Los productos y los impactos de la descomposición de residuos sólidos urbanos en los sitios de disposición final

Los procesos de descomposición de los residuos sólidos urbanos depositados en los sitios de disposición final se pueden distinguir tres procesos relevantes: descomposición aerobia, descomposición anaerobia y lixiviación. El factor principal que rige estos procesos es la percolación del agua pluvial a través de los residuos, tanto en rellenos sanitarios como en tiraderos a cielo abierto, ya que ambos están expuestos a absorber buena parte de la precipitación que incide sobre su superficie. Los procesos de descomposición de los residuos favorecen la emisión de productos contaminantes que pueden ser un riesgo potencial al ambiente y a la salud, entre los que se encuentran los lixiviados y el biogás, mismos que requieren de un manejo adecuado acorde a la normatividad ambiental mexicana y en cumplimiento de los tratados internacionales firmados por México. Bajo este marco se promueve la disminución de la contaminación atmosférica así como la producción de energía a partir del biogás, aprovechando los bonos de carbono que se reciben por la reducción de las emisiones de metano y bióxido de carbono, principales gases de efecto invernadero causantes del calentamiento global de la Tierra.

Introducción

La disposición final de los residuos sólidos urbanos, en rellenos sanitarios o en tiraderos a cielo abierto, conlleva a la generación de diferentes productos contaminantes, derivados de los procesos de descomposición microbiana y liberación de componentes contaminantes de los residuos. La contaminación puede presentarse en forma sólida (polvo y materiales ligeros arrastrados por el viento), líquida (lixiviado) y gaseosa (biogás), o incluso como partículas sólidas suspendidas en el lixiviado o en el humo de incendios provocados y autoincendios eventuales en los tiraderos.

En interés de la mitigación de la contaminación al ambiente por la disposición de los residuos, resulta imprescindible conocer los procesos de descomposición y lixiviación que conllevan a la generación de biogás y lixiviado, así como tomar en consideración las posibles consecuencias de una disposición no adecuada.

Riesgos y consecuencias de una disposición inadecuada de los residuos

Una mala práctica de disposición final de los residuos sólidos urbanos puede causar efectos nocivos al ambiente y a la salud, como los que se describen a continuación:

• Como consecuencia directa de un vertido descontrolado o disposición inadecuada de los residuos, aunado a las condiciones calurosas en la mayor parte del territorio mexicano y a las altas precipitaciones en la época de lluvias, se expone a un alto riesgo a la población debido a posibles infecciones y epidemias transmitidas por el aire, aguas y vectores de fauna nociva.
• Por otro lado, la disposición de residuos en sitios que no cuentan con un subsuelo impermeable y/u obras de ingeniería para evitar el flujo de contaminantes hacia el manto acuífero, puede incidir en la contaminación del suelo y del manto freático, lo que se traduce en un riesgo de afectación al ecosistema, recursos naturales y finalmente, por vía indirecta, a la salud humana.

• Otro riesgo del manejo inadecuado es la posibilidad de incendios, sea de modo intencional, derivado de un descuido humano o incluso por el autoincendio de la basura, provocando por ende el deterioro del suelo y de la vegetación, así como la contaminación del aire con humo, ceniza y gases tóxicos, entre otros.
• El polvo y residuos ligeros levantados por el viento, así como los materiales arrastrados por posibles escorrentías superficiales, pueden llegar a los terrenos de cultivo y caminos cercanos, estorbando la actividad agrícola y el tránsito vehicular, aunado al efecto antihigiénico e impacto estético desagradable que ello produce.
• La descomposición de los residuos sólidos urbanos que tienen un alto contenido de materia orgánica (más de 50% en México), conlleva a la generación de líquidos y gases indeseables, lo cual significa un riesgo, directo o indirecto a la salud pública dependiendo del contacto de la población con dichas emisiones.
• El alto porcentaje de la materia orgánica entre los residuos favorece la proliferación de roedores e insectos e inclusive aves de carroña, asociados a la propagación de enfermedades y epidemias.
• Y por último, ocurre un impacto estético negativo en el paisaje alrededor de los sitios de disposición final sin control adecuado, lo que afecta no sólo a la gente que vive en la zona, sino también la plusvalía socio-económica de la región.

