Parmetros de emisin para la estimacin de

 UNIVERSIDAD JUÁREZ AUTÓNOMA DE TABASCO DIVISIÓN ACADÉMICA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA “PARÁMETROS DE EMISIÓN PARA LA ESTIMACIÓN DE
EMISIONES DE CH4 PROCEDENTE DE RSM EN EL ESTADO DE
TABASCO”
TRABAJO RECEPCIONAL BAJO LA MODALIDAD DE:
TESIS
PRESENTAN: NORMA YADIRA DOMÍNGUEZ OSORIO
JORGE ULISES REYES LÓPEZ
COMO REQUISITO PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO QUÍMICO
ASESORAS: DRA. DORA MARÍA FRÍAS MÁRQUEZ
M.A. ANA LUISA GÓMEZ CALZADA
Tesis apoyada por la Red Académica sobre desastres en Tabasco Clave TAB‐2007‐C10‐82422 CUNDUACÁN, TABASCO
AGOSTO DEL 2011
“Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el estado de Tabasco”. AGRADECIMIENTOS
A Dios
Por que hoy nos haz permitido ver culminado el sueño más importante de nuestras
vidas, gracias por darnos la fuerza para levantarnos después de cada fracaso y la
sabiduría para aprender de nuestros tropiezos.
A nuestros asesores
A la Dra. Dora M. Frías porque fue no solo nuestra asesora, sino también una
gran amiga. Gracias!! por el apoyo que siempre nos brindó, por nunca dejarnos
solos en este recorrido hacia el cierre de una etapa muy importante para nuestras
vidas.
A la M. Ana Luisa Gómez Calzada de igual forma por dedicarnos su apoyo.
Gracias por todos sus consejos!!!
A nuestros amigos
En nuestros corazones nos llevamos el recuerdo de las personas que estuvieron
siempre a nuestro lado regalándonos su afecto y comprensión. Gracias por todos
los momentos agradables y desagradables que a través de estos años compartimos.
A nuestras familias
Por ser el motor que nos impulsó a seguir siempre adelante y por que nunca nos
dejaron desfallecer en este arduo trayecto. Gracias!! por creer y depositar su
confianza en nosotros.
A:
Dra. Ebelia del Ángel Meráz por darnos la oportunidad de formar parte de éste
proyecto. Gracias por esos consejos que fueron de mucho apoyo y preocuparse
siempre por nosotros. Gracias Doctora!!!!
SERNAPAM-INE por el apoyo brindado durante el proyecto Inventario de Gases
Efecto Invernadero en el estado de Tabasco.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página i “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el estado de Tabasco”. DEDICATORIA
A mi gran amiga
A ti Liz que gracias a tu infinito apoyo, comprensión y consejos he terminado
una etapa importante para nuestras vidas. Gracias por todo este tiempo tuyo
que decidiste regalarme, por ser mi fuerza de cada día, por nunca dudar en
brindarme todo tu esfuerzo, porque siempre pensaste y creíste en mi, por
defenderme de todo y de todos cuando más lo necesité, porque hiciste y haces
que nunca me sienta solo, por ser una MUJER ÚNICA!!. Tengo tanto que
agradecerte que me faltarían palabras para hacerlo, pero este triunfo lo
lograste tú,
Te amo Yaya!!!!!!!!!!
A ti Osmar
Te dedico este triunfo por que tú también lo iniciaste. Le doy gracias a
Dios por dejarme tenerte a mi lado, porque tu igual creíste en éste éxito
sin dudar. Nunca comprendí que tus regaños eran la esencia de muchos
consejos llenos de sabiduría, gracias por ser también mi fortaleza, por
siempre apoyarme incondicionalmente pero sobre todo porque siempre
pude y puedo contar contigo. Porque encontré en ti lo que un día pensé
haber perdido y por muchas cosas más….
GRACIAS Güero!!!!!!!!!!
A José y Gloría
Sin duda alguna ustedes también hicieron suyo éste triunfo, a ti Pepe por ser
una persona muy especial a la que quiero mucho, porque de la misma
manera tú también fuiste un pilar para mí, por preocuparte y regalarme
muchos momentos de alegría y enojo, por ser una persona grandiosa. Sé que
mis triunfos igual son los tuyos.
Seguiremos juntos te lo prometo!!!!!!!!!
Mimí, a ti mi princesa te agradezco tanto quererme como lo haces, por
siempre llevarme en tus pensamientos, gracias por permitirme ser tío de tres
lindos niños. No estas a mi lado físicamente pero sé que estas conmigo
siempre…Te quiero A Carmen y Albi
Gracias a ustedes igual por regalarme su cariño, por ser personas
importante para mí. Carmen gracias por todo, por tu apoyo y por
regalarme la dicha de ser tío de una pequeña gran princesita. Mi Albi
gracias por llenar mi vida de luz y alegría, te amo Nena!!.
Familia son todo para mí
¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡Gracias!!!!!!!!
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Jorge Ulises
Página ii “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el estado de Tabasco”. DEDICATORIA
A MIS PADRES
A mi madre por que gracias a ti hoy veo realizado mi más grande
sueño, por ser la persona más admirable de este mundo, mi ejemplo
de vida. Gracias por todas tus horas de trabajo y sacrificio hoy
puedo decir que sin tu gran amor y total comprensión este recorrido
no hubiese sido igual, sin tus consejos llenos de sabiduría y tu apoyo
el ser más especial que
incondicional jamás lo hubiese logrado, eres
Dios y la vida me permitieron tener a mi lado. A mi padre por ser
brindándome su apoyo
esa persona que siempre estuvo a mí lado
pero sobre todo su gran amor. Por tus enseñanzas y consejos llenos
de sabiduría.
Gracias a su esfuerzo y sacrificio hoy puedo
decir que mi logro también es el suyo. Muchas gracias
por que siempre creyeron en mí. Los amo!!!
A MI ESPOSO
Por ser ese hombre incondicional que siempre ha estado a mi lado en
los buenos y malos momentos de mi vida, por que siempre tienes una
palabra de aliento cuando más lo necesito, por tu gran apoyo, que sin
él mi camino hubiese sido más difícil de recorrer, por todos esos
regaños llenos de amor que no entendía pero que sin duda me
sirvieron de mucho. Por regalarme lo más preciado de mi vida y por
confiar siempre en mi. Eres una persona muy especial.
Te amo José Alfredo
A MIS HERMANOS
Por todos los momentos llenos de dicha y alegría que me han
regalado, por todo su apoyo y consejos. Gracias por formar una parte
muy importante de mi vida Freddy, Blanca y Fany.
Los quiero mucho!
A MI HIJO MATÍAS
Por ser ese pedacito de cielo que llego para trasformar mi vida en
dicha y profunda felicidad llenándola de ilusión y de anhelos, tu
sonrisa es el motor que me impulsa a luchar contra todo.
Eres lo que más amo en esta vida.
Norma Yadira
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página iii “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el estado de Tabasco”. RESUMEN
Los residuos sólidos municipales (RSM) constituyen una problemática ambiental
desde su generación misma, el estado de Tabasco no es ajeno a ella. En este
sentido las emisiones por el sector de residuos sólidos juegan un papel
preponderante a nivel nacional y se consideran como una de las fuentes clave
para la cual es necesario estimar escenarios futuros sobre su comportamiento, así
como una oportunidad para la aplicación de opciones de mitigación. El presente
trabajo comprende las estimaciones de las emisiones del sector residuos sólidos
municipales, considerando como año base el 2005. Los cálculos de emisiones de
metano (CH4) se realizaron de acuerdo a las directrices establecidas por el Panel
Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en ingles) en su
versión revisada 1996. Las emisiones de CH4 se calcularon en base a los datos
provenientes de anuarios municipales, información publicada por el INEGI y otras
Dependencias del Gobierno y aplicando los factores de emisiones adecuados. El
estado de Tabasco presentó una generación total de RSM para el periodo de
estudio 2005–2008 de 3685.03 Gg., siendo los municipios de Centro, Cárdenas y
Macuspana, los mayores generadores de RSM en ese periodo, en contraste los
municipios con menores cantidades de generación de RSM fueron Jalapa,
Emiliano Zapata, y Jonuta. Con lo que respecta a las emisiones de CH4
procedentes de RSM en el estado de Tabasco, se registraron un total de 321.734
Gg de CH4, presentándose en el año 2007 el 57% más de las emisiones de CH4
del año anterior, esto derivado de la catástrofe natural que sufrió el estado en ese
año.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página iv “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el estado de Tabasco”. ÍNDICE
Sección
Página
Agradecimientos................................................................................................. i
Dedicatorias ....................................................................................................... ii
Resumen ............................................................................................................ iv
Índice .................................................................................................................. v
Lista de figuras ................................................................................................... viii
Lista de tablas .................................................................................................... ix
Introducción ........................................................................................................ x
Objetivos ............................................................................................................ xi
Justificación ........................................................................................................ xii
Antecedentes ..................................................................................................... xiii
Capitulo 1: Fundamentos teóricos ................................................................. 1
1.1 Contaminación ambiental ......................................................................... 1
1.2 Calentamiento global ............................................................................... 2
1.3 Efecto invernadero ................................................................................... 3
1.3.1 Gases efecto invernadero (GEI) ....................................................... 4
1.3.2 Tipos de gases efecto invernadero ................................................... 5
1.3.3 Metano (CH4) como gas efecto invernadero ..................................... 6
1.3.4 Fuentes de emisión de metano (CH4) ............................................... 7
1.4 Gases de efecto invernadero en México .................................................. 8
1.5 Emisiones de CH4 procedentes de Desechos.......................................... 9
1.5.1 Eliminación de residuos sólidos ........................................................ 9
1.5.2 Tratamiento biológico de los residuos sólidos................................... 9
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página v “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el estado de Tabasco”. 1.5.3 Incineración e incineración abierta de residuos sólidos .................... 11
1.5.4 Tratamiento y eliminación de aguas residuales ................................ 12
1.6 Residuos Sólidos ..................................................................................... 13
1.6.1 Residuos sólidos municipales (RSM) ................................................ 13
1.6.1.1 Composición de RSM (base húmeda) ....................................... 15
1.6.1.2 Caracterización de RSM ............................................................ 16
1.6.1.3 Características de los RSM ....................................................... 18
1.6.1.4 Impacto ambiental de los RSM .................................................. 19
1.6.1.5 Generación, recolección y transferencia de RSM ...................... 20
1.6.1.6 Disposición final de los RSM ..................................................... 23
1.6.2 Residuos tóxicos y peligrosos ........................................................... 24
Capitulo 2: Metodología ................................................................................... 27
2.1 Elección del método ..................................................................................... 27
2.2 Datos de generación y gestión de residuos.................................................. 30
2.3 Elección de los datos de actividad ............................................................... 30
2.4 Elección de los factores y parámetros de emisión ....................................... 31
2.4.1 Carbono orgánico degradable (COD) ................................................... 31
2.4.2 Fracción del carbono orgánico degradable que se descompone
(CODf) ................................................................................................... 32
2.4.3 Factor de corrección para el metano (FCM).......................................... 33
2.4.4 Fracción de CH4 en el gas de vertedero generado (F) .......................... 35
2.4.5 Factor de Oxidación (OX)...................................................................... 35
2.5 Procesamiento de la información mediante las hojas de cálculo de la
metodología del PICC ........................................................................................ 36
Capitulo 3: Resultados y Discusión ............................................................... 41
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página vi “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el estado de Tabasco”. 3.1 Datos de generación y gestión de residuos.................................................. 41
3.1.1Determinación de datos de generación de RSM .................................... 41
3.2 Factores y parámetros de emisión ............................................................... 46
3.2.1 Carbono orgánico degradable (COD) ................................................... 46
3.2.2 Factor de corrección para el metano (FCM).......................................... 46
3.2.3 Factor de Oxidación (OX)...................................................................... 47
3.3 Emisiones de CH4 procedente de RSM en Tabasco .................................... 47
3.4 Propuesta de escenarios de mitigación ........................................................ 53
Conclusiones .................................................................................................... 54
Referencias bibliográficas ............................................................................... 55
Anexos .............................................................................................................. 59
Anexo A Hojas de cálculo de la metodología del PICC.................................. 59
Anexo B Encuesta.......................................................................................... 63
Anexo C Bases de datos INEGI ..................................................................... 67
Anexo D Fotografías ...................................................................................... 68
Anexo E Glosario ........................................................................................... 70
Anexo D Cálculo del COD .............................................................................. 72
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página vii “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el estado de Tabasco”. LISTA DE FIGURAS.
