1 RELLENOS SANITARIOS

1.1 Residuos Sólidos Urbanos (RSU)

1.1.1 Definición

Los residuos sólidos urbanos (RSU) son generados cuando los

materiales utilizados por el hombre cumplen con su vida útil, pierden su valor

y dejan de ser necesarios para él, es decir, se convierten en basura. Estos

residuos provienen de las diferentes actividades realizadas en hogares,

comercios, industrias (pequeña industria y artesanías) y actividades

institucionales (oficinas públicas, escuelas, colegios y universidades). Por lo

general, las autoridades municipales son las encargadas del manejo de los

residuos sólidos, una tarea que se vuelve complicada por el acelerado

crecimiento de la población, el desarrollo industrial, los cambios en los

hábitos de consumo, el uso excesivo de envases, empaques y materiales

desechables (Jaramillo, 2002).

Son considerados RSU a los materiales utilizados en actividades

domesticas que son eliminados o desechados en las casas habitación, estos

materiales provienen de productos consumidos y de sus envases, empaques

o embalajes. Aquí también se incluyen residuos cuyas características son

semejantes a las domiciliarias, provenientes de actividades como

establecimientos, vías y lugares públicos (NORMA Oficial Mexicana NOM-

083-SEMARNAT-2003).

1.1.2 Composición de los residuos sólidos urbanos (RSU)

La composición de los residuos sólidos urbanos depende

principalmente de la actividad que los origine. Del 50% al 70% del total de

los residuos están formados por residuos domiciliarios; desperdicios de

cocina, papeles, cartón, plásticos, vidrio, metales, textiles, residuos de jardín,

tierra, entre otros. Los residuos comerciales; papel, cartón, plástico, madera,

residuos de comida, vidrio, metales, residuos especiales y peligrosos,

constituyen del 10% al 20% del total. De igual manera del 5% al 15% están

integrados por residuos institucionales; semejantes al comercial. En tanto,

los residuos industriales (pequeña industria y artesanías); residuos de

procesos industriales, materiales de chatarra, incluyendo residuos de

comida, cenizas, demolición, construcción, residuos peligrosos, entre otros,

forman del 5% al 30% del total. Además, el barrido de vías y áreas públicas;

residuos que arrojan los peatones, tierra, hojas y excrementos, constituyen

un 10% al 20% del total de los residuos sólidos urbanos (Figura 1)

(Jaramillo, 2002).

Figura 1. Composición de los residuos sólidos urbanos

(RSU) 2007. Imagen obtenida de: (SEMARNAT, 2008).

En México la composición de los RSU cambia de manera importante

con el paso del tiempo. Esto debido a la variación en el consumo de

productos que ha tenido la población. También se ha encontrado una

relación entre la composición de residuos sólidos y las condiciones

económicas de los países. En los países cuyos habitantes cuentan con bajo

ingreso económico se generan menos residuos y sus componentes

predominantes son residuos orgánicos. Por ejemplo, en México en la década

de los años 50 el porcentaje de los residuos orgánicos en la basura oscilaba

entre 65 y 70% de su volumen, mientras que para el 2007, esta cifra se

redujo al 50% (SEMARNAT, 2008).

1.2 Características de los Rellenos Sanitarios

El progreso de todo asentamiento urbano trae como consecuencia el

aumento en la producción de residuos sólidos, y es muy común que estos

desechos no terminen en sitios de disposición final. Esto se manifiesta en la

falta de limpieza de sitios públicos, calles y carreteras, la descarga de

residuos en ríos, bosques o en botaderos improvisados. Todo ello afecta la

salud pública, aumenta la contaminación de recursos naturales y deteriora la

calidad de vida de la población. Por esto, surge la necesidad de buscar

soluciones adecuadas para el manejo y disposición final de los RSU (Arvizu,

J., Huacuz, J., 2003).

La explosión demográfica, el cambio de las actividades productivas y

el aumento en la demanda de servicio, han sobrepasado la capacidad del

medio ambiente para hacer frente a la cantidad de residuos que genera la

humanidad; por lo que se emplean sistemas integrales para el manejo de

residuos adecuándose a las necesidades de cada localidad. Para regular la

disposición final de los residuos sólidos urbanos, se emplean sitios cuya

ubicación, diseño, construcción, operación, clausura, monitoreo y obras

complementarias, garanticen la protección al medio ambiente, el equilibrio

ecológico y los recursos naturales (NORMA Oficial Mexicana NOM-083-

SEMARNAT-2003).

“Se entiende como disposición final a la acción de depositar o confinar

permanentemente residuos en sitios e instalaciones cuyas características

permitan prevenir su liberación al ambiente y las consecuentes afectaciones

a la salud de la población y a los ecosistemas y sus elementos” (Ley federal

para la prevención y gestión integral de los residuos, 2003).

