MINERÍA DE RELLENOS SANITARIOSSonia Yulieth Guerrero

Néstor Ruiz

Luis Bernando Cañón

Julie Andrea Gil G.

INTRODUCCIÓN

Extracción de elementos de los cuales se pueden obtener un beneficio económico.

Sitios establecidos técnicamente para la disposición final de residuos sólidos

Minería Relleno Sanitario

Minería de Rellenos Sanitarios, se puede definir como la extracción de elementos producidos en los Rellenos Sanitarios de los cuales es posible obtener un beneficio.

No se refiere al reciclaje directamente en el relleno, pues esta actividad es prohibida y altamente perjudicial para la salud.

RELLENOS SANITARIOS

Técnicamente deben evitar daños a la salud y al medio ambiente, tanto en el periodo de su funcionamiento como en el periodo de clausura.

Sin embargo producen grandes emisiones de gases efecto invernadero como el dióxido de carbono y el metano, con graves consecuencias sobre el medio ambiente y la salud humana, aún así son uno de los métodos más utilizados para disponer los residuos sólidos urbanos. 13% de las emisiones de metano, 3º fuente mas grande de emisiones antropogénicas

El protocolo de Kyoto se estableció la necesidad de reducir las emisiones de estos gases.

Aguilar, Q., Taboada, P., & Ojeda, S. (2011). Potencial de producción eléctrica del biogás generado en un relleno sanitario. Ingeniería e Investigación, 31(3), 56-65.

ESTRATEGIAS PARA REDUCIR LA EMISIÓN DE GASES Minimizar el número de residuos que llegan a los

rellenos, mediante separación en la fuente, aprovechamiento, reciclaje y reutilización.

Legislación y educación ambiental

Extraer de los R.S elementos que puedan por una parte ser beneficiosos para el medio ambiente y ofrecer oportunidades económicas.- Minería de rellenos sanitarios- (mecanismo mas eficiente)

Rellenos sanitario modernos

Camargo, Y., & Vélez, A. (2009). Emisiones de Biogás producidas en Rellenos Sanitarios. II Simposio Iberoamericano de Ingenieria de Residuos Sólidos. Barranquilla:

Las emisiones principales de un R.S. son CO2 y CH4, los cuales pueden recuperarse y transformarse en energía térmica o en energía eléctrica. Su producción se da en diferentes etapas y dependiendo de factores como la antigüedad, condiciones climáticas, tipo de residuos sólidos depositados, entre otros.

La producción de estos gases convierten a los R.S. en una fuente de energía alternativa, a partir de la explotación de biogás, considerándolos “… como un gigantesco biodigestor anaerobio anaerobio que tiene el potencial de producir energía renovable a partir del metano contenido en el biogás. En este, los residuos y el agua son los principales insumos, mientras que el gas y los lixiviados son los principales productos”

Aguilar, Q., Armijo, C., & Taboada, P. (2009). Captura de biogás del relleno sanitario de Ensenada, B.C. II Encuentro de expertos en residuos sólidos. Morelia. Michoacán. México: Facultad de Ingeniería Ensenada Universidad Autónoma de Baja California.

ETAPAS METABÓLICAS DE UN R.S.

1. Aeróbica, inicia con la disposición de los residuos sólidos R.S. degradación de compuestos no recalcitrantes con formación de CO2, agua, biomasa, subproductos. 35 y 40 °C. (Semanas)

2. Microaerofilica, actúan los microorganismos facultativos con la producción de ácidos orgánicos (fermentación), se reduce el pH, se liberan metales en el agua y CO2. (Semanas)

3. Anaeróbica, metabolismo fermentativo, generación de agua, biomasa, alcoholes, ácidos grasos, CH4 y CO2 en menores proporciones. (Semanas)

4. Metanogénica estable, que registra la más alta producción de metano oscilando entre 40-60% (CH4) en volumen. (Decadas ó siglos, inclusive después de la clausura)

5. Estabilización, la producción de metano (CH4) comienza a disminuir y la presencia de aire atmosférico introduce condiciones aeróbicas en el sistema. (Decadas ó siglos)

Aguilar, Q., Taboada, P., & Ojeda, S. (2011). Potencial de producción eléctrica del biogás generado en un relleno sanitario. Ingeniería e Investigación, 31(3), 56-65.