Figura
no.
Descripción de la figura
Página
1
El efecto invernadero vs el calentamiento global.
3
2
Relación de los RSM con respecto al tiempo.
8
3
Diagrama de flujo del ciclo de los RSM.
14
4
Árbol de decisión para las emisiones de CH4 provenientes
29
de los sitios de eliminación de los residuos sólidos.
5
Generación de RSM en el municipio del Centro para los
42
años 2005 al 2008.
6
Generación de RSM en los municipios de Tabasco 2005 y
43
2006
7
Generación de RSM en los municipios de Tabasco 2007 y
44
2008.
8
Emisiones de metano en el municipio del Centro para los
48
años 2005 al 2008.
9
Emisiones de metano en los municipios de Tabasco 2005
49
y 2006.
10
Emisiones de metano en los municipios de Tabasco 2007
50
y 2008.
11
Porcentaje de emisiones de metano en los municipios de
52
Tabasco.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página viii “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el estado de Tabasco”. LISTA DE TABLAS.
Tabla no.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Descripción de la tabla
Calentamiento global vs cambio climático.
Principales gases causantes del efecto invernadero y su
fuente.
Gases efecto invernadero directos.
Datos sobre composición de RSM en la región de
América.
Comparativo de las diferentes alternativas de depósito.
Actividades industriales generadoras de residuos tóxicos y
peligrosos.
Componentes, contenido de COD y composición de los
RSM.
Clasificación de los SERS y factores de corrección del
Metano (FCM).
Factor de oxidación (OX) para los SERS.
Descripción de los parámetros de las Hojas de cálculo de
la metodología del PICC.
Página
2
4
5
16
23
24
32
34
36
40
11
Generación de RSU en los municipios de Tabasco, en
los años 2005 al 2008.
45
12
Valores de COD.
46
13
Emisiones de CH4 procedentes de RSM en los municipios
de Tabasco, en los años 2005 al 2008
51
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página ix “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el estado de Tabasco”. INTRODUCCIÓN.
El Cambio Climático que está experimentando nuestro planeta es en la
actualidad uno de los grandes temas de discusión a nivel mundial, a pesar de las
incertidumbres que existen en la materia por la imprecisión de los modelos en los
cuales se basan las estimaciones de los posibles aumentos en la temperatura
global en el presente siglo, la cual solo podrá reducirse en la medida en que
avance el conocimiento y se obtengan mayores datos a partir de investigaciones
científicas.
La preocupación al respecto ha traído consigo un activo proceso de
negociación internacional para establecer bases y mecanismos que incentiven a
los países miembros de la Organización de las Naciones Unidas (ONU) a reducir
las emisiones de estos gases; lo cual se vio reflejado en la adopción del Convenio
de Cambio Climático en 1992, así como del Protocolo de Kyoto y del Mecanismo
de Desarrollo Limpio (MDL) en 1997 [1].
Entre los grandes dilemas están los que derivan de la necesidad de muchos
países de desarrollarse (evitando lo más posible la emisión de GEI) y de hacer
frente a su gran vulnerabilidad a los cambios del clima, lo cual demanda idear
formas efectivas de adaptación que minimicen los estragos que derivarán de tal
situación, como ocurre con México.
La situación es tan amenazadora y el tiempo adquiere tal importancia, que
es urgente alertar a la población y prepararla para que participe de manera
informada y organizada no solo en el análisis de lo que es más conveniente hacer,
sino en el desarrollo de medidas a su alcance para proteger su salud, al ambiente
y a sus bienes, en contra de los riesgos asociados al cambio climático.
Es conveniente hacer notar que el Mecanismo de Desarrollo Limpio
constituye una vía para allegarse recursos financieros para proyectos que
reduzcan la contribución del manejo de los residuos al efecto de invernadero y al
cambio climático, por arriba o en adición de lo previsto en las normas y
compromisos establecidos [2].
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página x “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el estado de Tabasco”. El presente trabajo se desarrolló bajo tres capítulos, de los cuales el
primero pauta los fundamentos teóricos, teoría que da a conocer la importancia del
porqué estimar emisiones de CH4, así como también informar todo sobre RSM y su
clasificación dentro del sector Desechos. El capitulo 2 muestra la metodología a
seguir para seleccionar cada uno de los parámetros necesarios para la estimación
de las emisiones procedentes de RSM en el estado de Tabasco para los años
2005-2008 en base a la metodología y las guías de las buenas prácticas del Panel
Intergubernamental de Cambio Climático (PICC). Como último se presentan los
resultados, discusiones y medidas de mitigación de emisiones de metano, en el
capitulo 3.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL.
Estimar las emisiones de metano procedentes de residuos sólidos
municipales (RSM) en el estado de Tabasco para el periodo 2005 - 2008 de
acuerdo a la metodología del Panel Intergubernamental de Cambio Climático
(PICC).
OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
• Recopilar y analizar información de
basureros o rellenos sanitarios
existentes en el estado de Tabasco y todo lo que conlleve el estudio de
emisiones procedentes de RSM, para la integración de una base de datos.
• Procesar información con el software IPCC 1996, para calcular las
emisiones de CH4, procedentes de RSM.
• Proponer opciones de mitigación de emisiones de gases efecto invernadero
(GEI) en basureros del estado de Tabasco.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página xi “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el estado de Tabasco”. JUSTIFICACIÓN.
El metano tiene un potencial de calentamiento mayor que el bióxido de
carbono, por lo que es importante la determinación de factores de emisión estatal
para las emisiones de basureros a cielo abierto y /o rellenos sanitario para evitar la
sobreestimación de las mismas, permitiendo tener un mayor conocimiento y
estimaciones más exactas del tipo de región que se estudie en el sector ambiental.
En base a las estimaciones se pretende a nivel local proponer escenarios que
permitan en primer lugar dimensionar el problema y en segundo término presentar
propuestas tales como las que diversos países industrializados han adecuado a su
región. Por otro lado la cuantificación de residuos sólidos municipales en México
no es confiable ya que no hay uniformidad en la captación de los datos ni en las
alternativas de tratamiento (relleno sanitario, compostaje, reciclaje e incineración)
que permitan una cuantificación adecuada de los gases generados.
En este trabajo pretendemos cuantificar las emisiones de metano emitidas
en basureros municipales del estado de Tabasco con el fin de procesar los datos
en el software establecido por el INE-PICC, además proponer opciones de
mitigación de las emisiones de gases de efecto invernadero y con la posibilidad
que en el futuro puedan tratarse los residuos y ser sometidos como proyectos al
Mecanismo de Desarrollo Limpio.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página xii “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el estado de Tabasco”. ANTECEDENTES
De acuerdo con el Panel Intergubernamental de Cambio Climático (PICC),
la incertidumbre de los inventarios nacionales de Gases de Efecto Invernadero
(GEI) tiene tres componentes que son la metodología, la información de las
actividades y los factores de emisión. Para cumplir con los objetivos anteriores se
emplea la metodología del PICC versión 1996 y como guía de la propia
metodología al Manual de las Buenas Prácticas al realizar inventarios de
emisiones de GEI.
En la actualización del Inventario Nacional de Gases Efecto Invernadero
(INEGIE) 2002, se presentó que las emisiones de metano en el sector Desechos
en el período considerado de 1990-2003, tuvieron un crecimiento en un factor de 2
en el caso de los residuos sólidos, de 0.3 en el caso de las aguas residuales
municipales y de 3 en el de las aguas residuales industriales. Esto dio por
resultado que se tuvieran emisiones totales de 1,512.9Gg CH4 en 1990 y de
3,199.6 Gg CH4 en el año 2003. En 1990 los residuos sólidos contribuyeron con
51.3%, las aguas residuales municipales con el 29.4% y las aguas residuales
industriales con el 19.3%, en tanto que en el año 2003 los residuos sólidos
contribuyeron con el 55.4%, las aguas residuales municipales con el 16.7% y las
aguas residuales industriales con un 27.9% [3].
La SEDESOL estimó las emisiones provenientes de residuos sólidos
municipales empleando el Modelo Mexicano de Emisiones de Metano en Rellenos
Sanitarios obteniendo resultados para los años de 1992, 1994, 1996, 1998, 2000,
2002 y 2003 de 911, 970, 1062, 1489, 2114, 2322, y 2398 Gg de CH4/año,
respectivamente.