El relleno sanitario es una de las técnicas que se usan en la

actualidad para la disposición final de residuos sólidos urbanos, no perjudica

a la salud o seguridad pública y es de bajo impacto medioambiental. Es una

técnica que emplea principios de ingeniería, donde diariamente los residuos

sólidos se mezclan, se esparcen en capas delgadas, se compactan y

sepultan bajo una capa de tierra o espuma plástica. El relleno sanitario es en

esencia una excavación en el suelo recubierta con un revestimiento

impermeable con plástico o arcilla, que reduce infiltraciones al subsuelo,

sobre la cual se colocan y se distribuyen los residuos urbanos (Jaramillo,

2002; Tyler, 1994).

Dependiendo de la cantidad de residuos sólidos urbanos que se

generen, es el tipo de relleno sanitario que se utiliza (Tabla 1). Para lugares

donde se generan más de 40 toneladas diarias se utilizan rellenos sanitarios

mecanizados. En estos se utiliza maquinaria pesada para el manejo de los

residuos (retroexcavadoras, buldozer, volteos, entre otros), se manejan

grandes cantidades de residuos, lo cual exige un cuidado especial en el

diseño y manejo del sitio. En los rellenos que manejan de 16 a 40 toneladas

de residuos, llamados rellenos semimecanizados, se utiliza maquinaria para

apoyar al trabajo manual, como un tractor agrícola por su versatilidad para

acoplarle diferentes instrumentos, por ejemplo, un rodillo que brinda el apoyo

necesario para una buena compactación. Cuando la cantidad de residuos no

supera las 15 toneladas diarias, se emplea una cuadrilla de hombres con

herramientas para compactar y confinar los residuos, se considera a este un

relleno sanitario manual (Jaramillo, 2002). Sin importar cual sea el tamaño

del relleno sanitario, la eficiencia para tratar y manejar la basura debe de ser

la misma.

Tabla 1. Tipos de relleno sanitario y cantidad de residuos sólidos urbanos (RSU) generados.

………….Fuente: (Jaramillo, 2002).

Para la construcción y la correcta operación de un relleno sanitario es

esencial tomar en cuenta las características del terreno, como lo son el tipo

de suelo y la profundidad del nivel freático, para evitar la contaminación de

los mantos acuíferos por lixiviados. Los métodos elementales de

construcción son el método de trincheras o zanjas y el método de áreas

(Jaramillo, 2002).

El método de trincheras o zanjas consiste en cavar varias zanjas o

trincheras, en las cuales se deposita la basura para después cubrirla con

tierra de la misma excavación. En este método se requiere un buen sistema

de drenaje, para que no haya acumulación de líquidos en los periodos de

lluvia. El método no se puede utilizar en zonas donde haya mantos acuíferos

muy próximos a la superficie, por riesgo de contaminarlos, o en terrenos

excesivamente rocosos, por la dificultad de excavación (Figura 2) (Jaramillo,

2002).

Tipo de relleno

sanitario

RSU Ingresados

(ton/día)

Tipo de

Municipio

Mecanizado >40 Urbano

Semimecanizados 16 a 40 Urbano y

Semirural

Manual 15 o menor Rural

Figura 2. Construcción de rellenos sanitarios por el método de zanjas.

Imagen obtenida de: http://www.greenpeace.org/raw/image_orig/argentina/

fotos-y-videos/fotos/infograf-a-c-mo-contamina-un.jpg).

El método de áreas se utiliza principalmente en terrenos planos,

donde los mantos freáticos están muy cercanos a la superficie. Este método

exige una ligera elevación del terreno para la construcción de los rellenos

sanitarios. También se pueden emplear depresiones naturales o canteras

abandonadas de poca profundidad. El material de cobertura que se maneja

en estos casos se extrae de terrenos cercanos, para evitar costos elevados

por manejo de acarreo. La construcción de las celdas de residuos, espacios

donde se va confinando un cierto volumen de basura, debe de iniciarse

desde el fondo del terreno, procurando conservar una pendiente del talud de

18 a 27 grados, para evitar deslizamientos y lograr una mayor estabilidad. A

medida que se eleva el relleno las celdas se extienden, se apisonan y se

recubren diariamente con capas de tierra, como parte de su manejo y

correcta operación (Figura 3) (Jaramillo, 2002).

Figura 3. Relleno sanitario por el método de áreas. Imagen obtenida de:

http://www.aesamisiones.com.ar/images/grafico_relleno_sanitario.jpg.

También se pueden combinar ambos métodos, el de trincheras o

zanjas y el de áreas, para crear un relleno sanitario híbrido. Esto es posible

gracias a que tienen técnicas similares de operación, al combinarlos se

obtienen mejores resultados, se aprovecha mejor el terreno y el material de

cobertura (Figura 4) (Jaramillo, 2002).

El costo de los rellenos sanitarios es moderado y en algunos casos se

pueden manejar grandes volúmenes de residuos. Estas instalaciones son

consideradas obras de saneamiento básico y operan como tal. El buen

funcionamiento del relleno se basa en utilizar un suelo adecuado que

asegure el buen diseño del relleno, optimizando con esto su operación y

control (Jaramillo, 2002; Tyler, 1994).