MODELOS DE ESTIMACIÓN DE PRODUCCIÓN DE BIOGÁS EN LOS RELLENOS SANITARIOS.

Permiten evaluar, calcular y proyectar cuanto se produce y cuanto puede recuperarse en energía alternativa.

Realizar los estudios de pre factibilidad y uso así como diseñar los sistemas adecuados de captura y utilización.

Basado en microbiología predictiva Proponer un marco normativo

Aguilar, Q., Tabeada, P., & Ojeda, S. (2010). Determinación de parámetros k y l0 para la estimación de biogás en relleno sanitario. 3er Simposio Iberoamericano de Ingenieria de Residuos 2do Seminario da Regiao Nordeste sobre residuos sólidos. REDISA/ ABES.

MODELOS DE ESTIMACIÓN MAS UTILIZADOS

•Extraer gas de uno o más

pozos de

extracción de celdas completas y medir

la presión resultante en

una serie de

sondas de

monitoreo.

Método de la Tier 3

•Depende de

los tipos de

residuos, la

fracción de C orgáni

co degradable y el CH4 en el

relleno.

Método IPCC

•Basado en los

cambios de

concentración de CH4 con el tiempo en la

cámara y se mide por la cámara 60

minutos

después de

que se haya

colocado en

la superficie del suelo.

Método de cámara de flujo

cerrado

•Ecuación de

degradación

de primer orden y se basa

en dos parámetros funda

mentales: el

potencial de

generación de metano (tipo

de residuos) y la tasa

constante de generación de metano (pH,

Tº, humed

ad, etc)

Modelo de la EPA

•Ecuación de

degradación

de primer orden donde

se asume que la generación de biogás llega a

su máxim

o después de un período de

tiempo antes de la

generación de metan

o

Modelo Mexicano de

Biogás

DESTINOS DEL BIOGAS RECUPERADO

1. Producir electricidad con motores, turbinas, microturbinas y otras tecnologías.

2. Procesar el gas del relleno y ponerlo a disposición de clientes industriales locales u otras organizaciones que necesiten una fuente constante de combustible como combustible alternativo.

3. Crear un gas de calibre para gasoductos o combustible alternativo para vehículos.

SISTEMA DE CAPTACIÓN

Drenajes horizontales•Se instala en áreas con residuos poco profundos•Se instala en áreas de disposición existentes o en operación•Puede ser utilizados en rellenos sanitarios con altos niveles de lixiviados•Pueden ser una alternativa cuando se instalan a conforme el relleno sanitarios va avanzando en profundidad

Pozos veticales•Método mas común de la captura de biogás•Se instala en áreas de disposición existentes o en operación•Profundidad ideal de los residuos > 10 metros

Colectores •Aseguran la recolección del biogás de los diferentes pozos y drenajes.•Medidores de calidad, flujo, presión y válvulas de seguridad

Estación de bombeo regulación y controles•Asegura la aspiración del biogás y la regulación de la presión y del caudal. Los diferentes colectores se equipan con válvulas para la regulación de la presión

Coberturas finales•Permite disminuir la infiltración de aire atmosférico en el sistema de aspiración del biogás

FACTORES QUE AFECTAN LOS SISTEMAS DE CAPTACIÓN

Diseño del Sistema de captación de biogás

Diseño del Sistema de captación de lixiviados

Operación y mantenimiento del relleno

Operación y mantenimiento del sistema de recuperación de biogás

Manejo de lixiviados y aguas pluviales

POSIBILIDADES DE UTILIZACIÓN DEL BIOGAS Combustible de BTU Mediano. Utilizado directamente

para uso comercial, institucional e industrial, en calentadores de agua, hornos, calderas, invernaderos, secadores de agregados, etc. Contiene 50% CH4. Evaporación de Lixiviado. Biogás es utilizado como

combustible en la evaporación de lixiviado, reduciendo costos de tratamiento.

Combustible de BTU Alto. Purificado al 92 – 99 % de CH4, removiendo el CO2. UsadoGas Natural o Gas Natural Comprimido.

Energía Eléctrica. Combustible para generadores de combustión interna y turbinas para la generación de energía para después ser suministrada a la red.