El estado de Chiapas reportó en su inventario de emisiones de GEI que el
sector Desechos emitió a la atmósfera durante el año 2005, 79.19 Gg de CH4, de
los cuales cerca del 44% corresponde a las emisiones generadas por las aguas
residuales industriales, le siguen con el 29% las emisiones provenientes de los
residuos sólidos municipales y el 27% restante corresponden a las emisiones
provenientes de las aguas residuales municipales [4].
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página xiii “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. CAPITULO 1: FUNDAMENTOS TEÓRICOS
1.1
Contaminación ambiental
La contaminación es el envenenamiento o alteración de las propiedades
naturales del aire, suelo y agua, mediante la emisión de productos químicos
peligrosos, tóxicos y dañinos, principalmente por parte de las industrias y los
vehículos de transporte [5].
La contaminación atmosférica es la presencia en la atmósfera de sustancias
en una cantidad que implique molestias o riesgo para la salud de las personas y
de los demás seres vivos, bienes de cualquier naturaleza [6] y es un mal que no
ha podido detenerse porque la población humana continua con actividades
industriales, comerciales, domesticas y agropecuarias que incrementan sus
efectos. La combustión empleada para obtener calor, genera energía eléctrica o
movimiento, es el proceso de emisión de contaminantes más significativo [7]. Los
contaminantes que más alteran la pureza del aire pueden clasificarse en dos tipos:
Primarios. Son los contaminantes que permanecen en la atmosfera tal
como fueron emitidos por la fuente [8]; entre ellos: los óxidos de azufre producidos
por la quema de los combustibles con contenido de azufre provenientes
principalmente de la industria; monóxido de carbono, que es un gas venenoso
producido por la combustión incompleta de combustibles fósiles, y partículas
solidas o líquidas [9].
Secundarios. Son los contaminantes que han estado sujetos a cambios
químicos, o bien, son el producto de dos o más contaminantes primarios en la
atmosfera: monóxido de carbono (CO) y algunos compuestos de nitrógeno, y
subproductos de la combustión de productos derivados del petróleo, que
favorecen la formación de ozono, además de la contaminación radiactiva [7].
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 1 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. 1.2
Calentamiento global
En la atmósfera se ha incrementado la concentración del dióxido de
carbono. Si bien el contenido normal es del orden de 0.03% en volumen,
incrementos de milésimas de porcentaje en volumen son suficientes para producir
el efecto invernadero, el cual está produciendo el calentamiento global del planeta
Tierra. El incremento de 1.0°C en la temperatura de la Tierra es suficiente para
derretir los glaciares, por lo que grandes témpanos de hielo se han desprendido de
los polos, principalmente en Groenlandia y en Chile, provocando el incremento del
nivel de los océanos, la inundación de zonas costeras, el desbordamiento de ríos
o la liberación del metano del agua que estaba congelada en terrenos de Canadá
y Alaska; todos ellos son ejemplos claros no solo de los desastres que están por
venir si no se hace algo para modificar nuestros hábitos depredadores. El
incremento de la temperatura de la Tierra es un fenómeno real y emergente; el
sobrecalentamiento de nuestro planeta presenta tintes catastróficos que exigen
tomar medidas inmediatas y desde luego costosas, si, pero absolutamente
necesarias [5]. La tabla 1 muestra la comparación existente entre calentamiento
global y cambio climático.
Tabla 1.Calentamiento global vs Cambio climático
Calentamiento Global:
Hace referencia al aumento gradual,
observado o previsto, de la temperatura
mundial en superficie, como una de las
consecuencias
del
forzamiento
radiactivo provocado por las emisiones
antropogénicas [10].
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Cambio Climático:
Es una variación del estado del clima
que puede deberse a procesos internos
naturales, a forzamientos externos o a
cambios antropogénicos persistentes de
la composición de la atmósfera o del
uso de la tierra [11].
Página 2 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. 1.3
Efecto invernadero
Se conoce como efecto invernadero al fenómeno por el cual las capas de
aire cercanas a la tierra se calientan, debido a que principalmente el dióxido de
carbono recibe y conserva el calor cerca de la superficie terrestre. Este fenómeno
se observa en ciudades en donde existe mayor cantidad de vehículos automotores
trabajando, o bien, en poblaciones cercanas a zonas industriales, en donde se
queman en abundancia combustibles fósiles. Los gases efecto invernadero mas
críticos son el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4) y oxido nitroso (N2O) [5].
Figura 1. El efecto invernadero vs El calentamiento global.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 3 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. 1.3.1
Gases efecto invernadero (GEI)
Como ya se definió el efecto invernadero es la retención de la radiación
emitida por el Sol. En la atmósfera de nuestro planeta existen los llamados Gases
Efecto Invernadero (GEI), que atrapan la radiación solar y mantienen así la
temperatura adecuada para el desarrollo de la vida. Estos gases son entre otros:
dióxido de carbono, vapor de agua, metano, oxido nitroso y ozono, que se
encuentran presentes normalmente en la atmósfera debido a procesos naturales;
mientras sus concentraciones son adecuadas, en la tabla 2 se muestran estos
gases y la fuente de emisión; la Tierra está en equilibrio para mantener la vida en
ella. Sin embargo, algunas actividades humanas han provocado un aumento de
estos gases en el aire, principalmente el dióxido de carbono. Además, los seres
humanos han creado de modo artificial otros gases efectos invernadero, como los
clorofluorocarbonos, que han aumentado más las concentraciones atmosféricas
[7].
Tabla 2. Principales gases causantes del efecto invernadero, y su fuente.
GAS
Vapor de agua
Dióxido de carbono
FUENTE
• Evaporación
• Combustión de carburantes fósiles y madera, erupciones
volcánicas.
• Descomposición
Metano
anaeróbica
de
residuos
sólidos
municipales, vegetales.
• Combustión de biomasa.
• Venteo de gas natural.
Óxido nitroso
Clorofluorocarbonos
Ozono de la
tropósfera
• Practicas agrícolas.
• Quema de combustible fósiles.
• Origen sintético, propelentes de aerosoles, refrigeración,
espumas.
• Quema de combustibles fósiles.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 4 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. 1.3.2
Tipo de gases efecto invernadero
El cambio climático es una alteración que los seres humanos estamos
ocasionando a la forma en que la energía solar interactúa con la atmósfera y
escapa de ella o sea una alteración al fenómeno del efecto invernadero. Cuando el
ser humano directa o indirectamente emite mayor cantidad de gases, se aumenta
el efecto invernadero y se produce el calentamiento del aire en la superficie para
lograr el equilibrio [12].
El gas que más contribuye al efecto invernadero es el vapor de agua pero la
actividad humana no influye directamente en su presencia en la atmósfera. Los
otros gases de efecto invernadero son de dos tipos: directo e indirecto. Se dice
que un gas es de tipo directo cuando absorbe calor al estar presente en la
atmósfera e indirecto cuando al estar en el ambiente produce reacciones con el
oxígeno o con la luz que dan como producto un gas de efecto directo [13]. En la
siguiente tabla se presentan características de los gases de efecto invernadero
directo.
Tabla 3. Gases de efecto invernadero directos.
Gas
Fórmula
Potencial de
Calentamien
to Global
Horizonte
100 Años
Dióxido de
carbono
CO2
1
50 - 200
Quema
de
combustibles
fósiles, quema de bosques
para deforestación
Metano
CH4
21
12
Producción pecuaria, cultivo
de arroz, manejo de residuos
sólidos y aguas residuales.
Óxido nitroso
N2O
310
120
Uso de fertilizantes
Hidrofluoroca
rbonos
HFC
140 - 11700
1.5 - 264
Refrigeración,
aire
acondicionado, extinguidores
y producción de espumas.
2600 - 50000
Refrigerantes
industriales,
aire
acondicionado,
producción
de
aluminio,
solventes y aerosoles.
Perfluorocar
bonos
PFC
6500 - 9200
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Vida Media
en la
Atmosfera
Años
Fuentes Principales
Página 5 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. Hexafluoruro
de azufre
1.3.3
SF6
23900
3200
Aislante
dieléctrico
en
transformadores
e
interruptores de redes de
distribución
eléctrica,
refrigerante
industrial
y
producción de aluminio.
Metano (CH4) como gas efecto invernadero
El metano es un gas de efecto invernadero muy importante en la atmósfera
de la Tierra con un potencial de calentamiento de 21 sobre un período de 100
años. Esto implica que la emisión de una tonelada de metano tendrá 23 veces el
impacto de la emisión de una tonelada de dióxido de carbono durante los
siguientes cien años. El metano tiene un gran efecto por un breve período
(aproximadamente 10 años), mientras que el dióxido de carbono tiene un pequeño
efecto por un período prolongado (sobre los 100 años). Debido a esta diferencia
en el efecto y el periodo, el potencial de calentamiento global del metano en un
plazo de 20 años es de 63.
La concentración de metano se ha incrementado un 150% desde 1750 y es
responsable del 20% del forzante radiactivo total de todos los gases de efecto
invernadero de larga vida y distribución global. La concentración media de metano
en la superficie de la tierra en el año 1998 era de 1.745 ppm. Su concentración es
más alta en el hemisferio norte porque la mayoría de las fuentes (naturales y
antropogénicas) son mayores en ese hemisferio. Las concentraciones varían
estacionalmente con un mínimo a finales del verano [14].
Casi la mitad de la emisión total se debe a la actividad humana. Las plantas
(p. ej. Los bosques) han sido recientemente identificadas como una importante
fuente de metano [15]. Un artículo reciente ha calculado unas emisiones anuales
de 62-236 millones de toneladas y que esta nueva fuente puede tener
implicaciones importantes. Sin embargo, los autores también señalan que sus
descubrimientos son preliminares respecto a la importancia exacta de esta
emisión de metano. Las medidas a largo plazo del metano muestran que el
aumento de metano en la atmósfera ha disminuido de manera drástica, después
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 6 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. de casi triplicarse desde la época preindustrial. Se cree que esta reducción se
debe a la disminución de las emisiones industriales y a la sequía en las zonas de
humedales.
1.3.4
Fuentes de emisión de metano (CH4)
Se estimó que las emisiones mundiales antropogénicas de metano en 2005
fueron equivalentes a 6,407 millones de toneladas métricas de CO2 [16].La
emisión de metano se distribuye por sectores de la siguiente manera:
•
Vertederos: suponen la mayor fuente de emisión con un 33,9 % del total.
•
Fermentación entérica: 29,7 %.
•
Estiércol: 17,9 %.
•
Petróleo y el gas natural: 6 %.
•
Minería del carbón: 4 %.
•
Aguas residuales un 2,6 %.
