El tratamiento de los residuos

El tratamiento de los residuos.

1.1. Tratamiento de los materiales orgánicos.
1.2. Tratamiento de los plásticos.
1.3. Tratamiento del vidrio.
1.4. Tratamiento del papel y cartón.
1.5. Tratamiento de los metales.
1.6. Los tetrabrick.
1.7. Otros residuos.
2. La valorización energética.
2.1. Ventajas e inconvenientes de la valorización.
2.2. Otras formas de valorización.
3. Vertederos sanitariamente controlados.
4. Bibliografía.

1.1. Tratamiento de los materiales orgánicos.

Los materiales orgánicos se someten a dos clases de procesos :

• Proceso anaerobio. Biometanización.
• Proceso aerobio. Compostaje.

El primero, denominado también digestión anaerobia, es un proceso biológico acelerado artificialmente, que tiene lugar en condiciones muy pobres de oxígeno o en su ausencia total, sobre substratos orgánicos. Como resultado se obtiene una mezcla de gases formada por un 99% de metano y dióxido de carbono y un 1% de amoníaco y ácido sulfídrico. El gas combustible, metano, permite obtener energía.
El compostaje es la transformación biológica de la materia orgánica en productos húmicos conocidos como compost y que se emplean como fertilizante. Se realiza en presencia de oxígeno y en condiciones de humedad, PH y temperatura controladas.
El compost se puede obtener a partir de dos tipos de materiales :

• Residuos domésticos.
• Residuos de jardín.

En el primer caso es preciso haber separado previamente la materia orgánica para que no presente ninguna clase de impurezas ni lleve restos de medicinas, sustancias tóxicas, etc.
En primer lugar se procede a su molido y después se dispone en hileras de dos metros y medio a cielo abierto. Los montones son volteados periódicamente con el fin de facilitar la oxigenación y evitar su fermentación anaerobia. El volteo llega a hacerse hasta dos veces por semana mientras la temperatura se mantiene alrededor de 55ºC y el grado de humedad de la hilera es de entre el 50% y el 60%.
A partir del tercer volteo la temperatura se mantiene en los 25ºC indicando que ya ha finalizado la fermentación. Esto ocurre transcurridas tres o cuatro semanas.
Después se deja otro periodo equivalente para que se cure para luego proceder a su afino, para retirar cualquier clase de resto (partículas metálicas, trozos de vidrio, etc) que pudiera haber quedado.
Existen otras variantes a cielo abierto como la pila estática aireada. Por último se han desarrollado sistemas a cubierto con el fin de optimizar el proceso y sobre todo evitar malos olores.
La otra fuente de obtención de compost son los residuos de jardín.

1.2. Tratamiento de los plásticos.

Los envases de plástico pueden someterse a tres tipos de procesos.

1. Reciclado mecánico.
2. Reciclado químico.
3. Valorización energética.

El primero consiste en trocear el material para introducirlo posteriormente en una máquina extrusora-granceadora para moldearse después por los métodos tradicionales. Solamente puede aplicarse a los termoplásticos, que son aquellos que funden por la acción de la temperatura. Presenta dos problemas fundamentalmente. El primero es que el plástico ya utilizado pierde parte de sus propiedades lo que obliga a emplearlos en la fabricación de otro tipo de productos con menos exigencias. El segundo es la dificultad para separar los distintos tipos de plásticos. Para ello se han desarrollado diversos sistemas.
El segundo, reciclado químico se utiliza cuando el plástico está muy degradado o es imposible aislarlo de la mezcla en que se encuentra. Se define como la reacción reversible de la polimerización hacia la recuperación de las materias primas. Según el tipo de polímeros se distinguen dos clases de procesos :

1. Polímeros de adición. Por dos procedimientos diferentes :
   • Vía térmica. Se usan los siguientes sistemas :
     • Pirólisis.
     • Gasificación.
     • Cracking.
   • Vía catalítica. Con los siguientes :
     • Hidrogenación.
     • Hidrocracking.
     • Cracking.
2. Polímeros de condensación. Se aplican los siguientes :
• Hidrólisis.
• Metanólisis.
• Glicólisis.
• Otros.

Por último la valorización energética es un tratamiento adecuado para plásticos muy degradados. Es una variante de la incineración en la que la energía asociada con el proceso de combustión es recuperada para generar energía. Las plantas en las que se realiza se asemejan a una central térmica pero difieren en el combustible que en este caso son residuos plásticos.