BENEFICIOS DE REALIZAR RECUPERACIÓN DE ENERGÍA A PARTIR DE BIOGÁS Reducción de los riesgos de incumplimiento de la

normatividad ambiental, Ingreso por venta del energético o de la energía

recuperada, Generación de empleo, Reducción del riesgo de incendio, Reducción de las emisiones de gases de efecto

invernadero y de la formación de ozono en las capas inferiores de la atmósfera.

Reemplazo de energéticos convencionales. El beneficio global se centra en la eliminación de una

fuente importante de calentamiento de la biosfera.

EJEMPLOS E INICIATIVAS

India: Los rellenos sanitarios Bhalswa, Gazipur y Koala de la ciudad de Delhi, producen electricidad a partir del biogás con eficiencias calculadas de operación baja (50%), media (75%) y alta (100%).

ChileEn Santiago se recupera un promedio mensual de 4 millones de m3 de biogás de un poder calorífico superior del orden de 5.000 Kcal/m3.

Estados UnidosCerca del 67% de los rellenos sanitarios que tienen sistemas de aprovechamiento de biogás generan energía eléctrica, con una capacidad total instalada de 900 MW

MANEJO DE LIXIVIADOS Efluente líquido de olor desagradable, que se filtra a

través de los residuos sólidos y que extrae materiales disueltos o en suspensión.

Sus características dependen de el tipo de residuos, la temperatura, el pH y la cantidad de agua superficial y subterránea que haya en el lugar

El lixiviado por sí solo no contamina pero si lo hace unido con materiales como celdas, plaguicidas, detergentes, pinturas o abrasivos de limpieza a los que ataca, corroe o disuelve, y luego es arrastrado por agua lluvia a cuerpos superficiales de agua, al mar o acuíferos

lixiviados contienen toda característica contaminante principal Alto contenido de materia orgánica Alto contenido de nitrógeno y fósforo Presencia abundante de patógenos Sustancias tóxicas

Su tratamiento es mas complicado que las aguas residuales Valores de DQO hasta 200 veces mayores, que las A.R.

U. Su producción y caracterización se afectan con el cambio

de clima. En los rellenos sanitarios se tienen que rediseñar las

instalaciones de tratamiento con el paso del tiempo. El diseño de un método general para tratamiento de

lixiviados no se puede aplicar en todos los lugares igual.

Métodos para tratamiento de lixiviados provenientes de rellenos sanitarios

Método Objetivo Desventajas

RecirculaciónIncrementar la actividad biológica

para estabilizar los residuos.

Inestabilidad de terrenos, posible presencia de

patógenos en el lixiviado.

EvaporaciónEn época seca se riega el lixiviado

sobre la superficie del rellenoMalos olores, y presencia de

metales pesados

Tratamiento conjunto con aguas residuales

Tratamiento de compuestos orgánicos e inorgánicos

Metales pesados que no sean tratados

eficientemente y son descargados a cuerpos de

agua

Tratamiento biológico aerobios

Oxidación de la materia orgánica en CO2 y lodos

Tratamiento biológico. Anaerobio

La materia orgánica es transformada en gas

Presencia de olores grandes áreas de construcción

Proceso biológico BiomembratSeparar la masa biológica y el agua

generadaElevados costos

Físico químicoPrecipitar oxidar o reducir fracciones orgánicas o inorgánicas en rellenos

con edad mayor a 5 años

Bajo porcentaje de eliminación de depósitos,

elevados costos de operación por presencia de

químicos

Atenuación natural Depuración físico-químicaDepende del tipo de suelo, porosidad y espesor de la

capa filtrante

Irrigación De zonas adyacentes

Disminución de lixiviadosDepende del tipo de suelo,

clima, tipo de lixiviado y uso posterior de la zona regada

CONCLUSIONES La recuperación de biogás como energía alternativa, es un aspecto que

implica ganancias no solo ambientales, sino también económicas y energéticas, el biogás puede utilizarse de diferentes maneras, por ejemplo como combustible, para generar electricidad, y para obtener gas de alta calidad

La estimación de la producción del biogás en los rellenos existentes ofrece un horizonte ambiental y económico, que puede ser la opción para minimizar los impactos ambientales tanto en el contexto local inmediato como en el ámbito global.