Entre los focos de emisión de origen natural destacan:
•
Descomposición de los residuos orgánicos: 30%
•
Pantanos: 23%
•
Extracción de combustibles fósiles: 20% (el metano tradicionalmente se
quemaba y emitía directamente. Hoy día se intenta almacenar en lo posible
para reaprovecharlo formando el llamado gas natural).
•
Los
procesos
en
la
digestión
y
defecación
de
animales:
17%
(especialmente del ganado).
Otras fuentes minoritarias de contaminación, se originan en los cultivos de arroz, a
partir de las bacterias metanógenas, y en las incineradoras de residuos [17].
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 7 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. 1.4
Gases de efecto Invernadero en México
Según cifras del inventario nacional de emisiones de gases efecto
invernadero 1990-2002, las emisiones que provienen de la disposición de residuos
en México fueron de poco más de 65,000 (Gg) de CO2 equivalente, con lo cual se
sitúo en el segundo lugar de emisiones. En este sentido las emisiones por el
sector de residuos sólidos se posiciona en un lugar importante a nivel nacional y
se consideran como una de las fuentes clave para la cual es necesario monitorear
y estimar predicciones futuras que permitan generar opciones de mitigación. Así
que de acuerdo con lo reportado por el Consejo Nacional de Población (CONAPO)
la generación de residuos sólidos al 2030 que se espera es aproximadamente de
58 millones de toneladas, reportadas en la figura siguiente, debido a que la
población aumentará hasta 120 millones de habitantes [18].
Figura 2. Relación de los RSM con respecto al tiempo.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 8 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. 1.5
Emisiones de CH4 procedentes de Desechos
1.5.1
Eliminación de Residuos sólidos
El tratamiento y la eliminación de los residuos sólidos municipales,
industriales y otros, producen cantidades significativas de metano (CH4). Además
del CH4, los sitios de eliminación de residuos sólidos (SERS) producen también
dióxido de carbono biogénico (CO2) y compuestos orgánicos volátiles diferentes
del metano (COVDM), así como cantidades más pequeñas de óxido nitroso (N2O),
óxidos de nitrógeno (NOx) y monóxido de carbono (CO). El CH4 producido en los
SERS contribuye con aproximadamente un 3 a un 4 por ciento de las emisiones
de gases de efecto invernadero antropogénicas mundiales anuales. En muchos
países industrializados, la gestión de los residuos ha cambiado mucho en la última
década. Se han introducido políticas de minimización, reciclado y/o reutilización de
los residuos para reducir la cantidad de residuos generados y se implementan de
manera creciente prácticas de gestión alternativas para la eliminación de los
residuos sólidos en la tierra y reducir los impactos ambientales de esta gestión.
También, hoy es más común la recuperación de gas de vertedero como una
medida de reducción de las emisiones de CH4 generadas por los SERS [19].
1.5.2
Tratamiento biológico de los residuos sólidos
El tratamiento mecánico y biológico (MB) de los residuos comienza a
popularizarse en Europa. En el tratamiento mecánico biológico, el material de
residuo se somete a una serie de operaciones mecánicas y biológicas cuyo
objetivo es reducir el volumen de los residuos, así como estabilizarlo para reducir
las emisiones provenientes de la eliminación final. Las operaciones varían según
la aplicación. Típicamente, las operaciones mecánicas separan el material de
residuos en fracciones que serán sometidas a tratamientos adicionales
(preparación de abono orgánico, digestión anaeróbica, combustión, reciclado).
Éstas pueden incluir la separación, el desmenuzamiento y la trituración del
material. Las operaciones biológicas incluyen la preparación de abono orgánico y
la digestión anaeróbica. La preparación de abono orgánico puede realizarse en
pilas o en instalaciones de preparación de abono orgánico que optimizan las
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 9 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. condiciones del proceso al mismo tiempo que filtran el gas producido. Las
posibilidades de reducir la cantidad de material orgánico que se eliminan en los
vertederos son grandes, del 40 al 60 por ciento. Debido a la reducida cantidad de
material, de contenido orgánico y de actividad biológica, los residuos tratados por
tratamiento mecánico y biológico producen hasta un 95 por ciento menos de CH4
que los residuos no tratados cuando se eliminan en los sitios de eliminación de
los residuos sólidos SERS. En la práctica, las reducciones han sido menores y
dependen del tipo y la duración de los tratamientos MB en particular. Las
emisiones de CH4 y N2O producidas durante las diferentes fases del tratamiento
MB dependen de las operaciones específicas y de la duración del tratamiento
biológico.
Entre las ventajas del tratamiento biológico se incluye: el volumen reducido
de los materiales de residuo, la estabilización de los residuos, la destrucción de los
agentes patógenos en el material de residuo y la producción de biogás para
utilización energética. Los productos finales del tratamiento biológico pueden
reciclarse, según su calidad, como fertilizantes y abono de suelos, o bien,
eliminarse en lo SERS.
La fabricación de abono orgánico (compostaje) es un proceso aeróbico y
una fracción grande del carbono orgánico degradable (COD) de los materiales de
residuo se convierte en dióxido de carbono (CO2). El CH4 se forma en las
secciones anaeróbicas del abono orgánico, pero una gran proporción se oxida en
las secciones aeróbicas del abono. El CH4 estimado que se libera hacia la
atmósfera varía entre menos del 1 por ciento y unos pocos por cientos del
contenido de carbono inicial del material. La fabricación de abono orgánico puede
producir también emisiones de N2O. El intervalo de las emisiones estimadas varía
desde menos del 0,5 por ciento hasta un 5 por ciento del contenido inicial de
nitrógeno del material. Los abonos orgánicos de baja calidad tienden a producir
más CH4 y N2O [20].
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 10 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. 1.5.3
Incineración e incineración abierta de residuos sólidos
La incineración se define como la combustión de los residuos sólidos y
líquidos en instalaciones de incineración controladas. Los incineradores modernos
de desperdicios poseen grandes chimeneas y cámaras de combustión
especialmente diseñadas que producen altas temperaturas de combustión,
tiempos largos de residencia y agitación eficiente de los residuos al tiempo que
introducen aire para una combustión más completa. Los tipos de residuos
incinerados incluyen los residuos sólidos municipales (RSM), residuos industriales,
residuos peligrosos, residuos hospitalarios y lodos de aguas servidas. La práctica
de la incineración de los RSM es actualmente más común en los países
desarrollados, mientras que la incineración de los residuos hospitalarios es común
tanto en los países desarrollados como en los en desarrollo.
La incineración abierta de residuos puede definirse como la combustión de
materiales combustibles no deseados, tales como papel, madera, plástico, textiles,
caucho, residuos de aceites y otros residuos al aire libre o en vertederos abiertos,
donde el humo y otras emisiones se liberan directamente al aire, sin pasar por una
chimenea o columna. La incineración abierta también puede incluir dispositivos de
incineración que no controlan el aire de combustión para mantener una
temperatura adecuada y no garantizan el tiempo de residencia necesario para una
combustión completa. Esta práctica de gestión de residuos se emplea en muchos
países en desarrollo, mientras que en los países desarrollados la incineración
abierta de residuos puede estar estrictamente reglamentada u ocurrir con más
frecuencia en las zonas rurales que en las áreas urbanas.
La incineración y la incineración abierta de residuos son, como otros tipos
de combustión, fuentes de emisiones de gases de efecto invernadero. Los gases
pertinentes emitidos incluyen el CO2, el metano (CH4) y el óxido nitroso (N2O).
Normalmente, las emisiones de CO2 provenientes de la incineración de residuos
son más significativas que las emisiones de CH4 y N2O [21].
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 11 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. 1.5.4
Tratamiento y eliminación de aguas residuales
Las aguas residuales pueden ser una fuente de metano (CH4) cuando se
tratan o eliminan en medio anaeróbico. También pueden ser una fuente de
emisiones de óxido nitroso (N2O). Las aguas residuales se originan en una
variedad de fuentes domésticas, comerciales e industriales y pueden tratarse in
situ (no recolectadas), transferirse por alcantarillado a una instalación central
(recolectadas), o eliminarse sin tratamiento en las cercanías o por medio de
desagües. Se entiende por aguas residuales domésticas a los residuos de aguas
utilizadas en los hogares, mientras que las aguas residuales industriales derivan
exclusivamente de las prácticas industriales. Los sistemas de tratamiento y
eliminación pueden variar de forma abrupta de un país a otro. Los sistemas de
tratamiento y eliminación pueden diferir también entre los usuarios urbanos y
rurales, así como entre los usuarios urbanos de alto nivel de ingresos y los de bajo
nivel de ingresos.
Se considera que las aguas residuales de los alcantarillados cerrados
subterráneos no constituyen una fuente importante de emisiones de CH4. En los
alcantarillados abiertos, el caso de las aguas residuales domesticas es diferente,
pues están expuestas al calentamiento por el sol y las alcantarillas pueden
estancarse, lo que permite el desarrollo de condiciones anaeróbicas con emisión
de CH4 [22].
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 12 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. 1.6
Residuos sólidos
Un residuo es un material o producto cuyo propietario o poseedor desecha
y que se encuentra en estado sólido o semisólido, o es un líquido o gas contenido
en recipientes o depósitos, y que puede ser susceptible de ser valorizado o
requiere sujetarse a tratamiento o disposición final [23].
1.6.1
Residuos sólidos municipales (RSM)
Los residuos sólidos municipales (RSM) se definen en la Ley de Residuos
como los generados en los domicilios particulares, comercios, oficinas y servicios,
así como todos aquellos que no tengan la calificación de peligrosos y que por su
naturaleza o composición puedan asimilarse a los producidos en los anteriores
lugares o actividades [24].
Tienen también la consideración de residuos urbanos según la citada ley,
los siguientes:
•
Residuos procedentes de la limpieza de vías públicas, zonas verdes, áreas
recreativas y playas.
•
Animales domésticos muertos, así como muebles, enseres y vehículos
abandonados.
•
Residuos y escombros procedentes de obras menores de construcción y
reparación domiciliaria.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 13 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. Figura 3. Diagrama de flujo del ciclo de los RSM.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 14 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. 1.6.1.1
Composición de RSM (base húmeda)
La composición de los residuos es uno de los principales factores que
influyen sobre las emisiones provenientes del tratamiento de los residuos sólidos,
pues los diferentes tipos de residuos contienen diferentes cantidades de carbono
orgánico degradable (COD) y de carbono fósil. La composición de los residuos, así
como las clasificaciones utilizadas para recopilar los datos de la composición de
los residuos en los RSM, varían ampliamente en regiones y países diferentes, se
presentan valores por defecto sobre la composición de residuos en los RSM, para
los siguientes tipos de residuos: residuos de alimentos, residuos de jardines y
parques, papel y cartón, madera, textiles, pañales (desechables), caucho y cuero,
plásticos, metal, vidrio (porcelana y cerámica) y otros (p. ej., ceniza, suciedad,
polvo, tierra, residuos electrónicos).