1.3. Tratamiento del vidrio.

Los envases de vidrio se pueden reciclar sin que el material pierda ninguna de sus propiedades. Una vez recogidos son triturados formando un polvo grueso denominado calcín, que sometido a altas temperaturas en un horno, se funde para ser moldeado nuevamentee en forma de botellas, frascos, tarros, etc. que tienen exactamente las mismas cualidades que los objetos de que proceden. El proceso supone un ahorro de materias primas y de energía muy considerable.

1.4. Tratamiento del papel y cartón.

Consiste en la recuperación de las fibras de celulosa mediante separación en soluciones acuosas a las que se incorporan sustancias tensioactivas con el fin de eliminar la tinta. La tinta queda en la superficie del baño y se puede separar con facilidad.
Una vez retirada la tinta, se somete la suspensión de las fibras a un secado sobre una superficie plana, para recuperarlas. Después se las hace pasar por unos rodillos que las aplanan y compactan, saliendo finalmente la lámina de papel reciclado.

1.5. Tratamiento de los metales.

Los envases de acero estañado, más conocidos como hojalata, son perfectamente reciclables, se emplean en la fabricación de otros envases o como chatarra en las fundiciones siderúrgicas después de haber sido desestañada la hojalata. Todo el acero recuperado se recicla por las necesidades de las acerías. El proceso de reciclado de la hojalata reduce el consumo energético de forma muy notable.
Los envases de aluminio se consideran materia prima en los mercados internacionales. Su reciclado supone un elevado ahorro energético y los materiales obtenidos mantienen sus propiedades al fundirse repetidas veces. Para separarlos del resto se utiliza un mecanismo denominado de corrientes inducidas de Foucault que proyecta hacia fuera de la cinta transportadora los envases de aluminio, pega a ésta los férricos y deja igual a los demás. En combinación con sistemas de electroimanes sirve para completar la separación de los metales.

1.6. Tratamiento de los tetrabrik.

Se reciclan de dos maneras :

• Reciclado conjunto. Dando lugar a un material aglomerado denominado Tectán®.
• Reciclado por separado. Los componentes se aprovechan de modo independiente.

En éste último se separan las fibras de celulosa del polietileno y del aluminio en un hidropulper por frotamiento. Tras finalizar el proceso se vacía el hidropulper por su parte inferior através de un filtro que deja pasar el agua y la fibra de celulosa.
Con la recuperación de ésta se ha reciclado un 80% en peso del envase. Para aprovechar el resto se puede recuperar de forma conjunta obteníéndose una granza de polietileno reforzada por el aluminio. Este resto también se usa como combustible en las cementeras, ya que el polietileno es buen combustible y el aluminio oxidado suple a la bauxita, ingrediente del cemento.
Por último para separar el polietileno del aluminio se pueden usar disolventes, recuperando de la disolución el polietileno. También se puede recuperar el aluminio por combustión.

1.7. Otros residuos.

Los neumáticos pueden sufrir diferentes procesos:

• Recauchutado.Con lo que puede volver a utilizarse. Consiste en volver a realizar el dibujo gastado.
• Corte. Para que mediante un fundido a presión se puedan fabricar felpudos, zapatillas, etc.Trituración. Con dos variantes:
  • Trituración a temperatura ambiente.
  • Trituración criogénica.
    Ésta última utiliza bajas temperaturas por debajo de su temperatura de transición vítrea convirtiéndolo en un material frágil y quebradizo. Se obtiene así un grano fino y homogéneo.
• Triturado se emplea en :
  • Como caucho asfáltico. Mejora el drenaje de la capa asfáltica así como prolonga la duración del pavimento y reduce su fragilidad.
  • Como hormigón de asfalto modificado.
  • Como combustible en grano. El caucho compuesto por un 83% de carbono en peso tiene una capacidad calorífica de 35MJ/kg. La combustión debe estar muy controlada porque los neumáticos contienen azufre.
  • Pirólisis.
  • Utilización en el compostaje de fangos. El neumático triturado se utiliza para favorecer la oxigenación y el compostaje.

Las pilas presentan diversos grados de potencial contaminante. Según su composición y tipo tendrán como destino el reciclado o el depósito controlado en un depósito de seguridad.
Son reciclables las pilas botón de óxido de mercurio, óxido de plata y las de níquel-cadmio. El mercurio se recupera mediante un proceso de destilación.
Los aceites de automoción usados son residuos peligrosos. Contienen productos de la degradación de los aditivos que se les añaden como fenoles, compuestos de cloro, hidrocarburos polinucleares aromáticos clorados (PCB), compuestos de plomo, etc. Son procesados por destilación que permiten obtener nuevamente aceites de una calidad comparable a los obtenidos del crudo petrolífero.
Por último los residuos voluminosos como muebles, electrodomésticos son recuperados por particulares y asociaciones que los reparan y revenden o utilizan. Hay que hacer la salvedad de que ciertos electrodomésticos de línea blanca como frigoríficos deben tratarse para su desguace por personal especializado por contener CFC, PCB, etc. Igualmente el material electrónico debe ser tratado de forma especial para evitar que dañe el medio ambiente.