No obstante lo anterior, todos esos impactos negativos pueden y deben ser evitados con la construcción y operación de rellenos sanitarios en sitios adecuados, en donde se mitiguen los impactos causados, minimizando la contaminación al ambiente y evitando todo tipo de molestias a la población o riegos a la salud humana.

Procesos que ocurren durante la descomposición de los residuos en los sitios de disposición final

La calidad de los lixiviados y biogás está asociada a los procesos de descomposición de los residuos, mientras que estos procesos dependen de diferentes factores internos y externos, entre los cuales se encuentran (Kiss 1998):

• las condiciones climáticas y meteorológicas en el sitio,
• las propiedades fisicoquímicas de los residuos dispuestos,
• la tecnología aplicada en la disposición final, y
• la edad del relleno.

A continuación se presenta una descripción de los principales factores que afectan la descomposición de los residuos.

Las condiciones climáticas y meteorológicas comprenden todos los factores ambientales que influyen en los procesos de transformación, tales como la precipitación pluvial, temperatura y vientos, principalmente. La precipitación juega un papel determinante en la generación del lixiviado, favoreciendo la solubilización de los componentes tóxicos de los residuos, mientras el efecto de la temperatura y de los vientos prevalece en su influencia sobre las condiciones del balance hídrico. La temperatura externa ejerce su efecto sólo en las capas superiores del relleno, mientras en el perfil interior ésta es afectada por los procesos bioquímicos de la descomposición de los residuos.

Las propiedades fisicoquímicas de los residuos dispuestos varían según el sitio, y también en el tiempo, resultando por ende, lixiviados y biogás con características diversas. Por otro lado, el contenido de elementos contaminantes en estos productos depende de la composición química de los residuos, su contenido de humedad, la capacidad de descomposición de los componentes y el calor de reacción de los diversos procesos de transformación, entre otros.

La tecnología aplicada en el sitio de disposición final afecta al desarrollo de los procesos de descomposición, influyendo en las condiciones del prevalecimiento de los factores ambientales, a través de la altura de las celdas, o bien, el perfil total del relleno, la tecnología de compactación y el tipo de cubierta. Existen además algunas prácticas que consisten en recircular el lixiviado a la superficie del relleno, con el objeto de acelerar los procesos de degradación en el cuerpo de los residuos, y con el mayor aprovechamiento de la evaporación, la práctica incluso puede ser una opción para el tratamiento de este líquido altamente contaminante.

La edad del relleno también es un factor importante, ya que la composición del lixiviado y biogás depende no sólo de las características de los residuos dispuestos y de las condiciones ambientales y tecnológicas, sino también de la capacidad de reacción de los materiales depositados, la cual a largo plazo va disminuyendo. Las experiencias demuestran que el contenido de elementos contaminantes, o bien la agresividad del lixiviado cambia en el tiempo, manifestando generalmente un rápido incremento inicial y luego una lenta disminución (Johannessen 1999).

En cuanto a los procesos de descomposición de los residuos, su carácter aerobio o anaerobio es determinado por la presencia o falta de oxígeno dentro del relleno. En caso de suficiente oxígeno disponible, los microorganismos presentes en los residuos contribuyen a la descomposición aerobia de la materia orgánica. El proceso es fomentado parcialmente por el aire atrapado en el relleno, mientras las capas superficiales reciben cierta aireación incluso desde la atmósfera. Un factor importante que favorece a los microorganismos aerobios es la humedad, que en esta fase de descomposición debe estar alrededor de 60% (A.G.H.T.M. 1977). Ya que generalmente el contenido de humedad de los residuos sólidos municipales es de 20 a 40% del peso total en el mundo, y alrededor de 37% en México (SEDESOL 2005), el agua pluvial que se precipita en el relleno juega un papel importante para alcanzar la humedad necesaria para favorecer los bioprocesos. La entrada de escorrentías superficiales y aguas subterráneas, desde luego, queda excluida en un relleno sanitario, con la aplicación de canaletas de desvío y un aislamiento de fondo adecuado.