Los residuos de alimentos, jardines, papel, cartón, madera y textiles
contienen la mayor parte del COD en los RSM. La ceniza, el polvo, el caucho y el
cuero contienen también ciertas cantidades de carbono no-fósil, pero este es poco
degradable. Algunos textiles, plásticos (incluidos los plásticos de los pañales
desechables), caucho y residuos de componentes electrónicos, contienen la
mayor parte del carbono fósil en los RSM. El papel (con revestimientos) y el cuero
(sintético) también pueden contener pequeñas cantidades de carbono fósil.
La tabla 4 presenta datos por defecto específico del país y regional sobre la
composición de los residuos en los RSM. Estos datos se basan en el peso de
residuos húmedos. El la tabla 4 no presenta datos por defecto para residuos de
jardines y parques, ni para pañales, puesto que estas fracciones de residuos,
pueden suponerse nulas, es decir, se puede suponer que están incluidas en los
otros tipos de residuos.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 15 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. Tabla 4. Datos sobre composición de los RSM en la región de América.
RESIDUOS
REGIÓN
DE
ALIMENTOS
PAPEL /
CARTÓN
MADERA
TEXTILES
CAUCHO
/ CUERO
PLÁSTICOS
METAL
VIDRIO
OTROS
América
Norteamérica
33.9%
23.3%
6.2%
3.9%
1.4%
8.5%
4.6%
6.5%
9.8%
43.8%
13.7%
13.5%
2.6%
1.8%
6.7%
2.6%
3.7%
12.3%
Sudamérica
44.9%
17.1%
4.7%
2.6%
0.7%
10.8%
2.9%
3.3%
13%
Caribe
46.9%
17.0%
2.4%
5.1%
1.9%
9.9%
5.0%
5.7%
3.5%
América
central
Fuente: Directrices del IPCC de 2006 para los inventarios nacionales de gases de efecto
invernadero. Volumen 5. Capítulo 2.
La composición de los RSM varía de una ciudad a otra del mismo país.
También varía según el día de la semana, la estación y el año en una misma
ciudad. Los datos de composición nacionales representativos (o promedio) deben
obtenerse en varias ciudades, por muestreo en los mismos días de la semana y en
cada estación del año. El muestreo en los SERS en días de lluvia hace variar
significativamente el contenido de humedad (o sea: la composición por peso
húmedo), lo que debe ser objeto de particular cuidado al tiempo de su
interpretación en términos de valores anuales [25].
Los datos de composición más fiables pueden obtenerse mediante el
monitoreo de rutina a la entrada de los SERS o de las plantas de incineración y
otras instalaciones de tratamiento.
1.6.1.2
Caracterización de los RSM
Para caracterizar los residuos sólidos municipales es necesario conocer las
características cualitativas y cuantitativas intrínsecas de los residuos
de cada
fuente generadora ya que a medida que avanza la tecnología, es necesario
establecer sistemas de manejo y control para su aprovechamiento que resguarden
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 16 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. la calidad de vida de la población. Para esto se hacen estudios con base en la
siguiente normatividad, para determinar el peso volumétrico de los residuos de
cualquier fuente, exceptuando la industrial, se pesan todos los residuos
recolectados [26].
La composición de los residuos sólidos se determina mediante las normas
NOM-AA-15-1985
y
NOM-AA-22-1985
(selección
y
cuantificación
de
subproductos) y finalmente las características físicas y químicas de los residuos
sólidos generados en cualquier fuente (excepto las industriales) se identifican
mediante las normas oficiales mexicanas siguientes:
NOM-AA-15-1985. Muestreo - Método de cuarteo.
NOM-AA-52-1985. Preparación de muestras en laboratorio para sus análisis.
NOM-AA-16-1984. Determinación de humedad.
NOM-AA-25-1984. Determinación de pH - Método potenciométrico.
NOM-AA-18-1984. Determinación de cenizas.
NOM-AA-92-1984. Determinación de azufre.
NOM-AA-68-1986. Determinación de hidrógeno.
NOM-AA-21-1985. Determinación de materia orgánica.
NOM-AA-33-1985. Determinación de poder calorífico.
NOM-AA-24-1984. Determinación de nitrógeno total.
NOM-AA-67-1985. Determinación de la relación carbón/nitrógeno.
NOM-AA-90-1986. Determinación de oxígeno.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 17 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. 1.6.1.3
Características de los RSM
Humedad:
Es una característica importante para los procesos a que puede ser
sometida la basura. Se determina generalmente de la siguiente forma: Tomar una
muestra representativa, de 1 a 2 Kg, se calienta a 80°C durante 24 horas, se pesa
y se expresa en base seca o húmeda [27].
La fórmula es la siguiente:
Ecuación 1
Densidad:
La densidad es la relación entre el peso y el volumen ocupado. La basura
tiene una densidad, dependiendo del estado de compresión. Como referencia
pueden ser adoptados los siguientes valores: Dr=150-300 kg/m3 densidad en
recipiente de basura. Dv=250-500 Kg/m3 densidad en vehículo recolector.
Drsm=400-600 kg/m3 densidad en relleno sanitario manual [28].
Poder calorífico:
Se define como la cantidad de calor que puede entregar un cuerpo. Se
debe diferenciar entre poder calorífico inferior y superior. El Poder Calorífico
Superior (PCS) no considera corrección por humedad y el inferior (PCI) en cambio
si. Se mide en unidades de energía por masa, [cal/gr], [Kcal/kg], [BTU/lb]. Se mide
utilizando un calorímetro [27].
También se puede conocer a través de un cálculo teórico, el cual busca en
la bibliografía valores típicos de PC por componentes y se combina con el
conocimiento de la composición de los residuos:
Ecuación. 2
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 18 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. Donde:
ni=Porcentaje en peso del componente
PCi=Poder calorífico del componente [=] (cal/gr), (Kcal/kg), (BTU/lb).
Ejemplo: el PC del plástico es 9000 cal/gr
1.6.1.4
Impacto ambiental de los RSM
Durante un largo periodo el único tratamiento que se dispensó a los
residuos urbanos fue su recogida y posterior traslado a determinados puntos más
o menos alejados de los núcleos habitados donde se depositaban para que la
mera acción de los organismos vivos y los elementos favoreciesen su
desaparición. El desarrollo económico, la industrialización y la implantación de
modelos económicos que basan el crecimiento en el aumento sostenido del
consumo, han supuesto una variación muy significativa en la composición de los
residuos y de las cantidades en que son producidos. Se han incorporado
materiales nuevos como los plásticos, de origen sintético, han aumentado su
proporción otros como los metales, los derivados de la celulosa o el vidrio, que
antes se reutilizaban abundantemente y que ahora se desechan con gran
profusión [29].
A esto hay que añadir la aparición en la basura de otros de gran potencial
contaminante, como pilas, aceites minerales, lámparas fluorescentes, medicinas
caducadas, etc. Ha surgido así una nueva problemática medioambiental derivada
de su vertido incontrolado que es causa de graves afecciones ambientales:
contaminación
de
suelos,
contaminación
de
acuíferos
por
lixiviados,
contaminación de las aguas superficiales, emisión de gases de efecto invernadero
fruto de la combustión incontrolada de los materiales allí vertidos, ocupación
incontrolada del territorio generando la destrucción del paisaje y de los espacios
naturales, creación de focos infecciosos y producción de malos olores.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 19 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. 1.6.1.5
Generación, recolección y transferencia de los RSM
Generación:
La generación per cápita es la cantidad de residuos sólidos promedio
generados en kilogramos por una persona en un día. Este parámetro se encuentra
en función de otros factores tales como: costumbres de la población, nivel de
ingresos y actividades económicas, entre otras.
Para la determinación de la generación per cápita domiciliaria, se hace
seguimiento de la metodología que menciona la Norma Mexicana NMX-AA-611985. De los datos obtenidos de las casas habitación que se muestreen, se
obtiene la generación domiciliaria per cápita promedio por casa habitación,
generándose una serie de valores, a los cuales se les da un tratamiento
estadístico para realizar un análisis de rechazo, utilizando el criterio de Dixon, el
cual se encuentra en la Norma Mexicana antes mencionada.
Del conjunto de muestras seleccionadas, se realiza un análisis estadístico
determinándose la media con la finalidad de obtener la generación domiciliaria per
cápita promedio por estrato. También se determina la desviación estándar de cada
estrato para posteriormente realizar un análisis de varianza, con el propósito de
determinar si cualquiera de los tres valores promedio de generación obtenida, se
podría tomar como la media poblacional de generación per cápita [30].
Recolección:
La recolección de los residuos, uno de los más costosos elementos
funcionales, es la parte medular del sistema de manejo de residuos sólidos y tiene
como objeto primordial preservar la salud pública mediante la recolección de los
residuos en todos los centros de generación y transportarlos al sitio de tratamiento
y/o disposición final, de la manera más sanitaria posible, eficientemente y con el
mínimo costo.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 20 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. Para el diseño del sistema de recolección, una de las primeras decisiones
que debe tomarse, es acerca del método de recolección de residuos. Entre los
más comunes se tiene: “de parada fija”, “de acera” y “de contenedores”; esta es
una decisión importante porque incide en las otras variables de recolección,
incluyendo el tipo de recipiente para el almacenamiento, tamaño de la cuadrilla y
en la selección de los vehículos recolectores.
Otro punto de decisión es la frecuencia de recolección. Ambos factores; el
método y la frecuencia deben considerarse en cuanto a su impacto en los costos
de recolección. Dado que el costo de la recolección constituye de entre el 70 y el
85 por cierto del costo total del manejo de los residuos sólidos y, a su vez, el costo
de mano de obra representa del 60 al 75 por ciento del costo de la recolección. Así
mismo se debe determinar qué tipo de residuos deben ser rechazados por las
cuadrillas de recolección, ciertos materiales tales como neumáticos, residuos de
jardinería, muebles y animales muertos no son aceptados en el vehículo
recolector. Los residuos peligrosos deben ser definitivamente excluidos de la
recolección regular, debido a los peligros que entrañan su recolección y
disposición [31].