2. La valorización energética.

La incineración de basuras está ampliamente extendida en algunos países como Dinamarca, que incinera hasta un 56% de sus RSU. Los Países Bajos y Suecia incineran un 30% y los Estados Unidos sólo un 16%. En nuestro país existen 22 plantas incineradoras que queman un 6% de los residuos.
La incineración consiste en la oxidación total de los residuos en exceso de aire y a temperaturas superiores a 850ºC según la normativa europea. Se realiza en hornos apropiados con aprovechamiento o no de la energía producida en cuyo caso se habla de valorización energética.
Los elementos que componen una planta de incineración de residuos urbanos son :

1. Foso receptor.
2. Tolvas de carga.
3. Alimentadores del horno.
4. Horno u horno caldera si se produce energía.
5. Cámara de combustión.
6. Inyección de aire (comprimido).
7. Circuito de agua.
8. Turbo grupo si se produce energíaSistema de depuración de gases.
9. Sistema de evacuación de gases (chimenea).
10. Sistema de captación de partículas.
11. Sistema de enfriamiento de escorias y cenizasSistemas de estabilización de escorias y cenizas.
12. Vertedero controlado para los residuos (escorias, cenizas, etc).

En la figura se esquematiza la instalación de una planta de valorización energética, en la que el combustible habitual de la misma, usualmente carbón se ha sustituido por RSU El vapor de agua producido se emplea en la producción de electricidad o para calefacción doméstica.

2.1. Ventajas e inconvenientes de la valorización.

La valorización presenta una serie de ventajas :

1. Reducción del volumen de la basura hasta en un 90 %.
2. Recuperación de energía.
3. Las cenizas son más estables que los residuos de partida.

La valorización energética de los residuos consiste en la obtención de energía a partir de su combustión. El poder calorífico de los residuos es variable, en el caso de los plásticos hidrocarbonados se estima que es comparable a la de los derivados del petróleo con algunas ventajas medioambientales como la de no generar óxidos de azufre, causantes de la lluvia ácida. Sin embargo la combustión de P.V.C genera un 50% de energía que los anteriores.
Los inconvenientes que se presentan :

1. La combustión indiscriminada de la basura sin separación produce como efecto de la combustión determinados productos muy tóxicos. La presencia de PVC en la mezcla, aporta a los gases de combustión ácido clorhídrico que en presencia de materia orgánica puede originar productos tóxicos derivados de las dioxinas y de los dibenzofuranos.
2. Las cenizas producto de la combustión contienen metales pesados, tales como el cadmio en cantidades consideradas peligrosas y deben recibir un tratamiento especial como residuos peligrosos.
3. Como consecuencia de los dos puntos anteriores es necesario hacer cuantiosas inversiones tecnológicas.
4. Si se incineran materiales reciclables por otros procedimientos se produce un consumo de recursos valiosos.

Como respuesta a estos problemas la tecnología de la incineración se ha desarrollado mucho los últimos años con el fin de reducir las emisiones de gases y humos. Las incineradoras operan a temperaturas elevadas con el fin de destruir dioxinas y furanos, normalmente lo hacen a 1000ºC. Por otro lado y para garantizar la composición de los gases emitidos incorporan unidades de lavado y filtros adecuados. Todo ello regulado por una estricta normativa tanto europea como nacional.
Existen varias tecnologías de proceso : parrilla, lecho fluidizado y plasma. El objetivo de todas ellas es el de conseguir la combustión total y emitir a la atmósfera tan sólo dióxido de carbono y agua, después de haber quedado retenidos los metales pesados, gases ácidos y partículas generadas durante el proceso de combustión. De todas ellas la tecnología del lecho fluidizado permite emisiones por debajo de los límites establecidos. Se emplea un buen contacto en una cámara de postcombustión del comburente con un lecho de arena calentado a 850ºC en presencia de un porcentaje superior al 6% de oxígeno en un periodo de al menos dos segundos.
Recientemente la compañía Solvay, fabricante de productos clorados, entre ellos el PVC, ha desarrollado una tecnología de combustión (NEUTREC®) que garantiza el control de los gases emitidos a la atmósfera y la recuperación de las cenizas generadas. El proceso se basa en la incorporación de bicarbonato sódico por vía seca en la corriente gaseosa. Se logran así grandes mejoras con respecto a los procesos húmedos y semisecos empleados anteriormente. La novedad radica en la posibilidad de separar los productos sólidos residuales de su contenido en metales pesados y compuestos orgánicos y reciclarlos en la industria química.
Los gases han de estar en contacto con el bicarbonato sódico durante dos segundos a temperaturas mayores de 140ºC para conseguir la neutralización completa. A continuación los gases pasan por los filtros de mangas para retener partículas de polvo y en uno de ellos existen partículas de carbón activo para retener los metales pesados las dioxinas y los furanos.

