acuerdo a las características fisicoquímicas de los materiales.

La separación de un determinado material depende de un valor de respuesta a un estímulo y que es diferente del valor emitido por un material no deseado. Por ejemplo, los materiales ferrosos son atraídos por un electroimán y pueden ser removidos de los residuos que no responden a este aparato. En este caso, el electromagnetismo es una propiedad usada para seleccionar los materiales férreos del resto de los residuos.

3.1.4 La experiencia mexicana en el reciclamiento

Actualmente en México aún estamos en los inicios de un proceso de culturización que nos lleve a valorar los recursos de que disponemos y a tratar de conservarlos, para lo cual es conveniente promover el reciclamiento de residuos sólidos. Para esto es importante considerar factores educacionales, fiscales, ecológicos, tecnológicos y motivacionales que propicien en nuestro país el buen desarrollo de los incipientes sistemas de reciclaje.

Una acción a corto plazo puede ser la de fomentar programas de recuperación en fuente de uno o dos subproductos cuya generación sea importante, por ejemplo en oficinas públicas la recuperación de papel y cartón.

Vale la pena no pasar por alto la experiencia de algunos países desarrollados en los que se tiene que subsidiar el reciclaje, pagando mayores costos del programa de lo que reciben por la venta de los subproductos y en muchos casos estos van a parar ordenadamente en los rellenos sanitarios.

3.1.5 Ventajas y desventajas

Algunas ventajas del reciclaje son las siguientes:

- Se reduce el volumen de los residuos sólidos urbanos que deben ser recolectados, transportados, tratados y dispuestos en forma conveniente.

- Se alarga la vida de los rellenos sanitarios.

- Hay un ahorro para el transporte en gasolina, gastos de operación y mantenimiento de los equipos recolectores.

- Permite ahorros muy importantes de recursos naturales, agua y energía.

- Contribuye a la conservación y protección de los recursos naturales y el ambiente.

- Genera empleos en el acopio y reciclaje.

Por otro lado, también existen algunas desventajas, como las siguientes:

- Baja participación ciudadana.

- Sujeta a la variación del mercado de los subproductos.

- Las inversiones no siempre son rentables aunque se tengan beneficios ecológicos.

3.1.6 Conclusión

Las conclusiones obtenidas después del análisis de los puntos anteriores se resumen así:

- El reciclaje es necesario y es sólo una forma de tratar los residuos sólidos municipales pero no es la solución única sino que se complementa con otras tecnologías.

- La separación de subproductos se realiza actualmente de dos formas: recuperación en fuente y en planta.

3.2 COMPOSTEO

3.2.1 Definición

El composteo se define como la degradación bioquímica de la materia orgánica fermentable, para convertirla en un compuesto bioquímicamente inactivo llamado compost. Se puede decir que el compost es un material que se obtiene por la acción microbiana controlada, donde se utilizan los desechos orgánicos como materia prima. Se hace que los desechos alcancen un grado de digestión tal, que al ser aplicado al suelo no provoquen una competencia entre sus microorganismos y las plantas superiores por los nutrientes que ambos necesitan.

El composteo se desarrolló originalmente como un elemento para mejorar los suelos, reponiéndoles la materia orgánica y los micronutrientes perdidos a causa del cultivo exhaustivo. El proceso de composteo es semejante al de la naturaleza para renovar el suelo.

Ni el proceso de composteo, ni el de la naturaleza para renovar el suelo están bien entendidos. Por eso es necesaria la investigación básica en ambos campos.

El composteo no se puede considerar como un fertilizante. Contiene alrededor de 1% de nitrógeno, 0.25% de fósforo y 0.25% de potasio. Se ha demostrado, gracias a diversos estudios, que la aplicación conjunta de compost y fertilizantes químicos aumenta el crecimiento de los cultivos.

Una de las principales virtudes del compost es que evita la erosión y el deslave.

3.2.2 Antecedentes

La técnica del composteo parece tener sus raíces en el proceso dirigido por Sir Alfred Howard, en la India, en 1925. En él se procesaban residuos orgánicos como basura, paja y hojas en capas alternadas con estiércol y fango cloacal.

El proceso conocido como Indore, fue modificado por el Consejo de Investigaciones Agronómicas de la India para acelerar la acción aerobia y reducir los malos olores. También le cambió el nombre por el de proceso Bangalore. En otras partes del mundo, en la década de los veinte, se iniciaron procesos de tratamiento bacteriológico parecidos a los descritos. Entre éstos se pueden mencionar los procesos Beccari, Verdier y Bordas.

En Holanda, en 1932, se construyó la mayor planta en su tiempo, para el tratamiento biológico de la basura de los municipios. Se utilizó el proceso Mannen, una modificación del Indore, donde los residuos se trataban en grandes montones alargados.

3.2.3 Principios básicos

Los diversos métodos de composteo utilizados actualmente en varios países, generan un porcentaje en peso de composta orgánica que varía entre 35 y 45% del peso bruto inicial de los residuos. Los materiales orgánicos que no se aprovechan o no se descomponen fácilmente son: trapo, cartón y papel. Estos residuos urbanos deben ser tratados en forma diferente, de preferencia mediante el reciclaje (recuperación directa).

En el composteo, la transformación de la materia orgánica se efectúa por la actividad de diversos microorganismos, tales como actinomicetos, bacterias y hongos, siendo las bacterias las que desempeñan el papel principal. La transformación de los residuos sólidos en humus, puede ocurrir de dos formas distintas: descomposición aerobia y anaerobia.

