estudio de evaluación de tecnologías alternativas o complementarias para eltratamiento o

375 Pages·2011·20.57 MB·Spanish

ESTUDIO DE EVALUACIÓN DE TECNOLOGÍAS ALTERNATIVAS O
COMPLEMENTARIAS PARA ELTRATAMIENTO O DISPOSICIÓN
FINAL DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS

INFORME FINAL

Dra. Ma. Teresa Orta de Velásquez1
M. en C. Isaura Yáñez Noguez2
Dr. Ignacio Monje Ramírez2
Dra. María Neftalí Rojas Valencia2
Ing. Amb. Leonardo Toscano Vélez 3
Q. F. B. Jazmín Rentería Martínez4
Ing. Quim. Karen Velázquez Pedroza4
Ing. Quim. Erick Iván García Santiago4
Pas. Q.F.B. Nathalie Monserrat Hernámdez Rodríguez4
Pas . Ing. Industrial Lizbeth Hernández Reyes4

Elaborado para:

Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales

Noviembre 2009

Proyecto Instituto de Ingeniería 9335

1Responsable, Investigadora, Instituto de Ingeniería, UNAM.
2Técnico Académico, Instituto de Ingeniería, UNAM.
3Servicios profesionales, Instituto de Ingeniería UNAM.
4Becarios, Instituto de Ingeniería UNAM
Pág.
0. RESUMEN EJECUTIVO…………..…………………….......................... 3
1. INTRODUCCIÓN………………………………………………….………..... 6
2. ANTECEDENTES……………………………………………………………. 12
3. METODOLOGÍA APLICADA……………………………………….…..... 17
4. DESARROLLO DE LAS ACTIVIDADES……………………..…………. 22
4.1 Tecnologías de tratamiento y disposición final de residuos
sólidos urbanos aplicadas en México………………………………….. 23
4.2 Revisión bibliográfica sobre las tecnologías en otros países
analizando las condiciones de los residuos que han ingresado a
dichas tecnologías para el manejo, tratamiento y disposición final
de RSU……………………………………………………………………….. 75
4.3 Inventario de proveedores de tecnologías para el manejo y
disposición de Residuos Sólidos Urbanos en México………………. 168
4.4 Fichas técnicas de las tecnologías alternativas para el tratamiento o
disposición final de RSU, que incluyen la descripción de cada
tecnología considerando: la capacidad, tipos de residuos a manejar,
ventajas, desventajas y costos.……………………………………………. 245
4.5 Evaluación técnica, económica, ambiental y social de cada
tecnología identificada y descrita……………………………………….. 289
4.6 Selección de tecnologías por grupos representativos……………… 314
4.7 Tecnologías que pueden tener acceso al mercado de bonos de
carbono………………………………………………………………………. 328
1
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES…….………………………. 364
6. ANEXOS
6.2 Anexo 6.1 Bibliografía……………………………………………………... 371
6.1 Anexo 6.2 Índices………………………………………………………….. 388
6.2.1 Índice de cuadros………………………………………. 389
6.2.2 Índice de figuras………………………………………… 392
6.2.3 Índice de mapas………………………………………….. 395
6.2.4 Índice de gráficas………………………………………... 396
6.2.5 Índice de diagramas…………………………………….. 397
Anexo 6.3 Información…………………………………………………….. 398

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1. RESUMEN EJECUTIVO

El presente estudio surge de la necesidad de conocer lo que está sucediendo
actualmente con las tecnologías que se están aplicando y ofertando a nivel nacional y
mundial, para solucionar la problemática del manejo integral de los residuos sólidos
urbanos, y así evaluar dichas tecnologías considerando su factibilidad técnica,
económica, ambiental y social de aplicación en México.