2.2. Otras formas de valorización.

Son fundamentalmente dos :

• Pirólisis.
• Gasificación.

La pirólisis es un proceso térmico realizado en ausencia de oxígeno y a una temperatura próxima a los 400ºC. En él se genera :

1. Una mezcla de gases hidrocarbonados y algo de monóxido de carbono.
2. Mezcla de hidrocarburos líquidos.
3. Un sólido carbonoso que presenta incrustaciones de elementos inertes que no pirolizan como piedras, vidrio, metales, etc.

Por último la gasificación consiste en la oxidación del residuo en atmósfera empobrecida para conseguir una combustión parcial. Se tiene experiencia en materiales homogéneos.

3. Vertederos sanitariamente controlados.

Una vez realizados todos los tratamientos anteriores todavía persiste una fracción de los residuos denominada rechazo, que no se ha podido reciclar o valorizar y cuyo destino final es el vertedero controlado.
Un vertedero se considera sanitariamente controlado cuando se toman las medidas necesarias para evitar que resulte nocivo, molesto o cause deterioro al medio ambiente.
Consiste en una depresión del terreno natural o artificial en la que se vierten, compactan y recubren con tierra diariamente los residuos acumulados. En el fondo se trata de un tratamiento biológico de los desechos. En ausencia de oxígeno se produce una descomposición anaerobia de los mismos que degrada la materia orgánica a formas más estables y da lugar a la formación de biogás, mezcla de gases entre los que destaca el metano. En función de cómo se dispongan los residuos y la tierra de cubrición, de lo que resulta el grado de compactación, se distinguen tres tipos de vertederos:

1. De baja densidad.
2. De media densidad.
3. De alta densidad.

En los primeros los residuos se extienden y compactan en capas de 1,5 a 2,5 m de espesor que se cubren con una capa de tierra diaria de 20-30 cm. Es necesaria la cubrición diaria. La densidad que resulta es de unas 0,5 Tm/m2. En los de densidad media, con densidades de 0,8 Tm/m2, las capas de residuos tienen espesores inferiores a los de baja densidad y no necesitan una cubrición tan frecuente. El espesor de las capas de residuos en los de alta densidad es aún más pequeño que en los dos casos anteriores, lo que unido a la utilización de compactadores potentes da como resultado densidades de aproximadamente 1 Tm/m?.
En la planificación de un vertedero controlado es preciso considerar una serie de factores :

• Relativos a la ubicación del vertedero :
  1. Naturaleza hidrogeológica del terreno.
  2. Topografía del terreno.
  3. Condiciones climatológicas.
  4. Dirección del viento.
  5. Distancia de la zona de recogida.
  6. Presencia de núcleos habitados.
• Relativos a las instalaciones :
  1. Tamaño del vertedero.
  2. Red de drenaje eficaz.
  3. Sistema de impermeabilización adecuado.
  4. Sistema de recogida y tratamiento de los lixiviados.
  5. Sistemas de evacuación y tratamiento de los gases producto de la fermentación anaerobia, biogás.
  6. Control sanitario de plagas.
  7. Vallado de las instalaciones.
  8. Accesos y control de entradas y salidas
• Relativos al funcionamiento :
  1. Ruidos.
  2. Malos olores.
  3. Contaminación del aire.
  4. Prevención de incendios.
  5. Cumplimiento de las previsiones en cuanto a los grosores de las capas de residuos y de cubrición.
  6. Prevención del impacto paisajístico y sobre la fauna salvaje.
• Plan de recuperación medioambiental del vertedero una vez concluida su vida útil.

