Dinámica de la descomposición anaerobia de residuos sólidos en un relleno sanitario (página 2)
En genera la DA puede ser inhibida si las poblaciones
microbianas en la fracción orgánica de los RSU en
el RESA no están equilibrio:
las BNA y las BMH tienen una velocidad de
crecimiento más lenta que las BF; si las formadoras de
ácidos
orgánicos dominan, se establece una condición
ácida en el sitio que inhibe la actividad
metanogénica.
1.3.
Ecología
de la descomposición anaerobia de la fracción
orgánica de RSU en un RESA
Un amplio conjunto de factores ambientales
influyen en la DA en un RESA como:
Los microorganismos en la DA en un RESA requieren
disponibilidad de nutrientes como el tipo y
concentración de carbono
orgánico de los RSU con otros macroelementos: N, P, Mg, K,
S, Na, Ca, vitaminas y
algunos minerales traza:
Fe, Ni, Ba, Mo, Se y Co. En general los macro y
micronutrientes en los RSU son suficientes para
la realización de la DA (Lo y Liao, 2007;
Warith, 2002), para esto sea posible la proporción
promedio suficiente de la DQO/N/P es de 600/7/1.
Sin embargo en la fracción orgánica de los RSU
el material vegetal que contiene una alta concentración de
lignocelulósicos impide o retardar el acceso
microorganismo
a los macro y micronutrientes (Haug, 1993) para una DA
completa.
En un RESA existen elementos y compuestos que en una
concentración especifica inhiben la actividad
bacteriana, especialmente de las BMA y BMH, el problema es
complejo, pues no se reporta un acuerdo general sobre de
los umbrales de concentración de un sustancia
definida como un metal pesado, causa un desbalance en
la DA, pues una traza de puede ser estimulante de la DA.
Por ejemplo el Cobre (Cu) en
concentración mayor de 3g/L es inhibitorio para la
metanogénesis (Chen y Cheng, 2007). Mientras
que una concentración de 400 mg/L de:
nitrógeno amoniacal, Ca, Mg, K y Na estimulante de la DA,
pero son fuertemente inhibitorios o tóxicos a
nivel de 3 x 103 a 12 x 103 mg/L
(Bashir & Matin; Chen et al., 2008; Kayhanian, 1994).
Otros factores en el RESA también lo afectan
negativamente como el pH alcalino, o
la acidez extrema producto del
ácido sulfhídrico, que a su vez influyen en la
liberación de algunos iones metálicos
tóxicos a la vida como el Aluminio
impiden la DA (Agdag y Sponza, 2005) al igual que lentamente los
ácidos orgánicos volátiles (Calli et
al., 2005; Sung y Liu, 2003).
Son compuestos liberados por la actividad humana
en cantidad elevada en los RSU y que contaminan los RESA, inhiben
la DA de la fracción orgánica, como los
solventes del tipo: alcoholes,
ácidos orgánicos, ésteres, acetonas; otros
también son los elementos y compuestos
inorgánicos generados por la industria
minera y de pesticidas al generar: halógenos, sulfuros,
iones hidroxilo, aminas y compuestos nitrogenados, etc.
En países desarrollados con gestión
correcta al separar los RSU, los xenobióticos no son un
problema para la DA de la fracción orgánica,
desafortunadamente no es así en México,
donde la gestión de los RSU y de RS
industriales, viola las leyes locales,
regionales, nacionales e internacionales referidas a una
disposición que no deteriora la salud humana, los recursos
naturales y el ambiente.
En la DA la fracción orgánica de los
RSU, se realiza por bacterias adaptadas a amplio intervalo de
temperatura:
desde el tipo psicrofílico de 10ºC a
termofílicas extremas que requieren de 70ºC o
mas (Scherer et al., 2000), lo anterior es importante
porque la temperatura es cinética y termodinámica en la
metanogénesis pues la velocidad de la DA y sus productos son
directamente proporcionales al incremento de la
temperatura como se muestra en la
figura 2, en donde se indicas dos de las más
favorables: en una condición del RESA mesofíla y
termofíla.
Figura 2. Las bacterias en la
descomposición anaerobia de la fracción
orgánica de RSU en una RESA, requieren dos intervalos de
temperatura: una mesofíla de 30-35ºC y otra
termofíla de 55-60ºC.
En la figura 2 indica que las bacterias de la DA en un RESA
tienen tendencia a ser más activas en un ambiente
termofílico: aunque suceden desequilibrios la velocidad de
la DA es tan rápida que la generación de los
ácidos orgánicos supera la capacidad de los
consorcios metanogénicos, particularmente los compuestos
sencillos de la fracción orgánica de los
RSU.