Se realizó una investigación a nivel gabinete sobre las tecnologías aplicadas en
el país, y se encontró que en México las principales tecnologías y métodos de
tratamiento, son las relacionadas con la separación, reciclaje y compostaje de los
residuos sólidos urbanos. Aunado a ello, se sigue considerando el uso de rellenos
sanitarios como opción más viable, por lo cual, se están haciendo esfuerzos en los
estados de la república para lograr el cumplimiento de la Norma Oficial Mexicana NOM-
083-SEMARNAT-2003.

De esta misma forma, existe la tendencia a acondicionar los sitios de disposición
final, de tal manera que se pueda realizar el aprovechamiento de biogás para
generación de energía. En el estado de Nuevo León se han logrado muchos éxitos en
el manejo integral de los residuos sólidos, y el principal orgullo de este estado, es la
Planta de generación de energía “Bioenergía de Nuevo León S.A. de C.V.” (BENLESA),
donde se están generando actualmente 12.72 MW.

En el caso de la construcción de nuevos rellenos sanitarios, actualmente se
están considerando modificaciones a los rellenos tradicionales, donde se está
promoviendo la utilización de sistemas o unidades de alta compactación con el fin de
aumentar la vida útil de los rellenos sanitarios, disminuir la generación de biogás y
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lixiviados, conocido como “relleno sanitario seco”. Este sistema se está tratando de
implementar en el estado de Tlaxcala, pero aun está a prueba y no se ha podido
ejecutar eficientemente.

De igual manera, en otros casos de construcción de nuevos rellenos sanitarios
se está considerando fomentar la producción de biogás en las celdas, con ayuda de un
reactor que inyecta un lixiviado procesado, rico en microorganismos y complementos,
conocido como relleno sanitario Metanogénico. Desde el año 2008, en el estado de
Morelos se tiene planeado la construcción de un relleno sanitario metanogénico
regional para los municipios de Temixco, Miacatlán, Jiutepec, Tlaltizapán y Xochitepec.

Dentro de este mismo contexto, existe una nueva iniciativa que se está
desarrollando por todo el país, que es la creación de Centros Intermunicipales para el
Tratamiento Integral de los Residuos Sólidos Urbanos (CITIRS), con la finalidad de que
los municipios de escasos recursos puedan tener un sitio de disposición final que
cumpla con la Norma Oficial Mexicana NOM-083-SEMARNAT-2003. Este modelo está
tomando importancia en los estados de Aguascalientes, Chihuahua, Guerrero, Hidalgo,
Jalisco, Michoacán, Morelos, Puebla y Zacatecas. Siendo el estado de Jalisco donde se
ha prestado mayor interés y se han obtenido grandes logros.

El composteo ha tenido un desarrollo muy lento y poco progresivo en México,
aun así este método de tratamiento (plantas de composta y prácticas de composteo) se
está aplicando en varios estados de la república como son: Aguascalientes, Colima,
Distrito federal, Jalisco, México, Morelos, Quintana Roo, Tlaxcala, Veracruz y Yucatán.
Siendo la planta de composta de Bordo Poniente ubicada en el Distrito Federal, un
ejemplo de éxito en el desarrollo de este método de tratamiento.

En cuanto a las tecnologías de tratamiento térmico, existen empresas que están
ofertando este tipo de tecnología para el tratamiento de los residuos sólidos urbanos,
pero no se tiene conocimiento de que se haya logrado la instalación de alguna de estas
de forma exitosa en la república.

Se realizó una revisión bibliográfica sobre las tecnologías de otros países,
analizando las condiciones de los residuos que han ingresado a dichas tecnologías
para el manejo, tratamiento y disposición final de RSU. De esta manera, se encontró
que a nivel mundial la toma de decisiones para la aplicación de tecnologías va mucho
más allá de los recursos económicos para su implementación, ya que se deben
considerar aspectos fundamentales como la densidad poblacional, urbanización,
características técnicas necesarias para el funcionamiento de la tecnología y terrenos
disponibles para su instalación. La aplicación de tecnologías en el mundo se encuentra
de la siguiente manera:

Alemania: compostaje, reciclaje, incineración, pirolisis, gasificación y otras
modalidades más modernas como metanización y mineralización.
Dinamarca, Países Bajos, Japón y megalópolis asiáticas: preferencia por la
tecnología de Incineración.
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África: digestión anaerobia y estudios de biometanización.
Latinoamérica: el manejo de los residuos sólidos se encuentra en una etapa de
investigación, donde se están identificando las soluciones más eficientes acorde a sus
recursos y tomando decisiones en relación a la aplicación de tecnologías para el
tratamiento de sus residuos. Hasta el momento aun se sigue disponiendo finalmente los
residuos en tiraderos a cielo abierto y rellenos sanitarios, aunque se tiene la perspectiva
de mejoramiento de los rellenos sanitarios y acondicionamiento de los mismos para la
generación de energía, seguir avanzando en programas de segregación, reciclaje y
composteo, y fomentar la aplicación de nuevas tecnologías.

Se realizo un inventario de proveedores de tecnologías en México y la
descripción que hacen de la aplicabilidad de la tecnología y costos. Con lo cual, se
identificó que el 99% de las tecnologías ofertadas han sido desarrolladas en otros
países, y en su mayoría aprovechan al máximo los residuos durante el proceso de
tratamiento, con el fin de dar viabilidad a la propuesta, garantizando porcentajes muy
bajos de residuos de rechazo, con lo que se disminuye la utilización de los rellenos
sanitarios. Sin embargo, esto hace que los costos de estas tecnologías sean muy
elevados.

Existen empresas con diferentes enfoques de tratamiento, como es el caso de
las plantas de separación para el aprovechamiento de residuos potencialmente
reciclables, la producción de composta, generación de energía eléctrica y combustibles
alternativos. Aunque las características técnicas de algunas propuestas no son muy
claras, especialmente en el aspecto de los residuos que son capaces de procesar.
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1. INTRODUCCIÓN

En nuestro país no existe diversificación de tecnologías utilizadas para el
tratamiento y disposición final de los residuos sólidos urbanos, por lo cual
frecuentemente se buscan nuevas alternativas. Considerando que el tema de los
residuos, se ha convertido en uno de los de más importancia a nivel nacional, en la
mayoría de los municipios se presentan a diario empresas que ofertan nuevas
tecnologías, que prometen mucho, pero que algunos de ellas se encuentran todavía en
fase piloto y otras ya se han implementado en algunos países de forma industrial, pero
la realidad es que nuestras autoridades municipales y en algunos casos también
estatales, no cuentan con elementos suficientes para poder tomar una decisión a este
respecto. Entre las tecnologías más ofertadas se encuentran la incineración, la
gasificación y el plasma.

Existen diversos sistemas de tratamiento y disposición final de residuos sólidos,
algunos de ellos con mayor madurez tecnológica que otros, pero aun así cada una con
sus propias limitantes.

Por ello, la aplicación de las tecnologías existentes no es siempre la más adecuada
en todos los casos, ya que la eficacia del sistema y la eficiencia de su proceso,
depende de ciertas características geográficas, sociales y económicas, además de las
características en generación, composición y parámetros fisicoquímicos de los residuos
sólidos que se generan en cierto municipio, región o lugar del mundo.

Mientras unos sistemas no son lo suficientemente flexibles con respecto a la calidad
de residuos ingresados en el proceso, otros tienen la particularidad de asimilar más
fácilmente los cambios que se presentan, y si es necesario se puede aumentar su
capacidad de tratamiento, teniendo así la ventaja de mantener su periodo de vida útil.
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Dichas tecnologías, requieren en algunos casos de un pre-tratamiento, con el fin de
alcanzar un nivel de separación y/o acondicionamiento requerido de los residuos.

Este pre-tratamiento depende de la flexibilidad de la tecnología para aceptar la
cantidad, composición y parámetros fisicoquímicos de los residuos que son ingresados
al proceso.