Figura 4. Combinación de los métodos de áreas y de trincheras o zanjas

para la construcción del relleno sanitario.

Los rellenos sanitarios se diseñan para reducir al máximo la

contaminación atmosférica, del subsuelo y de los mantos acuíferos. Al

depositarse los residuos en los rellenos, éstos comienzan a descomponerse

mediante una serie de procesos químicos complejos. Los productos

principales de la descomposición son los líquidos lixiviados y los gases.

Tanto los líquidos como los gases pueden afectar la salud de la población de

los alrededores (Tyler, 1994).

La descomposición natural de la basura, en el interior del relleno,

forma líquidos putrefactos y de mal olor, llamados lixiviados o líquidos

percolados (líquidos que se forman por arrastre o filtración de los

materiales). El agua de lluvias que cae al relleno sanitario al mezclarse con

estos líquidos provoca un aumento en el volumen de los lixiviados. De esta

manera el agua de lluvia participa formando suspensiones, las cuales

pueden contaminar el subsuelo y mantos acuíferos cercanos al relleno

sanitario. Esto provoca el deterioro de la calidad del agua, lo que puede

representar un riesgo para la salud humana y organismos que entren en

contacto con este vital líquido (SEMARNAT, 2008).

Para impedir que el lixiviado se transmine al subsuelo y se mezcle con

los mantos freáticos el fondo del relleno está cubierto con una membrana

impermeable. Esta membrana impermeable se compone por varias capas de

arcilla, plástico grueso y una membrana de asfalto. Los líquidos lixiviados se

acumulan en el fondo del relleno, desde donde son bombeados a tanques de

almacenamiento y después a plantas tratadoras de agua. Cuando el relleno

alcanza su máxima capacidad se cubre con arcilla, arena, grava y mantillo,

para evitar entrada directa de lluvia. Por último, se colocan pozos alrededor

del relleno para monitorear que no exista filtración de lixiviados (Tyler, 1994).

La fermentación anaerobia de la materia orgánica de los rellenos

sanitarios genera gases que constituyen un problema difícil de resolver. La

acción de microorganismos como bacterias degradan los residuos orgánicos

mediante procesos biológicos, emitiendo metano, otros gases, y otras

sustancias químicas. Los gases contaminan el aire, afectando directamente

a la población aledaña, y contribuyen al calentamiento global. Esta

producción de gases depende directamente de la cantidad de residuos que

participen en la fermentación al igual que el tiempo de emisión a la

atmósfera (Tyler, 1994).

1.3 Biogás

1.3.1 Definición

El biogás es una mezcla de gases, metano (CH4) y dióxido de

carbono (CO2), principalmente. Es generado por la descomposición de los

residuos orgánicos, en rellenos sanitarios, en condiciones anaeróbicas. El

metano producido por bacterias es el último eslabón en una cadena de

microorganismos que degradan material orgánico y devuelven los productos

de la descomposición al medio ambiente. Este proceso que genera biogás

es una fuente de energía renovable (Colmenares, W., Santos, K., 2007).

El biogás de los rellenos sanitarios, cuando es emitido al ambiente,

causa o contribuye significativamente a la contaminación del aire. Algunos

de los contaminantes contenidos en este gas (hidrogeno sulfúrico (H2S),

mercaptano, entre otros) pueden ser tóxicos, o, tienen olores desagradables

aun en cantidades mínimas, pueden causar daños a la salud y al medio

ambiente. Por ejemplo, el metano emitido en los rellenos sanitarios es un

gas de efecto invernadero que contribuye al cambio climático mundial

(Stege, G.,Davila J.; 2009, Schmidt, 1999).

1.3.2 Composición y Propiedades El biogás es en realidad una mezcla de gases compuesta

principalmente de: Metano (CH4): 40-70% del volumen.

Dióxido de carbono (CO2): 30-60% del volumen.

Otros gases: 1-5% del volumen, incluyendo hidrogeno (H2); 0-1% del

volumen, sulfuro de hidrogeno (H2S): 0-3% y trazas de vapor de agua

(Demirbas, 2008; Colmenares, W., Santos, K. 2007; Schmidt, 1999).

El valor calorífico del biogás compuesto aproximadamente por un 55%

de metano y 45% de dióxido de carbono tiene un poder calorífico cercano a

9.90 kWh/Nm3 (35.6 MJ/Nm3- 11974.7 Kcal/Kg). Entonces, un metro cúbico

de biogás es equivalente a alrededor de medio litro de combustible diesel

(Schmidt, 1999).

El biogás es menos denso que el aire atmosférico y presenta una

temperatura de inflamación de 700ºC. Es más inflamable que el diesel, que

tiene una temperatura de inflamación de 350ºC, la gasolina y el propano,

que es inflamable a 500ºC. La temperatura de la llama proporcionada por el

biogás es de 870ºC (Colmenares, W., Santos, K., 2007). Por lo tanto, puede

ser usado como combustible en muchas actividades, sustituyendo a los

combustibles fósiles y otras fuentes de energía no renovables.