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