RESIDUOS SÓLIDOS
RESIDUOS SÓLIDOS
Definiciones generales Clasificaciones de los residuos sólidos Características generales y específicas de los residuos sólidos Gestión de residuos sólidos peligrosos Sistemas de tratamiento de residuos sólidos Disposición final de residuos sólidos
CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN SEGÚN SU: ORIGEN NATURALEZA COMPOSICIÓN ACTIVIDAD GENERADORA DESTINO EFECTO AMBIENTAL
SEGÚN SU ORIGEN Urbanos Industriales Agrícolas y ganaderos Lodos de plantas de tratamiento
SEGÚN SU NATURALEZA MATERIALES INERTES Metales Vidrios
Tierra Cerámica
MATERIALES COMBUSTIBLES Papel Cartón Madera Goma MATERIALES FERMENTABLES Restos alimentos
Otros
Plásticos Otros
SEGÚN SU COMPOSICIÓN Metales Pesados
Ácidos
Bases
SEGÚN ACTIVIDAD GENERADORA Tratamiento de superficies Tratamiento de otros residuos Otros
SEGÚN SU DESTINO Recuperación Planta de Tratamiento
Reciclaje Otros
SEGÚN SU EFECTO AMBIENTAL Explosivo Mutagénico Otros
Inflamable Ecotóxico
Cancerígeno Corrosivo
RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS
Procedentes de la vivienda Zona residencial baja Zona residencial media Zona residencial alta
Zona comercial Zona turística
Zona industrial Zona de mercados
Procedentes de la limpieza diaria Procedentes de industria y comercio Residuos voluminosos (tamaño, volumen, peso o forma esp.) Residuos sanitarios Clínicas Laboratorios de análisis
Hospitales Ambulatorios Establecimientos similares
PRODUCCIÓN Y COMPOSICIÓN DE R.S.U. La producción y composición de los RSU es muy heterogénea y varía en función de diversas variables. Algunas de ellas son:
Del nivel de vida de la población.
Del clima y la estación del año.
Del modo de vida de los habitantes .
Del día de la semana
Del movimiento de las poblaciones durante los períodos de vacaciones , los fines de semana y los días festivos.
De los métodos de acondicionamiento de los productos.
De
las características de la población (zona industrial,
urbana, ...)
CLASIFICACIÓN DE R.S.U.
Esencialmente heterogéneos definir una composición (reagrupar los constituyentes en categorías que presenten homogeneidad)
El número de categorías depende del objetivo que se persiga
Una clasificación sencilla sería en tres grandes grupos; es decir: -
Fermentables Combustibles Inertes
Una clasificación más compleja podría ser la división en 10 categorías: 1. Finos e inferiores a 20 mm 2. 3. 4. 5.
Papel y cartón Telas Plásticos Huesos
6. 7. 8. 9. 10.
Restos de combustibles no clasificados Metales Vidrio Restos de incombustibles no clasificados Materia orgánica
Esta clasificación es necesaria si se desea hacer un estudio de los diferentes procesos de valoración de los residuos. Tiene el inconveniente de que necesita un trabajo manual y tedioso.
Para una mayor claridad respecto a cómo clasificar los R.S.U., se puede hacer de acuerdo a:
Propiedades físicas Peso específico Tamaño de partículas Permeabilidad
Contenido de humedad Capacidad de campo
Propiedades químicas
Humedad Carbono fijo Volátiles Cenizas Poder Calorífico A n ális is elem ent al: C, N, H, O, S, Cl, inertes, etc. An álisis bi ol ógico : Constituyentes solubles en agua Celulosa, hemicelulosa, lignina, proteínas, carbohidratos. A n ális is in m edi ato :
Composición
Papel y cartón Vidrio
Plásticos Metal
Madera Cuero y textiles Materia orgánica etc.
Composición porcentual en peso de los constituyentes de los RSU en ciudades chilenas y españolas. Componentes
Valparaíso Santiago
Pamplona Madrid
Material Inerte 1. Metales 2. Vidrio 3. Restos residuos domiciliarios 4. Tierras y cenizas
2.5 2.1 1.1 3.1
1.8 6.8 1.3 1.5
2.8 5.3 1.3 3.9
3.2 7.0 2.3 0.2
Material Fermentable 5. Materias orgánicas
76.0
65.5
61.6
46.4
Material Combustible 6. Papel y cartón 7. Plásticos 8. Madera 9. Goma, cueros, varios 10. Trapos
10.1 1.6 1.0 1.0 1.5
14.8 2.6 2.0 1.3 2.4
14.7 5.7 1.1 1.4 2.2
21.4 12.8 1.2 0.7 4.8
Año 1993. Fuentes: Ayuntamiento de Madrid; Diario “El Mercurio” de Santiago.