Los productos de la descomposición aerobia generalmente son: bióxido de carbono, amoniaco (el cual después se transforma en nitrato) y agua, así como otros productos de oxidación, en menor proporción. Las reacciones de oxidación generalmente son exotérmicas, por lo que la temperatura interna del relleno puede alcanzar en corto tiempo temperaturas de 60 °C o más. Debido a ello, un porcentaje importante de la humedad se evapora, por tanto en esta fase, directamente del proceso de la descomposición aerobia prácticamente no se genera lixiviado (Kiss y Mendoza 1998).

Por otro lado, la materia orgánica de los residuos también se descompone en ausencia de oxígeno (condiciones anaerobias), pero más lentamente que en condiciones aerobias. La descomposición anaerobia llega a prevalecer, después del agotamiento del aire atrapado, en las partes interiores del sitio de disposición final, que están aisladas de la recarga del aire proveniente de la atmósfera. La influencia del ambiente externo aquí ya no prevalece; por lo tanto, los procesos bioquímicos de metabolismo microbiano pueden mantener la temperatura elevada. En estos niveles no hay posibilidad de evaporación al ambiente, y además la temperatura de 35 a 50 °C es inferior a la de las condiciones de oxidación (A.P.W.A. 1976), y con la descomposición anaerobia se produce cierta cantidad de lixiviado. La degradación da inicio con macromoléculas como proteínas y aminoácidos, para la generación posterior de ácidos orgánicos, metano y bióxido de carbono, mientras se lleva a cabo una desnitrificación y la reducción de los diversos componentes, sobre todo de sulfatos.

Cabe mencionar que en un sitio de disposición final pueden existir condiciones mixtas o bacterias facultativas que respondan a ambos ambientes, favoreciendo al mismo tiempo la descomposición aerobia y anaerobia también.

Aunado a todo lo anterior, el sitio de disposición final está expuesto permanentemente a la precipitación pluvial, por lo que una cantidad considerable de agua de lluvia llega a infiltrarse en los residuos. Con la percolación del agua a través del relleno, ésta disuelve diferentes componentes de los residuos (lixiviación) y también se lleva los productos de la descomposición aerobia y anaerobia. El líquido así generado se llama lixiviado, y su cantidad es mucho más considerable que la de los líquidos generados en los otros procesos. El lixiviado se acumula en el fondo del relleno, de donde es bombeado o conducido por gravedad a un tanque o vaso recolector para darle un adecuado tratamiento posterior. En el cuadro 1 se presenta un resumen de las condiciones y resultados de los procesos de descomposición de los residuos en un sitio de disposición final (Kiss y Mendoza 1998).

Riesgos potenciales asociados a la descomposición de los residuos

Como se desprende de la anterior descripción, la generación de lixiviados y biogás da como resultado una potencial contaminación del medio ambiente, por lo que debe tenerse conciencia de los aspectos ambientales, ecológicos y sanitarios que esto implica, definiendo los riesgos potenciales que puedan originarse de los residuos dispuestos en los sitios de disposición final.

Los componentes tóxicos derivados de la lixiviación de los residuos constituyen un riesgo potencial de contaminación de cuerpos de agua y suelo con su afectación a la salud humana. Con respecto a los lixiviados, estos no se encuentran listados entre los residuos peligrosos en la norma oficial mexicana vigente (NOM-052-ECOL-1993), que establece las características de los residuos peligrosos, el listado de los mismos y los límites que hacen a un residuo peligroso por su toxicidad al ambiente. No obstante, en un proyecto para modificación (PROY-NOM-052-ECOL-2001), en fase de discusión pública, los lixiviados generados en sitios de disposición final de residuos sólidos urbanos aparecen clasificados como residuos peligrosos, sin que a la fecha exista información de soporte que avale experimentalmente esta designación.

Es importante puntualizar que la peligrosidad se determina a partir de las características CRETIB (corrosividad, reactividad, explosividad, toxicidad, inflamabilidad y carácter biológico-infeccioso) de los residuos. Todos aquellos residuos que tienen al menos una de las características mencionadas son considerados como peligrosos.

En cuanto a la corrosividad, reactividad, explosividad e inflamabilidad, los lixiviados de los residuos sólidos urbanos en México no presentan características peligrosas, según la comprensión de la norma vigente, mientras que por su origen de generación tampoco se consideran biológico-infecciosos.