En cuanto a la digestión anaerobia, en esta variante biotecnológica, predomina la acción de los microorganismos cuyo metabolismo necesita de oxígeno libre para su subsistencia y desarrollo. Se favorece una mayor oxigenación si la masa de residuos se revuelve en forma manual o por medios mecánicos, obteniéndose como productos principales, materiales orgánicos estabilizados, bióxido de carbono y agua, conforme a la siguiente ecuación:

Materia orgánica + Microorganismos + O2 Composta + H2O + CO2 + Productos finales oxigenados

Las reacciones bioquímicas que se llevan a cabo durante el proceso aeróbico son exotérmicas y elevan la temperatura de la composta hasta cerca de 70° C, con lo cual se eliminan todos los agentes patógenos que puedan estar presentes en la masa inicial.

3.2.3.1 Proceso de digestión o fermentación bacteriana

Los métodos más usados para este tipo de proceso se basan en la acumulación de los residuos en pilas o hileras colocadas directamente en el terreno natural o sobre superficies pavimentadas o de concreto, cuyas características dependerán de las condiciones locales tales como son la disponibilidad de equipos para mover los residuos, disponibilidad de la mano de obra, condiciones climáticas (temperatura, lluvia, humedad, viento, etc.).

El material amontonado debe ser colocado en la forma mas esponjada posible, para permitir la entrada de aire entre los intersticios. La experiencia ha demostrado que la altura mas conveniente de la pila varía de 1.00 m como mínimo a 1.80 m como máximo. La altura debe ser mayor para climas fríos. Las pilas muy altas sufren compactación por el propio peso, exigiendo volteos mas frecuentes para mantener la condición aeróbica de la masa orgánica; en cambio, las pilas demasiado bajas tienen el inconveniente de que pierden calor rápidamente, no alcanzando la temperatura óptima que se requiere para el desarrollo de los organismos termófilos y la destrucción de los patógenos, por lo que la descomposición de la materia orgánica puede llegar a detenerse. Para evitar una pérdida excesiva de humedad, se recomienda que las hileras de residuos tengan de 2.40 a 3.60 m de ancho en la base. En tiempo seco, la sección puede ser trapezoidal, con un talud de 30° en relación con la vertical, ángulo que permite la estabilidad física de sus taludes.

Para climas lluviosos, la sección transversal de la pila debe ser redondeada para permitir el escurrimiento de agua. El largo depende de la cantidad de basura y es posible ir aumentando, diaria y progresivamente su longitud, hasta alcanzar el total que permita el terreno. El volumen de los residuos digeridos por el sistema de pila en relación con el volumen original decrece en 20 a 60% y el peso se reduce de 50 a 80% del original.

3.2.3.2 Factores que influyen en el proceso

- Temperatura. Una considerable cantidad de calor se genera en la fermentación aeróbica de los residuos y es retenida por una propiedad aislante, consecuentemente, hay un aumento apreciable de la temperatura en la masa orgánica. Generalmente, en las primeras 24 horas de digestión se alcanzan temperaturas entre 45 y 50° C. Esta temperatura representa el límite superior para los organismos mesófilos y una temperatura de 60 a 70° C se obtiene después de dos a cinco días. La declinación final de la temperatura es lenta e indica que el material ha sido digerido. Una caída de la temperatura antes de la estabilización de la materia orgánica puede reflejar que empieza la evolución hacia una digestión anaerobia.

Las temperaturas altas son necesarias para la destrucción de los organismos patógenos y las semillas de diversas plantas, con lo cual se obtiene una composta de mejor calidad. La temperatura óptima para la digestión aeróbica varía entre 50 a 70%, siendo probablemente los 60° C, la temperatura más satisfactoria. No es conveniente sobrepasar los 70° C por un período prolongado, debido a que se reduce el número de organismos termófilos que actúan en el proceso de descomposición.

- Humedad. Es uno de los factores más importantes en el proceso de digestión, ya que si ésta es muy baja, los microorganismos no se desarrollan, y si es excesiva, el agua desplaza el aire al llenar los intersticios, presentándose circunstancias propicias para el desarrollo de condiciones anaerobias. Las investigaciones científicas han concluido que el rango de humedad más favorable es de 40 a 55% para lograr condiciones aeróbicas. Sin embargo, si los materiales a digerir contienen una cantidad importante de paja y materiales fibrosos resistentes, el contenido de humedad puede ser mayor, llegando a soportar hasta un 70 a 75% sin afectar el proceso de descomposición aeróbica.

- Aireación. La aireación es básica para la descomposición termofílica de los residuos, con el propósito de lograr una rápida transformación sin malos olores. Se han desarrollado varias técnicas para airear los residuos en transformación, pero parece que el método más eficaz para el de pilas, es el volteo periódico del material. En este proceso de volteo debe tenerse especial cuidado de que las capas exteriores pasen a ocupar el interior de la unidad siguiente, y para ello se utilizan equipos mecanizados.

La frecuencia de la aireación o número total de vueltas de la pila de basura en transformación, depende principalmente del contenido de humedad y del tipo de material.

- Uso de siembras o inoculación. Ha sido ampliamente discutida la necesidad de usar inóculos o siembras, que contengan cepas bacterianas cultivadas en laboratorio para la descomposición de la materia orgánica y la fijación del nitrógeno. Se han empleado diversos inoculantes como son enzimas, hormonas, factores de activación, biocatalíticos, etc. Sin embargo, la mayor parte de los estudios coinciden en que no son necesarios.

- pH. Los estudios y experiencias indican que este factor no tiene gran influencia en el proceso. El pH inicial de materiales digeribles, basura, estiércol, etc., varía normalmente de 5 a 7, a menos que contengan sustancias alcalinas en exceso.


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