El monto de inversiones para aprovechar el biogás puede ser un obstáculo económico, que impide implementar acciones ambientales encaminadas a reducir las emisiones de biogás.

La existencia de mecanismos que proporcionen una gestión integral, deben partir de la consolidación de una red administrativa, investigativa, científica que tenga el apoyo del capital público y privado, que redunden en beneficios, no solo económicos para los entes que administran, sino en general para las comunidades que potencialmente puedan beneficiarse, además de los beneficios ambientales.

Todas las acciones encaminadas a reducir la contaminación son importantes por lo tanto es indispensable trabajar desde diferentes perspectivas como la educación ambiental, separación en la fuente, el reciclaje, la reutilización par lograr al máximo la desviación de residuos de los rellenos; la gestión eficiente de residuos sólidos mediante un sistema articulado que opere en todos los ámbitos de la generación y el manejo de residuos; los estudios necesarios para estimar la producción de biogás en los rellenos existentes en el país; la implementación de mecanismos técnicos y logísticos para hacer posible los sistemas de recuperación.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Aguilar, Q., Armijo, C., & Taboada, P. (2009). Captura de biogás del relleno sanitario de Ensenada, B.C. II Encuentro de

expertos en residuos sólidos. Morelia. Michoacán. México: Facultad de Ingeniería Ensenada Universidad Autónoma de Baja California.

Aguilar, Q., Tabeada, P., & Ojeda, S. (2010). Determinación de parámetros k y l0 para la estimación de biogás en relleno sanitario. 3er Simposio Iberoamericano de Ingenieria de Residuos 2do Seminario da Regiao Nordeste sobre residuos sólidos. REDISA/ ABES.

Aguilar, Q., Taboada, P., & Ojeda, S. (2011). Potencial de producción eléctrica del biogás generado en un relleno sanitario. Ingeniería e Investigación, 31(3), 56-65.

Camargo, Y., & Vélez, A. (2009). Emisiones de Biogás producidas en Rellenos Sanitarios. II Simposio Iberoamericano de Ingenieria de Residuos Sólidos. Barranquilla: REDISA Universidad del Norte.

Díaz, J. (1992). Características y Manejo de Lixiviados. Curso sobre Residuos Sólidos Urbanos. Tunja: Corporación Universitaria de Boyacá. Facultad de Ingeniería.

López, R. (2011). Biogas de rellenos sanitarios: Captura y Utilización. Taller Modelo colombiano de Biogás (págs. 1-45). Ministerios de Ambiente y Desarrollo Sostenible, Vivienda ciudad y territorio, superintendencia de Servicios Públicos.

Monreal, J. (1999). La recuperación de biogás de rellenos sanitarios en Santiago de Chile. Seminario internacional de residuos sólidos y peligrosos Siglo XXI (págs. 1-12). Medellín: Depto programas sobre Ambiente Ministerios de Salud Chile.

Peñaloza, C. H. (1998). Residuos Sólidos. Santa Fe de Bogotá D.C. Pérez, J. (31 de Julio de 2008). Ingenieros Inc. Recuperado el 25 de Mayo de 2012, de ¿Qué es un relleno saniatrio?:

http://www.ingenierosinc.com/2008/07/31/que-es-un-relleno-sanitario/ Pineda, I. (1996). Modelo de Producción de Biogás y Lixiviados en vertederos controlados de Residuos Sólidos Urbanos.

Cantabria: Departamento de Ciencias y Técnicas del Agua y Medio Ambiente. E.T.S., de Ingenieros de Caminos Canales y Puertos, Universidad de Cantabria.

Sara-Lafosse Rios, J. E. (s.f.). Producción de bio-gas , a partir de la basura procesada en un relleno sdanitario y su uso como energía mecánica no convencional. UNIVERSIDAD NACIONAL "SAN LUIS GONZAGA" DE ICA.

Serrano, C. (2006). Alternativas de utilización de Biogás de rellenos sanitarios en Colombia. Bogotá: Fundación Universitaria Iberoamericana Universidad de las Palmas de Gran Canaria España.

Tchobanoglous, G. .. (1994). Gestión integral de residuos sólidos. España: Interamericana.

GRACIAS