RESIDUOS SOLIDOS
ORGANICOS
Los residuos sólidos
municipales comprenden los domésticos, comerciales e institucionales, las
basuras de la calle, los escombros de la construcción y los residuos generados
en las diferentes actividades productivas de bienes y servicios, en sectores
tales como el industrial, agropecuario, de servicios y mineros.
Estos residuos
sólidos pueden ser peligrosos o no peligrosos, de acuerdo con las
características presentes en su composición, y a su vez, en cada una de estas
dos grandes categorías, se dividen en aprovechables o no aprovechables. Como se
aprecia en la Figura 3, considerando las diferencias que existen tanto en las
características, como en las condiciones de manejo, los residuos aprovechables
y no aprovechables tendrán cada uno un esquema diferente de gestión, de tal
forma que se aumente la cantidad de residuos aprovechables y se disminuya la
cantidad de no aprovechables (Ministerio del Medio Ambiente, 1997).
Se entiende por residuo peligroso o RESPEL “aquel que por sus características
corrosivas, reactivas, explosivas, tóxicas, inflamables, infecciosas o radiactivas
puede causar riesgo o daño para la salud humana y el ambiente. Así mismo, se
considera residuo o desecho peligroso los envases, empaques y embalajes que
hayan estado en contacto con ellos” (Decreto 4741/05, Art. 3); de
lo anterior se deduce entonces que todos aquellos desechos que no entren en
ninguna de estas condiciones se considerarán como no peligrosos o convencionales. Si bien es cierto que la
primera fuente de producción de RESPEL es el sector productivo y dentro de este
el industrial, también se genera este tipo de materiales en los domicilios, por
lo que no debe desligarse su gestión del contexto municipal.
Figura 3. Gestión de Residuos
(Aprovechables y No Aprovechables).
Fuente. Adaptado de (Ministerio del
Medio Ambiente, 1997).
Para realizar una Gestión integral de
Residuos Sólidos es necesario identificar y clasificar los residuos sólidos
generados según su potencial de aprovechamiento dos categorías:
- Residuos
Sólidos NO Aprovechables: acorde con la normatividad ambiental
colombiana (Decreto 1713 de 2002, Art.1) se definen: como “todo. material o sustancia sólida
o semisólida de origen orgánico e inorgánico, putrescible o no,
proveniente de actividades domésticas, industriales, comerciales,
institucionales, de servicios, que no ofrece ninguna posibilidad de
aprovechamiento, reutilización o reincorporación en un proceso productivo.
Son residuos sólidos que no tienen ningún valor comercial, requieren
tratamiento y disposición final y por lo tanto generan costos de
disposición”
- Residuos
Sólidos Aprovechables: para los propósitos de este cuso se integran las definiciones
planteadas por la normatividad tanto de residuos convencionales como
peligrosos, para incluir en esta categoría cualquier material, objeto,
sustancia o elemento en estado sólido, semisólido o líquido que ha sido
descartado por la actividad que lo generó, pero que es susceptible de
recuperar su valor remanente a través de su recuperación, reutilización,
transformación, reciclado o regeneración (Decreto 1713/2002, Decreto 4741
de 2005).
Los residuos aprovechables pueden
clasificarse de distintas maneras; la más genérica incluye:
Residuos Biodegradables u Orgánicos: dentro de este tipo de residuos
encontramos aquellos que pueden ser transformados por microorganismos como bacterias,
hongos y otros agentes biológicos. Se incluyen restos vegetales, frutas,
residuos de comidas, verduras, restos de podas y residuos de jardinería.
Residuos Reciclables: son aquellos tipos de residuos
que después de haber sido utilizados pueden ser la materia prima o parte de
esta para la fabricación de nuevos elementos. Dentro de estos tenemos el papel,
cartón, vidrio, plástico, aluminio, textiles y aceites usados.
En cuanto a los residuos de origen
orgánico según su naturaleza y/o característica física pueden
clasificarse en (Jaramillo & Zapata, 2008):
- Residuos
de alimentos: principalmente son restos de alimento que provienen de
fuentes como restaurantes, comedores comunitarios, hogares y diferentes
lugares de expendio de alimentos.
- Estiércol:
provenientes de las heces de los animales, generalmente son aprovechadas
en bio-abono o generación de biogás
- Restos
vegetales: provenientes de podas o jardines, también se consideran algunos
residuos de cocina que no han sido sometidos a cocción como los son las
cascaras de frutas y las legumbres.
- Cuero:
derivados de artículos de cuero en desuso.