Transferencia:
Se aplica el término estación de transferencia a las instalaciones en donde
se hace el traslado de basura de un vehículo recolector a otro vehículo con mucha
mayor capacidad de carga. Este segundo vehículo, o transporte suplementario, es
el que transporta la basura hasta su destino final.
El incremento en la generación de los residuos sólidos obliga a realizar
programas más eficientes para disponer de una manera adecuada de los mismos.
Los sitios destinados para un relleno sanitario deben cumplir con ciertos, entre los
cuales se tienen que considerar:
• El centro de gravedad geográfico de la región o de las poblaciones a servir.
• La estimación de un período de vida de por lo menos 7 años.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 21 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. En la actualidad las gestiones para la instalación de una estación de
transferencia se han cumplido, ya que esto implica una serie de estudios donde se
deben tomar en cuenta, aspectos sociales, sanitarios y ambientales. Estudios
necesarios ya que estas instalaciones están por lo general ubicadas dentro de los
límites de la zona urbana.
Estas instalaciones pueden resumirse a una simple plataforma elevada
dotada de una rampa de acceso o a un edificio sofisticado y de grandes
dimensiones. Así mismo, el traslado de la basura se puede hacer por gravedad o
utilizando equipos mecanizados.
El objetivo básico de las estaciones de transferencia es incrementar la
eficiencia global del servicio de recolección a través de la economía en el sistema
de transporte y en la disminución del tiempo ocioso de la mano de obra empleada
en la recolección. Es decir los operarios ayudantes durante los recorridos al sitio
de disposición final, se hallan improductivos; además el camión recolector esta
destinado a una función distinta a la de recolección y compactación de la basura:
dicho de otra manera mientras el camión viaja al relleno, este no esta recolectando
basura y por lo tanto para recolectar el mismo número de toneladas de residuos
sólidos en el mismo tiempo, se crea la necesidad de contar con un mayor número
de unidades recolectoras [32].
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 22 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. 1.6.1.6
Disposición final de los RSM
Después que el residuo a sido tratado este se encuentra listo para su
disposición. La forma y tipo del residuo determina en gran parte donde la
disposición será permitida. Un limitado grupo de residuos puede ser dispuesto por
inyección a pozos profundos y en descargas submarinas a océanos, muchos
residuos gaseosos y particulados son dispuestos en la atmósfera. En la tabla 5 se
muestra las diferentes alternativas de sitios de eliminación de residuos sólidos
(SERS) y su comparativo entre ellos [33].
Tabla 5: Comparativo de las diferentes alternativas de depósito
Clasificación
Control
Diseño
Informaci
ón de
residuo
Limites
Impermeabiliz
ación y
recubrimiento
Existenc
ia de
protecci
ón
Basural
no
no
no
no
no
no
Botadero
no
no
no
no
no
no
Botadero
controlado
no - si
no
no - si
si
no
no
Vertedero
si
no - si
no - si
si
no - si
no - si
Relleno
sanitario
si
si
si
si
si
si
Depósito de
seguridad
si
si
si
si
si
si
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 23 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. 1.6.2
Residuos tóxicos y peligrosos
En algunos países, se generan cantidades significativas de desechos
orgánicos sólidos industriales. La generación y composición de desechos
industriales varía según el tipo de industria y los procesos y/o las tecnologías en
uso en cada país. Los países suelen aplicar diferentes categorizaciones a los
desechos industriales. Por ejemplo, los desechos de la construcción y demolición
pueden incluirse en los desechos industriales, en los RSM, o definirse como
categoría aparte. La categorización por defecto aplicada aquí supone que los
desechos de construcción y demolición son desechos industriales [25].
Existe una gran variedad de compuestos que pueden ser clasificados con el
nombre genérico de residuos tóxicos y peligrosos, desde residuos de hospitales o
de otras actividades medicas hasta los generados por industrias en general. En la
tabla 6 se muestran las actividades industriales que producen residuos tóxicos y
peligrosos con el porcentaje correspondiente a cada sector [34].
Tabla 6. Actividades industriales generadoras de residuos tóxicos y peligrosos.
SECTOR INDUSTRIAL
PRODUCTOS DE RESIDUOS (%)
Industria química
30
Industria papel y celulosa
27
Transformados metálicos
23
Industrias metálicas básicas
9
Industria textil
3
Cuero, calzado y confección
3
Alimentación, bebidas y tabaco
2
Industria de la madera
1
Industria vidrio y cerámica
1
Componentes eléctricos y electrónicos
1
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 24 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. Es evidente que la característica de toxicidad o peligrosidad de estos
residuos viene dada muchas veces por sólo determinados constituyentes, es por
lo tanto importante clasificar estos constituyentes en función de se composición
química [34].
Metales:
• Arsénico: Tanto el arsénico como sus compuestos tienen múltiples usos
como inhibidores de corrosión en la manufactura del vidrio, en la fabricación
e semiconductores y también como herbicidas y plaguicidas
• Mercurio: El mercurio se utiliza en equipos electrónicos, pinturas, medidas y
control fungicida, siendo el principal consumidor las plantas de obtención de
cloro donde las pérdidas se emiten fundamentalmente a la atmosfera.
• Cadmio: El cadmio es otro de los metales tóxicos que actúa como veneno
acumulativo debido a su larga vida media, aunque se utiliza en la industria
de tintas, pigmentos y baterías, su mayor aporte proviene como
subproducto de la obtención de zinc a partir de sulfuro.
• Talio: El talio se utiliza, básicamente, en la obtención de rodenticidas,
fungicidas, sistemas ópticos, células fotoeléctricas, rectificadores de
selenio, etc., si bien la principal fuente de contaminación se debe al
procesado de otros metales como el cobre, lomo y zinc.
• Cromo: El cromo es empleado en la industria petroquímica, procesado de
minerales y curtidos.
• Plomo: La mayor fuente de contaminación proviene de los combustibles que
contienen derivados orgánicos de plomo como antidetonantes, también la
minería y las fundiciones contribuyen al aumento de la contaminación por
este metal.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 25 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. • Estaño: Se utiliza como estabilizador en la fabricación de plásticos y como
alguicidas, siendo los más tóxicos los triderivados, por ejemplo el tributil de
estaño.
• Cianuro: La acción contaminante de estos compuestos se deriva de la
síntesis orgánica, industria de fertilizantes, recubrimientos electroquímicos,
fumigación, fotografía, etc.
Biocidas y productos fitosanitarios: Se utilizan en la lucha contra plagas, siendo su
naturaleza química muy variada, por lo tanto es difícil de procesar el riesgo que
implica su manipulación no controlada, sin embargo parece establecida su
potencialidad como agente inductores de efectos cancerígenos.
Fósforo: Se emplea en la fabricación de acido fosfórico, pudiendo provocar serias
quemaduras en contacto directo con la piel.
Flúor: Éste se utiliza en la fabricación del vidrio y esmaltes, como preservativo de
la madera, en la industria papelera, etc.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 26 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. CAPITULO 2: METODOLOGÍA
La estimación de las emisiones de gases de efecto invernadero
provenientes de la eliminación de residuos sólidos municipales, se fundamenta en
la recopilación de datos de la actividad relativos a la generación, la composición y
la gestión de los residuos.
Las directrices del Panel Intergubernamental de Cambio Climático (PICC)
versión revisada 1996, proporciona procedimientos, metodologías y guías técnicas
para la preparación de inventarios de gases efecto invernadero en diferentes
categorías.
El desarrollo para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM
sigue los siguientes pasos:
1. Recopilación de información sobre generación, composición y gestión de
RSM.
2. Selección y procesamiento de datos y parámetros adecuados mediante el
software empleado por el PICC, correspondiente a residuos sólidos.
3. Por último los resultados consolidados de las emisiones de CH4 en RSM.
2.1 Elección del método
La metodología del PICC para estimar las emisiones de CH4 provenientes
de los sitios de eliminación de residuos sólidos (SERS) se basa en el método de
descomposición de primer orden (FOD, del Ingles, First Order Decomposition). En
este método se formula la hipótesis de que el componente orgánico degradable
(carbono orgánico degradable, COD) de los desechos se descompone lentamente
a lo largo de unas pocas décadas, durante las cuales se forman el CH4 y el CO2.
Si las condiciones permanecen constantes, el índice de producción del CH4
depende únicamente de la cantidad de carbono restante en los residuos. De aquí
resulta que las emisiones de CH4 generadas por los residuos depositados en un
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 27 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. vertedero son las más altas durante los primeros años posteriores a la eliminación
y que; luego, éstas decaen a medida que el carbono degradable de los residuos
es consumido por las bacterias responsables de la descomposición.
Se describen tres niveles para estimar las emisiones de CH4 generadas por
los SERS:
• Nivel 1: Las estimaciones de los métodos de Nivel 1 se basan en el método
FOD del PICC que usa principalmente datos por defecto de la actividad y
parámetros por defecto.
•
Nivel 2: Los métodos de Nivel 2 utilizan el método FOD del PICC y algunos
parámetros por defecto, pero requieren datos de la actividad específicos del país
de buena calidad sobre la eliminación actual e histórica de residuos en los SERS.
Los datos históricos sobre la eliminación de residuos para 10 años o más deben
basarse en estadísticas específicas del país, estudios u otras fuentes similares. Se
necesitan los datos sobre las cantidades eliminadas en los SERS.
• Nivel 3: Los métodos de Nivel 3 se basan en el uso de datos de la actividad
específicos del país, de buena calidad y en el uso del método FOD, ya sea con (1)
parámetros principales desarrollados al nivel nacional, o (2) parámetros
específicos del país derivados de mediciones. El compilador del inventario puede
utilizar métodos específicos del país que sean de igual o superior calidad que el
método de Nivel 3 basado en el método FOD definido más arriba. Los parámetros
principales incluyen la vida media y ya sea el potencial de generación de metano
(Lo), o bien el contenido COD en los residuos y la fracción de COD que se
descompone (CODf).
En la Figura 5 se presenta un árbol de decisión para escoger el método
más apropiado. Para todos los países es una buena práctica usar el método FOD
o un método validado específico del país con el fin de dar cuenta de la
dependencia temporal de las emisiones.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 28 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. Inicio
¿Se dispone de datos
de la actividad
específicos del país, de
buena calidad, sobre la
eliminación actúale
histórica de desechos?
No ¿Es la eliminación
de desechos
sólidos en la tierra
una categoría
principal?
Sí Recopilar datos actuales sobre
eliminación de desechos y
estimar datos históricos.
¿Se dispone de
modelos específicos
del país o de
parámetros
principales?