En lugares donde existe un amplio territorio, baja densidad de población y bajo nivel
de ingresos, predomina el uso de relleno o métodos territorio-extensivos; mientras en
lugares con escaso territorio, alta densidad de población y alto nivel de ingresos,
predomina la Incineración o métodos territorio-intensivos. De esta manera, el nivel de
tratamiento está relacionado con el nivel económico, mientras el método de tratamiento
esta ligado a las características geográficas, sociales y de generación de residuos
sólidos, y aunque las grandes urbes marcan la tendencia, siempre deben estar
alineadas con las realidades del país.

Además, los costos de inversión inicial como los de operación y mantenimiento
muestran una alta variabilidad según el país, debido a:

- Tipo de tecnología usada en la planta.
- Ubicación y capacidad de la planta.
- Costo local de la mano de obra.
- Costo de la energía y el combustible.
- Mercado local de los subproductos.

En este contexto, el tema de los residuos sólidos urbanos se ha convertido en uno
de los de mayor prioridad en la agenda nacional para los diferentes órdenes de
gobierno. La reciente publicación de la Ley General para la Prevención y Gestión
Integral de los Residuos (LGPGIR) es una muestra de la preocupación e importancia
que se tiene al respecto.

Con la finalidad de desarrollar una herramienta de consulta nacional, respecto de
las tecnologías para el manejo de los residuos sólidos, la Secretaría de Medio Ambiente
y Recursos Naturales (SEMARNAT), por conducto de la Dirección de Manejo
Sustentable de Residuos, encomendó al Instituto de Ingeniería de la UNAM la tarea de
realizar el estudio “Evaluación de Tecnologías Alternativas o Complementarias para el
Tratamiento o Disposición Final de los Residuos Urbanos”.

Con éste enfoque, se desarrollaron diferentes actividades que proporcionarán las
herramientas necesarias respecto a las tecnologías alternativas para el tratamiento o
disposición final de los Residuos Sólidos Urbanos.

Dentro de dichas actividades, se realizó una investigación a nivel gabinete de las
tecnologías que se aplican en el país. Al respecto se encontró que en algunas
entidades federativas se están aplicando programas exitosos de manejo integral de
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residuos sólidos urbanos en donde se utilizan tecnologías novedosas para el
tratamiento y confinamiento de residuos. Pero también existen casos en donde se han
hecho inversiones importantes con pocos o nulos resultados.

En el mercado nacional se encuentran disponibles tecnologías para el tratamiento
de residuos urbanos que han tenido éxito en otros países del mundo. Con frecuencia
las empresas que las distribuyen en México, hacen atractivas ofertas a los municipios,
presentándolas como la opción adecuada para dar solución al problema de los
residuos. En algunos casos las tecnologías se encuentra en fase de desarrollo en los
países de origen, en otras ya se tiene experiencia en su aplicación a nivel industrial.

Entre las tecnologías más ofertadas se encuentran las plantas o sistemas para la
separación de residuos sólidos, recuperación de materiales, trituración y compactación.
Plantas para el tratamiento térmico de residuos como la incineración, la gasificación, la
pirólisis y el plasma. En este último caso se destaca la posibilidad de poder aprovechar
la energía calorífica que se genera del proceso de combustión de residuos sólidos.

Con respecto a la disposición final, un número importante de empresas
transnacionales y nacionales, ofrecen y tienen concesionados los servicios de
construcción así como la operación de rellenos sanitarios. En este caso se ofrece la
construcción de rellenos sanitarios con nuevas características constructivas y
operativas, distintas al diseño convencional que se limita a cumplir con la NOM-083-
SEMARNAT-2003. Ejemplo de ellos son los rellenos sanitarios secos, los mecánico
biológicos y aquellos que consideran la instalación de sistemas de recirculación de
lixiviados bajo condiciones controladas conocidos como bio-rellenos metanogénicos.