- Papel
y cartón: son residuos con un gran potencial para su reciclaje, estos son
considerados dentro de los residuos orgánicos ya que son fabricados a
partir de compuestos orgánicos.
Por otro lado, los residuos reciclables se
clasifican según su fuente de generación en: (Tchobanoglous, Theisen, &
Vigil, 1994)
- Domésticos
y comerciales: provenientes de los hogares y actividades comerciales
dentro de estos se tienen papel, cartón, plástico, textiles, madera,
vidrio, aluminio, otros metales, baterías. Aceites, neumáticos entre
otros.
- Institucionales:
provenientes de escuelas, cárceles y centros gubernamentales. Los residuos
son similares a los domésticos y comerciales.
- Construcción
y demolición: provienen de lugares nuevos de construcción, reparación y
remodelación, dentro de los que se tiene madera, hormigón, etc.
- Industriales:
provenientes de las diferentes industrias. Dentro de estos se encuentran
metales, plásticos, aceites, resinas, vidrios, tejidos y chatarra.
Finalmente en lo que tiene que ver con
los residuos peligrosos potencialmente aprovechables estos entrarían en la
clasificación general como reutilizables o reciclables; no obstante es
importante tener en consideración aquellas particularidades que les confieren
dicha denominación y que en determinado momento definirán la viabilidad y
tecnología para su recuperación, a continuación algunas de ellas (Suarez,
2009):
- Características
de peligrosidad:
Conocidas con la sigla CRETIP: Corrosividad, Reactividad, Explosividad,
Toxicidad, Inflamabilidad, Patogenicidad, con la cual se refieren las
propiedades de los residuos. La característica de cada RESPEL sirve su
clasificación en la fuente de generación y para identificar los residuos a
lo largo de la cadena de gestión. En general y para efectos de este
curso se excluyen los residuos patógenos o infecciosos de los análisis y
cadenas de aprovechamiento, en atención a sus implicaciones sobre la salud
pública y la regulación específica que sobre ellos existe en Colombia
(ver Decreto 2620 de 2000).
- Manejo
de Riesgos: Los
RESPEL deben manipularse con las precauciones definidas por su composición
y nivel de riesgo. Existen parámetros para el manejo del riesgo implícito
en estos residuos, como la clasificación de las Naciones Unidas o la de la
National Fire Protection Asociation (NFPA). Estas son utilizadas para el
almacenamiento o el transporte, sin embargo es importante mantener esta
clasificación en todos los elementos de gestión puesto que en el manejo de
RESPEL existe en todo momento el riesgo, y es responsabilidad de todos los
actores involucrados.
- La
fuente generadora del residuo y contenido de contaminantes-la composición
del residuo: esencialmente
se utilizan listados como el del convenio de Basilea, el del Centro
Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS) o el
catalogo Europeo de Residuos(CER), estos catálogos son más adecuados para
clasificar RESPEL en los procesos de aprovechamiento y tratamiento, ya que
están ligados tanto a la fuente generadora como al contenido del
contaminante o a su composición; facilitando de esta manera el sistema de
gestión. La clasificación del CEPIS aporta un atributo más y es la opción
de manejo o aprovechamiento.
Las 4R’s (reducir, reutilizar, recuperar y reciclar
El aprovechamiento de residuos se
plantea en el marco de una gestión integral de residuos, lo cual contribuye al
logro de objetivos locales, regionales e internacionales sobre modelos que
apuntan a la sostenibilidad del desarrollo, tal ha quedado planteado desde la
Cumbre de la Tierra (Rio de Janeiro-Brasil, 1992), a través de los cuales se
espera uso eficiente y equitativo de los bienes naturales (Dominguez, 2007).
Una de las estrategias más difundidas
en el mundo, en lo que a manejo de residuos se denomina las cuatro erres y se
utiliza de forma amplia para concienciar a los actores involucrados y para la
planificación de programas municipales de reciclaje. Por ser estas acciones
objeto directo del presente curso, los conceptos e importancia de cada
componente deben ser apropiados por los estudiantes.
Reducir: Es una
iniciativa para prevenir la generación de residuos, puesto que minimiza
realmente la cantidad de materiales, sus impactos ambientales y los costos
asociados a su manipulación (Alcaldía Mayor de Bogotá et al., 2007); es una
contribución muy importante al manejo integral de residuos sólidos, debido a
que constituye una verdadera reducción de la cantidad de materiales desechados,
en cuanto los evita (Ine, 1999). La reducción involcra análisis de las
características de diseño, compras selectivas, consumo responsable, entre
otros.