RESIDUOS SÓLIDOS AGRÍCOLAS Residuos provenientes del ciclo productivo agrícola y los residuos procedentes de granjas de explotación ganadera. Su volumen es desconocido, pues se procede a su vertido libre, quema o recolección para su posterior utilización. Se caracterizan por tener alto contenido de materia orgánica (rastrojos vegetales y estiércol animal). Residuos de animales: alto contenido de N, razones C:N inferiores a 25:1 y mayor velocidad de biodegradación que otros residuos sólidos. Residuos agrícolas: ricos en C (celulosa, hemicelulosa, lignina, ceras, etc.), razones C:N superiores a 30:1, pero lenta biodegradación.
RESIDUOS SÓLIDOS INDUSTRIALES De carácter muy variado. Depende de la industria de que se trate. Se pueden clasificar en: Residuos sólidos asociados con aguas residuales Residuos sólidos no asociados con aguas residuales Impurezas asociadas con la materia prima y separados durante el proceso de fabricación Residuos o impurezas en emisiones gaseosas De manera más general y práctica, se clasifican en: Residuos asimilables a urbanos: por sus características se gestionan junto a RSU Residuos inertes: inocuos (chatarras, vidrios, escorias, cenizas, etc.). Son susceptibles de ser usados en obras públicas (relleno, vertederos). Residuos tóxicos y peligrosos: han sido definidos como tales en alguna Ley o Reglamento.
RESIDUOS TÓXICOS Y PELIGROSOS DEFINICIÓN C.E.E. Materiales sólidos y pastosos contenidos en recipientes, que, siendo resultado de un proceso de producción, transformación, utilización o consumo, su productor destina al abandono y contiene en su composición alguna de las sustancias y materiales listadas en los anexos, en cantidades que presenten un riesgo para la salud humana.
RESIDUOS TÓXICOS Y PELIGROSOS DEFINICIÓN E.E.U.U, (RCRA*) Residuo sólido, o la combinación de ellos, los que debido a su cantidad, concentración o sus características físicas, químicas infecciosas pueden: - ser causa, o contribuir significativamente al incremento en la mortandad, o al incremento de enfermedades de tipo irreversible o de incapacidad reversible, o - manifieste una entrega sustancial o potencial de daño a la salud humana o al ambiente cuando es indebidamente tratado, almacenado, transportado o dispuesto, o un manejo deficiente. *
Acta de Retribución y Conservación de Recursos, RCRA. A pesar que la definición se refiere a sólidos, se incluye lodos, líquidos y gases contenidos en éstos.
RESIDUOS TÓXICOS Y PELIGROSOS DEFINICIÓN E.E.U.U, (EPA) Un residuo es peligroso, bajo la legislación, si presenta una o más de las siguientes condiciones: - exhibe características de inflamabilidad, corrosividad, reactividad y/o toxicidad. - es un residuo de origen no específico (residuos provenientes de procesos industriales). - es un residuo de origen específico (de industrias específicas). - es un producto químico comercial o intermedio. - es una mezcla que contiene un residuo peligroso (de lista).