En algunas entidades federativas del país comienza a observarse el
aprovechamiento del “biogás” generado en los rellenos sanitarios utilizándolo en la
producción de energía eléctrica, como muestra se encuentra el municipio de Salinas
Victoria, de Nuevo León, en donde se producen del orden de 12.72 MWh.

Actualmente en la mayoría de las entidades federativas del país el relleno sanitario
convencional sigue siendo la opción más viable, tanto técnica como económica, para
dar solución al problema de los residuos sólidos urbanos. Una nueva modalidad basada
en este método de confinamiento, es la construcción y operación de rellenos sanitarios
regionales o intermunicipales, como una medida tomada por algunos estados de la
república, para poder cumplir con los nuevos requerimientos normativos y leyes
relacionadas.

En esta nueva realidad de requerimientos normativos y avances tecnológicos, las
autoridades municipales y dependencias responsables, en muchas ocasiones no
cuentan con la información y las herramientas suficientes para la toma de decisiones
en el tema del manejo de los residuos sólidos.

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Otra de las actividades desarrolladas consistió en realizar una búsqueda
bibliográfica sobre las tecnologías a nivel internacional, analizando las condiciones de
los residuos que han ingresado a dichas tecnologías.

Al respecto se encontró que la postura frente a los residuos y su tratamiento, varía
significativamente entre países y depende de su historia, su cultura y su geografía.

El manejo de residuos sólidos en América Latina, se encuentran en diversas etapas
de desarrollo, en particular las tecnologías para el tratamiento de residuos se están
investigando, predominan aún los tiraderos a cielo abierto y los rellenos sanitarios
están cobrando mayor importancia.

En el ámbito mundial el reciclaje es una gran opción para disminuir el desecho de
subproductos que van a ocupar normalmente espacio en los rellenos sanitarios cuando
todavía tienen una vida útil, además de disminuir la explotación de materia prima virgen.
Además, en los rellenos sanitarios contribuye a reducir el impacto ambiental de la
disposición de desechos sólidos, las emisiones a la atmósfera, la generación de
lixiviados y los malos olores.

Las tecnologías más utilizadas en el mundo para el tratamiento y disposición final
de los residuos sólidos urbanos son: el Relleno Sanitario, la Incineración, y el
Composteo; con la incineración se recupera energía y con el composteo materiales
orgánicos. Diferentes tipos de compostaje pueden producirse de acuerdo al proceso
biológico como es el vermicompostaje.

Por otra parte, se hizo un inventario de proveedores de tecnologías en México y la
descripción que hacen de la aplicabilidad de la tecnología y costos. En esta actividad,
se llevó a cabo una búsqueda de proveedores potencialmente factibles para la
aplicación de su producto en México. No obstante a que la información que
proporcionan los proveedores en muchas ocasiones en escasa, fue posible hacer un
análisis de cada una de las tecnologías y se identificó que el 99% de las tecnologías
ofertadas han sido desarrolladas en otros países, y en su mayoría aprovechan al
máximo los residuos durante el proceso de tratamiento, con el fin de dar viabilidad a la
propuesta, garantizando porcentajes muy bajos de residuos de rechazo, con lo que se
disminuye la utilización de los rellenos sanitarios. Sin embargo, esto hace que los
costos de estas tecnologías sean muy elevados.

Existen empresas con diferentes enfoques de tratamiento, como es el caso de las
plantas de separación para el aprovechamiento de residuos potencialmente reciclables,
la producción de composta, generación de energía eléctrica y combustibles alternativos.
Aunque las características técnicas de algunas propuestas no son muy claras,
especialmente en el aspecto de los residuos que son capaces de procesar.

Así también, se elaboraron las fichas técnicas de las tecnologías aplicables para el
tratamiento y/o disposición final de los RSU. Las fichas técnicas que se incluyen, son
las opciones tecnológicas disponibles para procesar y disponer de manera controlada
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