La manera más efectiva de no producir
desechos sólidos es no generarlos; con la reducción los consumidores y las industrias
pueden contribuir a preservar recursos naturales, en tanto se minimiza la
peligrosidad de los residuos y las necesidades de disposición. Es importante
puntualizar que esta disminución debe ser evaluada cuidadosamente analizando el
ciclo de vida de cada producto para prevenir que los problemas solo cambien de
lugar y cerciorarse que se está reduciendo la producción sin comprometer un
mayor uso de recursos. Como ejemplo, se podría citar la reducción en empaques
de alimentos de la cual se podría generar una mayor cantidad de comida
desperdiciada o un mayor requerimiento de embalaje para su transporte.
La industria juega un papel muy
importante, ya que ayuda a reducir los residuos extendiendo la vida de los
productos, de tal manera que se retrasa el punto en el que los productos se
convierten en residuos; como por ejemplo, creando productos fáciles de reparar
o mejorar.
En un manejo de residuos sólidos
exitosos, se quiere que los miembros de la sociedad que están involucrados
directamente en el flujo de residuos adquieran sus responsabilidades. Como por
ejemplo, productores de materias primas, fabricantes, distribuidores,
comerciantes, consumidores y autoridades deben responsabilizarse por los
residuos que generan; de esta manera se obliga a la minimización de residuos
sólidos.
Reutilizar: acorde con el Decreto
1713 de 2002, se refiere a la prolongación y adecuación de la vida útil de los
residuos sólidos recuperados y que mediante procesos, operaciones o técnicas
devuelven a los materiales su posibilidad de utilización en su función original
o en alguna relacionada, sin que para ello requieran procesos adicionales de
transformación.
Junto con la reducción, la
reutilización se considera una etapa compleja, en tanto que implica creatividad
e investigación. La reducción requiere conciencia, decisión y actitud, a su vez
la reutilización además de esto necesita de mayor definición, cuidado y
adecuación del objeto y del empaque.
Para la reutilización se requiere una
mayor capacitación e información a los ciudadanos y empresarios sobre las
formas, principios, procesos, ventajas y complicaciones de reutilizar objetos y
empaques, como por ejemplo la transformación de llantas usadas, el empleo de
envases plásticos como materas o artesanías y dar uso máximo a las bolsas
plásticas(Lara, 2008). Como se tratará en lecciones posteriores, los residuos
industriales tienen una capacidad de reutilización, más allá de los domésticos,
e incluso pueden intercambiarse según necesidades de los procesos productivos.
Recuperar: en general, incluye
toda acción que permita seleccionar y retirar los residuos sólidos que pueden
someterse a un nuevo proceso de aprovechamiento, para convertirlos en materia
prima útil en la fabricación de nuevos productos( Decreto 1713 de 2002).
Este término describe la extracción y
utilización tanto de materiales como de energía a partir de un flujo de
residuos para su reutilización o reciclaje; se incluyen actividades como la
separación en la fuente, recolección selectiva, segregación en centros de
acopio o plantas de tratamiento, reciclaje en planta, entre otros. Mientras los
materiales son acondicionados o tratados para incorporarse a nuevos procesos
productivos, la energía puede recuperarse utilizando los componentes de los
residuos como combustible o alimentación, para la conversión térmica o
biológica a algún tipo de carburante o vapor (Lund, 1996).
En la industria es importante y
necesario que los residuos que se obtienen como resultado de los procesos
productivos pasen a ser parte de la materia prima de nuevos procesos, generando
así menos residuos para ser tratados (CONDESAN, 2002).
Reciclar: se define como el
proceso para aprovechar y transformar los residuos sólidos recuperados y
devolver a los materiales su potencialidad de reincorporación como materia
prima para la fabricación de nuevos productos (Decreto 1713 de 2002).
El proceso de reciclaje involucra un
amplio rango de actividades industriales y no industriales, a su vez, involucra
muchos materiales y productos. Se basa en un principio simple: los residuos
deben ser tratados como un recurso para reducir la demanda de bienes naturales
y la cantidad de material que requiere disposición final (Pardave &
Gutierrez, 2007).
Se entiende que el reciclaje no es un
fin en sí mismo, tiene como objetivos primordiales mejorar la eficiencia
económica, reducir la contaminación y reducir el volumen de residuos. Debido a
que en la actualidad existen diversos materiales reciclables el proceso es
diferente para cada flujo de residuo (como residuos industriales o residuos
post-consumo papel, plástico) y a su vez cada proceso debe estar adaptado a
cada región; es decir que el proceso de reciclaje en los países en desarrollo
es diferente al utilizado en los países desarrollados. En términos generales el
reciclaje es un proceso de tres etapas: Recolección y procesamiento de
materiales secundarios, fabricación de productos con contenido reciclado y la
compra de productos recicladoscreando un círculo queasegurael éxito y el valor
del reciclaje.