Sí
No Sí No Estimar las emisiones usando el método FOD del PICC con datos por defecto para reemplazar los datos específicos del país faltantes. Años Estimar las emisiones usando el método FOD del PICC con parámetros por defecto y datos de la actividad, específicos del país de buena calidad. Nivel 2
Estimar las emisiones usando los métodos específicos del país o el método FOD del PICC con parámetros específicos del país y datos de la actividad, específicos del país de buena calidad. Nivel 3 Figura 4. Árbol de decisión para las emisiones de CH4 provenientes de los sitios de
eliminación de los residuos sólidos.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 29 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. 2.2 Datos de generación y gestión de residuos
Es una buena práctica que cada país utilice datos específicos del país
sobre la generación, composición y prácticas de gestión de los RSM, como base
para la estimación de las emisiones.
Se pueden obtener datos específicos del país para la generación,
composición y prácticas de gestión de los RSM a partir de estadísticas y sondeos
sobre residuos (por municipios u otros gobiernos pertinentes, compañías de
gestión de residuos, organizaciones asociativas de gestión de residuos y otros) y
mediante proyectos de investigación.
Para el estado de Tabasco los datos de generación, composición y
tratamiento de los RSM fueron tomados de las bases de datos del INEGI, la
SEDESOL, también se empleó un estudio de composición de RSM realizado por
la coordinación de limpia del municipio del Centro y mediante un cuestionario de
encuesta (ANEXO) a los H. Ayuntamientos de los 17 municipios del estado y a la
empresa concesionaria para la operación del relleno sanitario del municipio del
Centro.
En esta primera etapa se dispone de estadísticas detalladas sobre el total
de residuos sólidos generados y eliminados en el estado de Tabasco, las cuales
son reportadas en las bases de datos del INEGI y valieron como datos para
estimar las emisiones; estas cifras reportadas son introducidas en la columna A de
la hoja de trabajo principal (hoja de trabajo 6-1, Anexo).
2.3 Elección de los datos de actividad
Los datos de la actividad incluyen la generación de residuos para residuos
brutos o por componente de residuos y la fracción de los residuos eliminados en
los SERS. En la compilación de datos históricos deben tomarse en cuenta también
los cambios en las prácticas de gestión de los residuos (p. ej., cubierta del sitio,
mejoras al drenaje por lixiviación, compactado y prohibición de la eliminación de
desechos peligrosos junto con los RSM).
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 30 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. 2.4 Elección de los factores y parámetros de emisión
El uso de factores de emisión es una de las técnicas mas utilizadas para la
estimación de emisiones. Son relaciones entre la cantidad de contaminante
emitido a la atmosfera y un dato de actividad. Los datos de actividad de
acuerdo a la metodología incluyen: cantidades de generación, composición y
gestión de RSM.
2.4.1
Carbono orgánico degradable (COD)
El carbono orgánico degradable es el carbono orgánico de los residuos que
puede acceder a la descomposición bioquímica y debe expresarse en Gg de C /
Gg de residuos. El COD en los residuos brutos se estima sobre la base de la
composición de los residuos y puede calcularse a partir del promedio ponderado
del contenido de carbono degradable de los diversos componentes (tipos y/o
materiales de residuo) de la corriente de residuos [35]. La ecuación siguiente
permite estimar el COD con los valores de contenido de carbono por defecto:
Ecuación 3. Estimación del COD con los valores de contenido de carbono por
defecto Donde:
COD: Fracción de carbono orgánico degradable en los residuos
brutos en Gg de C/Gg de residuos.
CODi: Fracción de carbono orgánico degradable en los residuos de
tipo i p. ej., el valor por defecto para el papel es de 0,4 (sobre la base
del peso húmedo).
Wi: Fracción de tipo de residuo i por categoría de residuos.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 31 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. Tabla 7. Componentes, contenido de COD y composición de los RSM
Componentes
de los RSM
Contenido de COD
en % de desechos
húmedos (PICC)
Composición de RSM (%)
Valores del
Valores
municipio del
regionales por
Centro, Tabasco
defecto (PICC)
(Coordinación de
limpia, Centro)
Desechos de
alimentos
20
43.8
50
Papel/cartón
40
13.7
3.5
Madera
43
13.5
-
Textiles
24
2.6
0.8
Caucho/cuero
39
1.8
-
Plásticos
-
6.7
1
Metal
-
2.6
0.7
Vidrio
-
3.7
0.9
Otro
-
12.3
43.1
2.4.2
Fracción del carbono orgánico degradable que se descompone
(CODf)
La fracción del carbono orgánico degradable que se descompone (CODf) es
una estimación de la fracción de carbono que se degrada en última instancia y que
se libera desde un SERS y refleja el hecho de que una parte del carbono orgánico
degradable no se degrada, o se degrada muy lentamente, bajo condiciones
anaeróbicas en el SERS. El valor por defecto recomendado para CODf es de 0,77.
El valor de CODf depende de muchos factores, como la temperatura, la humedad,
el pH, la composición de los residuos, etc. Los valores nacionales de CODf o los
valores de países similares pueden utilizarse, pero deben basarse en
investigaciones bien documentadas [35].
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 32 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. 2.4.3
Factor de corrección para el metano (FCM)
Las prácticas de eliminación de residuos varían respecto del control, la
disposición de los residuos y la gestión del sitio. El factor de corrección de CH4
(FCM) da cuenta del hecho de que, a partir de una cantidad dada de residuos, los
SERS no gestionados producen menos CH4 que los SERS anaeróbicos
gestionados. En los SERS no gestionados, una fracción mayor de residuos se
descompone aeróbicamente en la capa superior. En los SERS no gestionados con
eliminación profunda y/o con un alto nivel freático, la fracción de residuos que se
degrada aeróbicamente debe ser más pequeña que en un SERS de poca
profundidad. Los SERS semi-aeróbicos gestionados lo son de manera pasiva por
introducción de aire en la capa de residuos para crear un entorno semi-aeróbico
dentro del SERS. En relación con la gestión de los residuos sólidos, el FCM es
específico a esa área y debe interpretarse como el factor de corrección para la
gestión de residuos que refleja el aspecto de la gestión abarcada. Se asigna un
FCM a cada una de las cuatro categorías, como se muestra en la tabla 8.
Se proporciona un valor por defecto para los países donde no se conoce la
cantidad de residuos eliminados en cada SERS. La clasificación de sus sitios
residuos por un país en gestionados o no gestionados puede variar al cabo de
algunos años en la medida en la que se implementan políticas nacionales de
gestión de residuos.
La fracción de residuos sólidos eliminados en los sitios de eliminación de
residuos sólidos y FCM reflejan la manera en la que se gestionan los residuos y
las prácticas de gestión en la generación de CH4. Sólo si no se tiene registro de la
categorización de los SERS dentro de las cuatro categorías de SERS gestionados
y no gestionados, pueden emplear el FCM para los «SERS no categorizados»
[35].
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 33 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. Tabla 8. Clasificación de los SERS y factores de corrección del metano (FCM)
Tipo de sitio
Valores por defecto del factor
de corrección del metano (FCM)
Gestionado - anaerobico1
1
2
Gestionado - semi-aerobico
0.5
3
No gestionado - profundo (>5 m de desechos)
0.8
y/o capa freática elevada.
4
No gestionado - poco profundo (<5 m de
0.4
desechos)
SERS no categorizado5
0.6
1
Sitios anaeróbicos no gestionados de eliminación de residuos sólidos: Deben
implementar la colocación controlada de los residuos (o sea: los residuos son dirigidos a
áreas específicas de deposición donde se ejerce un cierto control sobre la recuperación
informal de residuos reciclables y la quema de basuras) e incluir por lo menos uno de los
siguientes elementos: (i) material protector de la cubierta; (ii) compactación mecánica o
(iii) nivelación de los residuos.
2
Sitios semi-aeróbicos gestionados de eliminación de residuos sólidos: deben garantizar
la ubicación controlada de los residuos e incluir todas las estructuras siguientes para
introducir aire en las capas de residuos: (i) material de la cubierta permeable; (ii) sistema
de drenaje para la lixiviación; (iii) estanques de regulación y (iv) sistema de ventilación de
gases.
3
Sitios no gestionados de eliminación de residuos sólidos - profundos y/o con capa
freática elevada: Todos los SERS que no cumplen con los criterios de los SERS
gestionados y que tienen profundidades mayores o iguales a 5 metros y/o una capa
freática elevada cercana al nivel del suelo. La última situación corresponde al llenado
con residuos de un terreno con aguas fluviales, como un estanque, río o humedal.
4
Sitios no gestionados poco profundos de eliminación de residuos sólidos: todos los
SERS que no cumplen con los criterios de los SERS gestionados y que tienen
profundidades de menos de 5 metros.
5
Sitios no categorizados de eliminación de residuos sólidos: Sólo si los países no
pueden categorizar sus SERS dentro de las cuatro anteriores categorías de SERS
gestionados y no gestionados pueden emplear el FCM para esta categoría
Fuentes: IPCC (2000); Matsufuji et al. (1996)
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 34 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. 2.4.4
Fracción de CH4 en el gas de vertedero generado (F)
En los SERS, la mayor parte de los residuos generan un gas con
aproximadamente 50 por ciento de CH4. Sólo los materiales que incluyen
cantidades sustanciales de grasa o aceite pueden generar gas con mucho más del
50 por ciento de CH4. Por lo tanto se alienta a emplear el valor por defecto del
PICC para la fracción de CH4 en el gas de vertedero generado (0.5).
La fracción de CH4 en el gas de vertedero generado no debe confundirse
con el CH4 medido en el gas emitido desde los SERS. En éstos, el CO2 se
absorbe en el agua infiltrada por percolación y la condición neutra de los SERS
transforma una gran parte del CO2 absorbido en bicarbonato. Por lo tanto, es una
buena práctica ajustar la absorción del CO2 en el agua percolada, si la fracción de
CH4 en el gas de vertedero se basa en mediciones de las concentraciones de CH4
medidas en el gas de vertedero emitido desde los SERS [35].
2.4.5
Factor de Oxidación (OX)
El factor de oxidación (OX) refleja la cantidad de CH4 de los SERS que se
oxida en el suelo u otro material que cubre los desechos.
La oxidación del CH4 se produce por la acción de microorganismos
metanotrópicos en los suelos de la cubierta y puede variar desde lo insignificante
hasta el 100 por ciento del CH4 producido internamente. El espesor, las
propiedades físicas y el contenido de humedad de los suelos de la cubierta
afectan directamente la oxidación del CH4 [35].