1.4. Influencia
del clima y
estacional anual en la DA de RSU en un RESA
Actualmente se acepta que un RESA impacta en el
clima de un lugar, por los gases emitido
por el efecto
invernadero lo que contribuye al calentamiento
global por la emisión, mientras que la
condición inversa el clima de un sitio en el diseño
y operación de un RESA rara vez se toma en cuenta, por lo
que se requiere investigación al respecto principalmente en
México.
1.4.1 Efecto de
la estacional anual en la DA de RSU en un RESA.
Algunos grupos de
investigación trabajan en la influencia de la estacional
anual sobre las variables-respuesta de la DA de los RSU. En
Tailandia, Trankler et al., (2005), reportaron efecto del
cambio de
temporada tropical en las propiedades
físicoquímicas de lixiviados de RSU en una RESA.
Los autores señalan que la cobertura final es una variable
fundamental para controlar la generación de lixiviados por
la variación estacional. Detectaron patrones de descarga
de lixiviados, con fases de estancamiento en la
época seca e incremento intensivo en la de lluvia,
con elevada tasa de percolación y aumento de la actividad
biológica con la máxima velocidad de DA, este
informe sugiere
cambiar las condiciones de operación y almacenar
lixiviado, para recircularse en la época de estiaje y que
el pretratamiento mecánico de la fracción
orgánica de los RSU tiene un efecto benéfico al
producir lixiviados con menor carga orgánica.
Por otro lado, Tatsi y Zouboulis (2002) en Grecia
estudiaron RESA en diferentes estadíos de
estabilización con sus lixiviados, en función de
la estación anual; encontraron una relación
significativa entre las variables-respuesta estudiadas, lo que
sugiere que en clima Mediterráneo, los cambios en la
composición de lixiviados depende principalmente del grado
de estabilización de la fracción orgánica de
los RSU en una RESA con los cambios estacionales. En Polonia,
Kulikowska y Klimiuk (2008) estudiaron por cuatro años los
cambios estacionales y la edad de un RESA en la
composición química de los
lixiviados generados, con una elevada carga orgánica
y de nitrógeno amoniacal, aunque, al madurar la
fracción orgánica de los RSU, la DQO
disminuyó de 1,800 mg/L a 610mg/ y el nitrógeno
amoniacal se incrementó de 98 a 364 mg
N(NH4)/L; también reportan la
fluctuación de otros componentes de los loxiviados como:
P, Cl, Ca, Mg, SO4, sólidos disueltos, metales pesados e
hidrocarburos
aromáticos recalcitrantes tóxicos ( BTEX), lo
cual fue directamente ligado con la temporada del año y no
con la edad del RESA. Las diferencias en composición
química de los lixiviados, otros reportes no precisan si
la temperatura ambiental o la evotranspiración
influyeron en la DA de los RSU, solo en época de
lluvia, de estiaje y en la producción de biogás ha sido poco
investigado.
Otros reportes como el de Berge et al. (2007)
señalan que la actividad biológica de DA de las
bacterias en RSU depende de la temperatura
común en un RESA análoga a de un biorreactor:
22, 35 y 45ºC, con niveles de oxígeno
que influyen en la remoción del nitrógeno
amoniacal, en investigación en microcosmos de laboratorio se
analizo el efecto de la temperatura en los RSU y no la
ambiental.
Zao et al., (2008) en un RESA de 0.5
hectáreas y 3,2400 ton de RSU, reportaron que
la generación de metano inicio
tres meses después de su disposición en
verano y hasta 8 meses en invierno, además sugiere
que el control de
humedad, de temperatura en clima frío es un factor clave
en la DA de RSU.
Aunque en clima desértico en donde se espera una
mínima producción de lixiviado, lo que influye en
sus propiedades físicoquímicas, como lo
señalan Al-Yaqout y Hamoda (2003) en un RESA de
Kuwaití donde reportan que los lixiviados contenían
elevados niveles de sales minerales, metales pesados y compuestos
orgánicos.
1.5
Conclusión
La DA de la materia
orgánica de un RSU en un RESA, es un proceso
bacteriano que en anaerobiosis, involucra la
hidrólisis de compuestos de carbono y nitrógeno
orgánico, con la formación de ácidos y gases
dependiente de las condiciones ambientales, se estimula, retarda
o inhibe la producción de metano. El conocimiento
detallado de esta acción
integral biológica, facilita la gestión correcta de
lo RSU a favor de la prevención de la salud humana, la
conservación de los recursos
naturales y el ambiente.
1.6
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Agradecimientos. A la Coordinación de la Investigación Científica (2008) de
la UMSNH por las facilidades para su publicación.
Autor:
Liliana Marquez Benavides
Manejo de residuos
sólidos, Instituto de Investigaciones
Agrícolas Pecurias y Forestales.
Juan Manuel Sanchez-Yañez
Microbiología Ambiental, Instituto de Investigaciones
QUÍMICO BIOLÓGICAS. Universidad
Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Morelia, Mich,
México.
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