Como se mencionó al inicio de la
lección, la finalidad del principio de las erres es que la sociedad reduzca al
máximo el consumo de recursos naturales y la generación de residuos y
disposición final de éstos como basura; el enfoque implica entonces la minimización
de residuos generados, la prolongación de la vida útil de los materiales y el
aprovechamiento de cada uno de los residuos generados, tal como se observa en
la Figura 4.
Principios de biotransformación de residuos orgánicos
Entre los residuos sólidos urbanos, los orgánicos
son tal vez los residuos que más problemas ambientales ocasionan, tanto por su
volumen, ya que constituyen el componente más importante en la caracterización
de residuos, como por las características de sus procesos naturales de
descomposición(Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial; epam
s.a.e.s.p, 2008).
Debido a esto la importancia de las técnicas de
tratamiento para los residuos orgánicos, antes de considerar los procesos
específicos empleados en la conversión biológica de los residuos, es necesario
conocer: 1. Las necesidades nutricionales de los microorganismos que se actúan
en la conversión de los residuos, 2. El tipo de metabolismo de los
microorganismos, según las necesidades de oxígeno, 3. Los tipos de
microorganismos importantes en la conversión de residuos, 4. Los requisitos
ambientales y las 5. Transformaciones aeróbicas o anaeróbicas para finalmente
seleccionar el proceso(Tchobanoglous, Theisen, & Vigil, Volumen II, 1994).
1. Necesidades nutricionales de los microorganismos:
Para reproducirse y funcionar correctamente , los
organismos necesitan:
Fuentes de energía y carbono: (síntesis de nuevos tejidos
celulares). Dos de las fuentes más comunes de carbono para el tejido celular
son: El proveniente de carbono orgánico (organismos heterótrofos) y el
proveniente del dióxido de carbono (organismos autótrofos).
La energía para la síntesis celular puede ser suministrada con la luz
(organismos fototrofos como bacterias fotositetizantes y algas (autotroficas) o
con una reacción química de oxidación (organismos quimiotrofos como por ejemplo las
bacterias nitrificantes).
Necesidades de nutrientes y factores de
crecimiento: En muchas ocasiones son el material limitante para la síntesis y
el crecimiento celular microbiano. Los principales nutrientes inorgánicos son:
nitrógeno (N), Azufre (S), Fosforo (P), potasio (k), magnesio (Mg), Calcio
(Ca), Hierro (Fe), Sodio (Na) y Cloro (Cl). Como nutrientes menores se tienen:
Zinc (Zn), Manganeso (Mn), Molibdeno (Mo), Selenio (Se), Cobalto (Co), Cobre
(Cu) y Niquel (Ni).
2. Tipo de metabolismo microbiano:
Respiración aerobia: son los organismos que dependen de la respiración aerobia
para conseguir su necesidad energética y solo pueden existir cuando hay un
suministro de oxígeno. (Aerobios obligatorios).
Anaerobios: organismos que generan
energía mediante fermentación y que solo existen en un ambiente que está libre
de oxigeno (Anaerobios obligatorios).
Anaerobios Facultativos: son
microorganismos que tiene la capacidad de crecer en presencia o ausencia de
oxígeno.
3.Tipo de microorganismos:
Las bacterias (grupos procarioticos) son de una importancia primordial dentro
de la conversión biológica de la fracción orgánica de los residuos sólidos; a
su vez existen hongos, levaduras y actinomicetos (eucariontes) que contribuyen
con los procesos de degradación.
Bacterias: Normalmente son
unicelulares: esferas (coco), barras (bacilos) o espirales (espirilos). Son de
naturaleza ubicua y se pueden encontrar en ambientes aerobios (presencia
oxigeno) o anaerobios (ausencia oxigeno). Debido a la amplia variedad de
compuestos orgánicos e inorgánicos que las bacterias pueden usar para su
crecimiento, se utilizan las bacterias para extensamente en diversas
operaciones industriales para acumular productos intermedios y finales de
metabolismo y en transformación de residuos sólidos.
Hogos:Son protistas multicelulares, no
fotosintéticos, heterotróficos, tiene la capacidad de crecer en condiciones de
baja humedad, que no favorece el crecimiento de las bacterias. Además pueden
tolerar valores de pH relativamente bajos (5,6 en algunas ocasiones hasta 2).
El metabolismo es esencialmenteaeróbico.