Como consecuencia del tratamiento recibido se reduce el impacto medioambiental del vertido incontrolado. Al recubrir la basura con tierra se reduce la proliferación de plagas y la emisión de malos olores. Como no se quema la basura incontroladamente se reduce la contaminación del aire. No obstante siguen siendo muchos los inconvenientes :

1. Ocupación del territorio. Los vertederos ocupan grandes extensiones de terreno relativamente próximas a los núcleos urbanos. Según algunas estimaciones la basura producida por una población de 10.000 personas ocuparía en un año una superficie de una hectárea a 1,2 m de profundidad. A mayor distancia aumentan los costes de transporte proporcionalmente y aumentan las emisiones de gases de efecto invernadero producidos en el transporte.
2. Con frecuencia los vertederos ocupan ecosistemas valiosos. En ocasiones, áreas húmedas de alto valor ecológico se han convertido en vertederos.
3. Los vertederos requieren excavaciones y grandes movimientos de tierra que consumen gran cantidad de energía.
4. Se producen lixiviados, que son líquidos de composición variada producto de la descomposición y que se movilizan por la acción del agua de lluvia que se infiltra en el vertedero y deben ser evacuados y tratados para evitar la contaminación de las aguas subterráneas.
5. En los vertederos controlados se produce metano fruto de la descomposición anaerobia de los materiales orgánicos, ya que los materiales están enterrados. Existe un riesgo de explosión que debe ser evitado captando los gases resultantes. Además el metano es uno de los responsables del efecto invernadero.
6. Supone un derroche de recursos que podrían volver a entrar en el sistema productivo y cuya transformación supone un ahorro considerable en materias primas, energía e impacto medioambiental fruto de su extracción.
7. Los vertederos generan un altísimo rechazo social. Son fuente de molestias de todo tipo para la población ruido, contaminación, impacto visual, etc.

A pesar de esta problemética existen medidas factibles para reducir el impacto de los vertederos :

1. La compactación de la basura puede reducir el coste energético y económico de su transporte y vertido. Con la tecnología actual se puede reducir la basura en volumen en un 60%.
2. Existen sistemas de transporte neumático que pueden reducir en áreas de gran densidad los costes.
3. El problema de los lixiviados puede reducirse con una adecuada planificación de la localización de los vertederos lejos de los acuíferos y las masas de agua superficial. Paralelamente son imprescindibles sistemas de drenaje que capten los lixiviados y los sometan a tratamiento. Éste puede ser:
   • Por aspersión. Se procede a la aspersión de los lixiviados sobre :
   1. Superficies de vertido ya clausuradas con objeto de que se airee, evapore o sea absorbido.
   2. Sobre el propio vertedero en zonas debidamente dotadas de una cubierta vegetal adecuada. Así se airean los lixiviados y la superficie actúa como un lecho bacteriano que ayuda a su desaparición.
   • Tratamientos físico-químicos :
     1. Absorción.
     2. Oxidación.Precipitación.
     3. Coagulación-floculación.
   • Percolación sobre escorias producto de la incineración de los residuos urbanos.
   • Transferencia a sistemas de depuración de aguas residuales urbanas :
     1. Depuradoras convencionales.
     2. Lagunas anaerobias.
     3. Sistemas de lodos activados.
     4. Sistemas de lechos bacterianos.
4. El biogás puede ser captado y aprovechado como fuente de energía, obteniéndose así ingresos suplementarios y evitándose emisiones indeseadas.
5. Hay que realizar la correcta impermeabilización del vertedero para evitar fugas subterránea.
6. Con las medidas correctoras necesarias es posible recuperar medioambientalmente el espacio anteriormente ocupado por un vertedero. Un ejemplo lo tenemos en el proyecto de recuperación del verterdero de Valdemingómez, que durante más de veinte años sirvió para acumular la basura producida por tres millones de madrileños y que está en la actualidad en fase de recuperación para convertirlo en un parque forestal.

Para terminar hay que indicar que el vertido controlado se considera como la última posibilidad y la menos deseable de todas.
Se ha eliminado por completo cualquier forma de vertido incontrolado o de vertido al mar. Éste se ha convertido con demasiada frecuencia en el receptor de vertidos de aguas residuales, residuos industriales, tóxicos y radioactivos. Centrándonos en la materia de nuestro estudio muchas ciudades costeras en el mundo optaron en el pasado por verter sus residuos en el mar. Afortunadamente estas prácticas están cayendo progresivamente en desuso a pesar de algunos intentos de camuflarlas detrás de la construcción de islas de basura donde albergar edificios, infraestructuras, etc. en algunos países del mundo especialmente en Oriente.

4. Bibliografía utilizada :

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