GESTIÓN DE RESIDUOS PREVENCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN RECUPERACIÓN
Recogida selectiva Directiva envases y embalajes Reciclaje Recuperación energética y compuestos: compostaje anaerobio pirólisis gasificación incineración compostaje aerobio
Tratamiento y disposición final de residuos sólidos
Tratamientos “preliminares”. Tecnologías de
procesamiento y separación de materiales. Tecnologías de conversión térmica Sistemas de transformación biológica Métodos de conversión química Disposición final de RS
Tratamientos “preliminares” Métodos
Reducción de tamaño Separación por tamaño
Separación por densidad
Separación por campo eléctrico y magnético
Aplicaciones típicas
Trituración de los RS no seleccionados, materiales reciclados y procesamiento de residuos de jardín Selección por tamaño de residuos de jardín triturados, separación de residuos sólido antes de su trituración, separación de vidrios de los residuos triturados Preparación de combustibles derivados de residuos (CDR), procesamiento de residuos no seleccionados, procesamiento de escombros de construcción Separación de plásticos y papel, separación de materiales férreos y no férreos
Densificación
Utilización del embalaje para cartón, papel, plásticos y latas de aluminio, producción de CDR densificado
Manipulación de materiales
Transportadores para el traslado de RS y materiales recuperados, contenedores de almacenamiento para los materiales recuperados
Separación por densidad Se obtienen dos componentes principales a partir de RS triturados: la fracción ligera (papel, plásticos, orgánicos) y la pesada (metales, maderas y otros materiales inorgánicos que son relativamente densos. Clasificador neumático RS
RS
RS Ancho
Altura de la etapa
Ángulo de la etapa
Aire Aire Recto (tipo conducto)
Aire En zigzag
Sección triangular
Separación magnética y por campo eléctrico
Utilizan la propiedades eléctricas y magnéticas de los materiales residuales, como son la carga eléctrica y la permeabilidad magnética, para separar materiales. La separación magnética es la tecnología más comúnmente utilizada para separar metales férreos de metales no férreos. La separación electrostática puede utilizarse para separar plásticos de papeles, en base a las distintas características de carga superficial de los dos materiales. Los equipos de diseñan en base a la carga en masa del flujo de material (ton/h), siendo, además, el consumo de energía (KWh) un elemento también importante en el diseño. Como el uso de separadores magnéticos es una práctica ya establecida, se pueden utilizar con confianza las valoraciones de los fabricantes. Para el diseño de los dispositivos electrostáticos es recomendable realizar ensayos pilotos.
Tecnologías de conversión térmica: Fundamentos del procesamiento térmico
Combustión estequiométrica: C + O2 CO2 2H2 + O2 H2O S + O2 SO2 Combustión con aire en exceso: En sistemas de incineración debe utilizarse oxígeno adicional para aumentar la mezcla y las turbulencias. El uso de aire en exceso en la incineración afecta a la temperatura y a la composición de los productos de la combustión (gases de chimenea). Mientras aumenta el porcentaje en exceso, el contenido de oxígeno de los gases de chimenea también se incrementa y la temperatura de combustión disminuye; por lo tanto, el aire de la combustión puede usarse para controlar la temperatura de combustión. La temperatura de los gases de chimenea es importante desde el punto de vista del control de olores. Cuando las temperaturas de combustión son menores de 790 °C, puede producirse la emisión de productos olorosos. También se ha comprobado que con temperaturas superiores a 980 °C se minimiza la emisión de dioxinas, furanos, COV y otros compuestos potencialmente peligrosos. Calor generado por la combustión: El calor emitido durante el proceso de combustión es parcialmente almacenado en los productos de combustión y parcialmente transferido por convección, conducción y radiación a las paredes del sistema de combustión, al combustible entrante y a los rechazos.
Emisiones atmosférica
Óxidos de nitrógeno (NOx). Los dos óxidos de nitrógeno más importantes son NO (monóxido de nitrógeno) y NO 2 (dióxido de nitrógeno), colectivamente llamados NO x. Hay dos fuentes principales de NO x en la combustión. El NO x térmico se forma mediante reacciones entre el nitrógeno y el oxígeno en el aire utilizado para la combustión. El NO x combustible se forma mediante reacciones entre oxígeno y nitrógeno orgánico en el combustible. Los óxidos de nitrógeno son precursores de la formación de O 3 y peroxi-aceto-nitrilo (PAN), oxidantes fotoquímicos conocidos como smog . Los óxidos de nitrógeno también contribuyen a la formación de aerosoles nítricos que pueden causar niebla y lluvia ácida. Dióxido de azufre (SO2). Es un gas irritante para los ojos, la nariz y la garganta. En altas concentraciones puede causar enfermedades o la muerte en personas ya afectadas por problemas pulmonares como asma o bronquitis. Ser relaciona con la producción de lluvia y nieve ácidas. Monóxido d carbono (CO). Existe por la insuficiencia de oxígeno en la combustión. Reacciona con la hemoglobina en la corriente sanguínea para formar carboxihemoglobina (HbCO) que el cuerpo humano confunde con la oxihemoglobina (HbO2) que normalmente transfiere el oxígeno a los tejidos vivos a través del cuerpo.