Considerando la toxicidad, los lixiviados de residuos sólidos urbanos a veces podrían resultar peligrosos (lo que se debe generalmente a la codisposición ilegal de residuos peligrosos en los basureros municipales), no obstante, sería demasiado severo aplicar tal clasificación a todo lixiviado en general, cuyo potencial contaminante, en la mayoría de los casos no se deriva de químicos y metales pesados contenidos sino de la alta carga orgánica del líquido.

Lo anterior se observa en la composición típica de los lixiviados, para la cual no existen datos representativos a nivel nacional de México, aunque en la literatura internacional se encuentran los rangos típicos presentados en el cuadro 2 (Tchobanoglous et al. 1994). Los datos mostrados ilustran, además, cómo disminuye la carga contaminante de los lixiviados en función del tiempo, conforme a la evolución de las diferentes fases de descomposición de los residuos.

Tareas y oportunidades resultantes de los compromisos 

Al disponer los residuos en tierra, independientemente del grado del control que tenga el sitio, se generan emisiones que, a falta de un control y manejo adecuado pueden contaminar al ambiente. En los sitios de disposición final, la formación de lixiviados y biogás conlleva también, en menor o en mayor grado a la presencia de compuestos tóxicos, mismos que son regulados por tratados y convenios internacionales de los cuales México es signatario: el Acuerdo de Cooperación Ambiental de América del Norte (ACAAN) que promueve el manejo adecuado de las sustancias químicas por medio de la aplicación regional de los convenios y protocolos mundiales; el Convenio de Estocolmo respecto de los compuestos orgánicos persistentes (COP) y el Convenio de Basilea sobre el control del movimiento transfronterizo de los residuos peligrosos y su eliminación, así como el Protocolo de Kioto que hace referencia a la lucha del cambio climático mediante una acción internacional de reducción de las emisiones de determinados gases de efecto invernadero responsables del calentamiento del planeta.

Bajo este marco, resulta necesario realizar proyectos de investigación que evalúen las características de calidad y cantidad de los lixiviados y biogás en sitios representativos de la república mexicana, con la finalidad de generar bases de información para la toma de decisiones en cuanto al cumplimiento de la normatividad ambiental aplicable del país y de los tratados mencionados.

Respecto de la normatividad vigente, ya se mencionó que los lixiviados no se encuentran listados como residuos peligrosos en la NOM-052-ECOL-1993, pero sí en su proyecto de actualización (hasta el 2005 aún no terminado). De lo anterior, surge la polémica que si bien en algunos casos el lixiviado pudiera considerarse peligroso por ciertas características, como por ejemplo la toxicidad, la generalización de tal consideración a todo lixiviado de residuos urbanos implicaría una enorme responsabilidad y una tarea difícil de cumplir para el manejo adecuado, a los actores involucrados (autoridades municipales, principalmente), conforme a las competencias establecidas en la Ley general de prevención y gestión integral de los residuos (LGPGIR). Ello, además, resultaría una contradicción con la misma ley, ya que ésta expresa claramente que los residuos peligrosos son de competencia federal.

Conclusiones

Los residuos sólidos urbanos que terminan en un sitio de disposición final descomponer, en principio vía aerobia y luego, en la mayor parte del proceso, vía anaerobia, generando como productos principales el lixiviado y el biogás. El factor principal que promueve la generación de estos productos es el agua pluvial que atraviesa la materia depositada, estableciendo así las condiciones favorables para los procesos fisicoquímicos y bioquímicos de la descomposición. Con la descomposición de los residuos y la lixiviación de sus componentes se producen diferentes materias contaminantes que podrían ser peligrosas, lo que hace importante darle un manejo adecuado, tanto al lixiviado como al biogás.

Bajo el marco de los tratados internacionales en materia de residuos, sustancias tóxicas y gases de efecto invernadero, se debe promover la disminución de la contaminación al ambiente derivada de la disposición final de los residuos, lo que implica no sólo el manejo adecuado de los lixiviados y la reducción de las emisiones de metano y bióxido de carbono, sino también el posible aprovechamiento del biogás para la producción de energía eléctrica. Para ello, se podrá aprovechar además el llamado Mecanismo de desarrollo limpio, establecido para la implementación de tales proyectos a nivel nacional e internacional.

GRACIAS