Levadura: Son hongos que no
pueden formar filamentos y por lo tanto son unicelulares. En términos de
operaciones industrialesde procesamiento, se pueden clasificar las levaduras
como naturales y cultivadas. Por ejemplo las levaduras naturales son de poco
valor, pero las levaduras cultivas son utilizadas extensamente.
Actinomicetos: Son un grupo de
organismos con propiedades intermedias entre bacterias y hongos.
4. Requisitos Ambientales:
Los principales requisitos ambientales a considerar son la temperatura y el pH
ya que tienen un importante efecto sobre la supervivencia y sobre el
crecimiento de los microorganismos, por lo general el crecimiento óptimo
se produce dentro de una gama de temperaturas y de valores de pH bastante estrecha.
Según la gama de temperatura en que
funcionen mejor, las bacterias pueden clasificarse como Psicrofilas (-10 – 30
◦C), Mesofilas (20-50 ◦C) o termofilas (45-75◦C). Por otro lado, en lo
referente a la concentración en iones de hidrogeno (pH), generalmente el pH
óptimo para el crecimiento bacteriano queda entre 6,5 y 7,5.
Finalmente el contenido de humedad, es
otro requisito ambiental esencial para el crecimiento de microorganismos. Es
importante saber el contenido de humedad de los residuos que se van a
aprovechar, especialmente cuando sevan a utilizar en procesos secos como el
compostaje. En muchos casos de compostaje, es necesario añadir agua para
obtener una óptima actividad bacteriana. En los procesos anaeróbicos la adición
de agua depende de las características de los residuos orgánicos y del tipo de
procesos que se va a utilizar.
5. Transformaciones aeróbicas o
anaeróbicas:
Aerobia:
La transformación aerobia de la materia orgánica
consiste en su degradación en presencia de oxigeno por medio de bacterias
produciendo principalmente dióxido de carbono, agua y otros componentes y se
puede describir con la siguiente ecuación:
Existen cuatro fases durante el proceso de
transformación de la materia orgánica:
Mesofila: primera fase y
se caracteriza por la presencia de bacterias y hongos, en el cual los
microorganismos se multiplican y consumen los carbohidratos, produciendo un
aumento en la temperatura desde la del ambiente a más o menos 40◦C.
Termófila: en esta etapa la
temperatura sube de 40 a 60 ◦C, desapareciendo los organismos mesofilos, mueren
las malas hierbas e inician la degradación los organismos termófilos. En esta
etapa se degradan ceras, proteínas y hemicelulosas y se desarrollan numerosas
bacterias formadoras de esporas y actinomicetos.
Enfriamiento: la temperatura
disminuye desde la más alta alcanzada durante el proceso hasta llegar a la
temperatura ambiente, se va consumiendo el materialmente fácilmente degradable,
desaparecen los hongos termófilos y el proceso sigue gracias a los organismos
esporulados y actinomicetos. Al inicio de esta etapa, los hongos termófilos que
resistieron en las zonas menos calientes realizan la degradación de la
celulosa.
Maduración: es el
complemento final de la fase que ocurre durante el proceso de fermentación
disminuyendo la actividad metabólica(Jaramillo & Zapata, 2008).
Anaerobia:
Consiste en la degradación en ausencia de oxigeno
por medio de bacterias, produciendo biogás (metano), la cual se produce en tres
pasos: El primer paso implica la transformación mediada por enzimas
(hidrolisis), de compuestos de masas moleculares más altas a compuestos aptos
para usar como fuentes de energía y tejido celular. El segundo paso implica la
conversión bacteriana de los compuestos resultantes de la primera etapa a
compuestos intermedios identificables de masa molecular más baja. El último
paso implica la conversión bacteriana de los compuestos intermedios aproductos
finales como los son el metano y dióxido de carbono.
Los dos procesos aerobios o anaerobios son
utilizados en el aprovechamiento de los residuos; en general los procesos
anaerobios son más complejos y requieren de mayor control.
Los procesos anaerobios tienen la ventaja de la
recuperación de energía en forma de metano y por lo tanto so productores netos
de energía, por otra parte, los procesos aerobios son consumidores netos de
energía debido a que hay que suministrar oxígeno para la conversión de
residuos, sin embargo ofrecen la ventaja de un funcionamiento
sencillo(Tchobanoglous, Theisen, & Vigil, Gestion Integral de Residuos
Solidos Volumen II, 1994).
ACTIVIDAD
1. PREPARAR DEBATE SOBRE LAS 4 R
2. PRINCIPIOS DE BIOTRANSFORMACION DE RESIDUOS SÓLIDOS
REFLEXIONA SOBRE EL SIGUIENTE VIDEO