Emisiones atmosférica
Materia particulada (MP). Se forma durante la combustión mediante varios procesos incluyendo la combustión incompleta de combustible y el arrastre físico de los no combustibles. Las emisiones de partículas causan reducciones en la visibilidad y efectos sobre la salud. Las partículas más pequeñas de 10 m son crítica porque pueden aspirarse profundamente en los pulmones. Hay que resaltar que aproximadamente del 20 al 40 % de las emisiones de partículas son de menos de 10 m de diámetro y del 7 al 10 % son de menos de 2 m de diámetro. Metales. Presentes en plásticos, revistas, pilas de linterna, etc. Los metales que plantean las mayores inquietudes desde el punto de vista de la salud pública son: Cd, CR, Hg y Pb. Después de la incineración éstos se emiten o bien como materia en partículas o bien vaporizados en su forma gaseosa. Destaca entre éstos el Hg porque se volatiliza a una temperatura relativamente baja, 329 ºC. Sin embargo, una parte importante de este Hg puede evitarse que llegue al incinerador mediante una relativamente fácil separación en el origen. Gases ácidos. La incineración de residuos que contienen flúor y cloro genera gases ácidos, como el HF y el HCl. Se encuentran cantidades traza de flúor en muchos productos, mientras que el cloro e localiza principalmente en los plásticos La incineración de residuos que contienen azufre y nitrógeno también puede provocar la formación de gases ácidos.
Emisiones atmosférica
1. 2. 3.
Dioxinas y furanos. Una dioxina es un miembro de la familia de los compuestos orgánicos conocidos como policlorodibenzodioxina (PCDD). Una molécula de la familia PCDD está formada por una estructura ciclíca benzénica. La familia policlorodibenzofurano (PCDF) tiene una estructura similar. La importancia estas familias de compuestos orgánicos en que algunos de esos compuestos se encuentran entre las sustancias más tóxicas que existen (cancerígenas). Todavía no se ha determinado el mecanismo exacto de la formación de estos compuestos pero se han propuesto tres mecanismos: La presencia de dioxinas y furanos en los RS Su formación durante la combustión debido a los compuestos clorados precursores aromáticos Su formación durante la combustión procediendo de los hidrocarburos y el cloro Las dioxinas pueden entrar en el flujo de residuos como contaminantes en compuestos químicos, tales como los clorofenoles y clorobencenos que se utilizan en pesticidas, papeles y preservantes de la madera. También se ha sugerido que el clorofenol podría actuar como compuesto precursor en la formación de PCDD y PCDF. Otra hipótesis consiste en que estos compuestos se sinteticen en el mismo sistema de combustión mediante reacciones entre las ligninas (componente de la madera y el papel) y los compuestos de cloro derivados del policloruro de vinilo (PVC) o de compuestos inorgánicos como NaCl
COMPOSTAJE – COMPOST - COMPOSTADO
COMPOSTAJE – Objetivos generales Transformar materiales orgánicos biodegradables en un material biológicamente estable, y en el proceso reducir el volumen original de los residuos. Destruir patógenos, huevos de insectos y otros organismos no deseables que pueden estar presentes en los RS. Retener el máximo contenido de nutrientes (nitrógeno, fósforo y potasio). Elaborar un producto que se pueda utilizar para soportar el crecimiento de plantas y como enmienda de suelo.
COMPOSTAJE – Consideraciones de diseño y operación generales
Tamaño de partícula: 25 – 27 mm Relación C/N: 25 – 50 Mezcla y siembra: Fangos o lodos, excretas Contenido en humedad: 50 – 60 %
Mezcla/volteo: Mezclar “regularmente”
Temperatura: 50 – 55 ºC primeros días, después 55 – 60ºC Necesidad de aire: en dependencia del proceso de compostaje
Disposición final de residuos sólidos
Rellenos sanitarios
Históricamente, los vertederos o rellenos sanitarios han sido el método más económico y “ambientalmente aceptable” para la evacuación de residuos sólidos en el mundo
En el relleno sanitario se depositan los residuos sólidos urbanos dentro de una zona (típicamente llamada celda) en capas las cuales se van cubriendo subsecuentemente con suelo u otros materiales inertes hasta alcanzar una altura determinada. De esta forma se crea un ambiente totalmente anaerobio lo que posibilita la generación del biogás a partir de un largo período de tiempo (generalmente más de año)
El GRS típicamente tiene una más baja concentración de CH 4, aproximadamente 40 - 55%, que el biogás producido en los reactores anaerobios. Las concentraciones de H2S en el GRS son, usualmente, menores de 100 ppm, debido en gran medida, al bajo contenido de compuestos de azufre en los sólidos del material depositado en el relleno sanitario y al acomplejamiento del H2S con los iones metálicos producidos durante la biodegradación que se lleva a cabo en el relleno.