El valor por defecto para el factor de oxidación es cero. El uso del valor de
oxidación de 0,1 se justifica en los SERS cubiertos y bien gestionados para
estimar tanto la difusión a través de la cubierta como las fugas a través de las
fracturas y/o fisuras. El uso de un valor de oxidación mayor que 0,1 debe ser
claramente documentado, referenciado y sostenido con datos pertinentes para las
circunstancias nacionales. Es importante recordar que todo CH4 que se recupera
debe restarse de la cantidad generada antes de aplicar un factor de oxidación.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 35 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. Tabla 9. Factor de oxidación (OX) para los SERS.
Tipo de sitio
Factor de oxidación
(OX)
Valores por defecto
SERS gestionados1, no gestionados y no categorizados
Gestionado cubierto con material oxidante del CH42
0
0.1
1
Gestionado pero no cubierto con material aireado.
2
Ejemplo: suelo, abono orgánico (compost)
2.5 Procesamiento de la información mediante las hojas de cálculo
de la metodología del PICC
La metodología sencilla por defecto permite calcular las emisiones de metano a
partir de:
• La cantidad de residuos depositados en las diferentes categorías de
vertederos de residuos sólidos.
• La fracción de carbono orgánico degradable y la cantidad que se degrada
realmente.
• La fracción de metano en el gas de los vertederos.
La metodología se describe por la siguiente ecuación:
Ecuación. 3
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 36 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. Donde:
EM= emisiones de metano en unidades de Gg/año.
RSMT= total de RSM generados (Gg/año).
RSMF= fracción de los RSM eliminados en los vertederos de residuos sólidos.
FCM= factor de corrección de metano (fracción).
COD= carbono orgánico degradable (fracción).
CODF= fracción de carbono orgánico degradable asimilado.
F= fracción de CH4 en el gas de vertedero (el valor por defecto es 0.5).
R= CH4 recuperado (Gg/año).
OX= factor de oxidación (el valor por defecto es 0).
Para la obtención de las estimaciones de las emisiones de metano como
GEI emitidas por los residuos sólidos municipales, la metodología del PICC
propone el empleo de los parámetros identificados con las letras de la “A” a la “N”
y de la “W” a la “Y” resumidos en las Hojas de Cálculo. Para reducir la
incertidumbre de las emisiones estimadas, es necesario que se determinen los
valores específicos de estos parámetros para las condiciones de Tabasco
En la tabla 10 se describen cada uno de los parámetros requeridos por las
Hojas de Cálculo de la Metodología del PICC. El valor de “A” es información
resultante de la actividad, y se refiere a la cantidad anual de residuos sólidos
municipales depositados en rellenos sanitarios y/o tiraderos a cielo abierto
tecnificados, no tecnificados con profundidades mayores a 5 metros, y no
tecnificados con profundidades menores a 5 metros. Esta información es
proporcionada por las autoridades municipales y por el Instituto Nacional de
Estadística, Geografía e Informática (INEGI). El parámetro “B” se deriva
precisamente de esta información, ya que dependiendo del grado de tecnificación
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 37 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. de los sitios, la metodología del PICC recomienda valores que van de 1, 0.8 y 0.4,
respectivamente. En el caso mostrado para el trabajo correspondiente en el
estado de Tabasco, en el cual solo se tiene registrado un relleno sanitario en
operación en el municipio del Centro y en los demás municipios son solo
basureros a cielo abierto, se aplican valores de 1 y 0.6 respectivamente, derivado
de las condiciones de éstos. Este parámetro es denominado como Factor de
Corrección de Metano o MCF por sus siglas en inglés. Los parámetros “C” y “D”
dependen de las características de los residuos sólidos, y se refieren al contenido
de carbono de los residuos en el primer caso, y de carbono biodegradable en el
segundo caso. En tanto que el parámetro “E”, se refiere al carbono convertido a
metano y que equivale al porcentaje en volumen de metano medido en el gas
emitido por los residuos depositados en el basurero y/o relleno sanitario
considerado. El valor de “F” es una constante ya que se refiere a la equivalencia
entre la masa atómica del CH4 y el Carbono.
El valor de “K” depende de si las emisiones del basurero a cielo abierto y/o
relleno sanitario son o no recuperadas, para su destrucción o empleo como
combustible para generar calor y electricidad, esta información la proporcionan las
autoridades municipales y las empresas concesionadas y se verifica con las visitas
en campo. De la misma manera, el parámetro “M” designado para el factor de
corrección por oxidación de metano se refiere a la conversión del metano a CO2
efectuada por las bacterias que habitan en la capa final de los sitios y depende
principalmente de la impermeabilidad de esta capa, ya sea natural o artificial.
Los valores de los parámetros “G”, “H”, “J”, “L”, “N”, e “Y” son resultado de
la combinación de los parámetros citados en los párrafos anteriores, como se
describe en la tabla 10. En el caso de los parámetros restantes es necesario
determinarlos para cada sitio considerado, ya sea por recopilación de información
de las autoridades municipales o por muestreo y análisis de los residuos y las
emisiones en los basureros de interés.
La información es procesada por la hoja de cálculo 6-1s1 (ver anexos)
correspondiente al apartado de residuos sólidos del software para el libro de
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 38 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. trabajo de inventario de gases efecto invernadero del PICC la cual consta de 4
etapas. En la etapa 1, se introducen los datos sobre generación de residuos
sólidos municipales de cada Municipio del estado en unidades de Gigagramos
(Gg). Consecutivamente en la segunda etapa se introduce el valor adecuado del
FCM según sea la tecnificación de cada SERS. Siguiendo en la etapa tres se
calcula la tasa potencial de generación de Metano (G) por unidad de desechos
(GgCH4/Gg RSU) siendo esta el producto de los parámetros C, D, E y F descritos
en la tabla 11 y la tasa real de generación de metano (H) por unidad de desecho
(Gg CH4/Gg RSU) a partir del producto de los parámetros B y G. Por ultimo en la
etapa 4, se calculan los parámetros, J y L obtenidos del producto de los
parámetros BxG y la diferencia de J y K, respectivamente; en esta misma etapa se
calculan las emisiones de metano procedente de RSM (objetivo principal de la
hoja de cálculo), mediante el producto de los parámetros L y M.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 39 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. Tabla 10. Descripción de los parámetros de las hojas de cálculo de la metodología del
PICC
COLUMNA
FACTOR
A
Disposición anual total de residuos sólidos municipales en Gg.
B
Factor de corrección de metano (MCF) promedio, depende de la
tecnificación del sitio considerado.
C
Fracción de carbono orgánico biodegradable en los RSM.
D
Fracción de carbono orgánico biodegradado realmente.
E
Fracción de carbono convertido a metano en el gas del relleno sanitario
considerado.
F
Factor estequiométrico de conversión de carbono a metano.
G
Tasa de generación potencial de metano por unidad de residuos (RSM) en
GgCH4/Gg RSM), se obtiene del producto de los parámetros C x D x E x F.
H
Tasa de generación potencial de metano por unidad de residuos específica
del país en GgCH4/Gg RSM) se obtiene del producto de los parámetros B x
G
J
Generación bruta anual de metano en GgCH4
K
Metano recuperado por año en el sitio o país en GgCH4
L
Generación neta anual de metano en GgCH4 se obtiene de la diferencia de
los parámetros J-K
M
Diferencia entre 1 menos el Factor de corrección por la oxidación del
metano
N
Emisiones netas anuales de metano en GgCH4 se obtiene del producto de
LxM
W
Proporción de los residuos depositados en cada tipo de tecnificación de los
sitios (manejados, no manejados con profundidades mayores a 5 metros y
no manejados con profundidades menores a 5 metros.
X
Factor de corrección de metano (MCF por sus siglas en inglés) propuesto
por la metodología del PICC
Y
Factor de corrección de metano (MCF) promedio ponderado de los
diferentes tipos de tecnificación de los sitios. Se obtiene del producto de los
parámetros W x X
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 40 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. CAPITULO 3: RESULTADOS Y DISCUSIONES
3.1 Datos de generación y gestión de residuos
En este apartado se muestran los datos correspondientes a la generación
de RSM, las emisiones de CH4 provenientes de éstos en los municipios del estado
de Tabasco y se resumen los valores de los parámetros y factores de este estudio,
durante el periodo 2005 – 2008. En las figuras 5, 6 y 7 se muestran la generación
de RSM por municipio y en las figuras 8, 9 y 10 las emisiones de CH4, dichos
datos fueron procesados por el software del PICC a partir de la generación de
RSM, que a continuación se discuten.
3.1.1
Determinación de datos de generación de RSM
Los resultados expresados en la figura 5, 6 y 7 muestran las generaciones
de RSM en unidades de Gigagramos (Gg) para los 17 municipios de Tabasco.
En la figura 5 se muestra el estudio del municipio del Centro, se observa
para este municipio, una mayor cantidad de residuos sólidos municipales en un
periodo de tres años. En el estudio realizado por López (2008), sobre la
generación de residuos sólidos del municipio del Centro, reportan una tendencia
para los años 2002, 2003, 2006, y 2010 a partir de las tasas de generación
históricas, reportando que en estos años Centro estuvo generando 1,380.72 Gg de
RSM, dato que no coincide con el reportado en este trabajo, ya que lo supera por
una cifra de 472.975 Gg de RSM, justificándose que en este trabajo se estudia un
año crítico, debido a las inundaciones que se presentaron en el estado.
Para el año 2005, 2006 y 2008 el municipio que registró mayor generación
de RSM seguido del Centro fue Cárdenas con una generación de 73.00, 91.98 y
76.29 Gg, respectivamente, (figuras 6.A, 6.B y 7.B).
Por el contrario el municipio con menor cantidad de generación de RSM en
2005, 2006 y 2007 fue Jalapa con un total por año de 2.5, 3.5 y 4.5 Gg de RSM
(figuras 6.A, 6.B y 7.A).
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 41 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. Macuspana se coloca como el segundo generador de RSM en el año 2007
con una cifra de 94.5 Gg; y Teapa en el año 2008 como el municipio donde se
generó la menor cantidad de RSM obteniéndose 2.6 Gg de RSM generados.
Es importante mencionar también que el año en que se generó la mayor
cantidad de RSM en el estado de Tabasco fue el 2007, este dato es importante
debido a que el estado sufrió una de las inundaciones más significativas de los
últimos años. En cuanto a los datos registrados en 2008 se puede observar que
este año presenta
menores índices de generación de RSM con un valor de
643.25 Gg de RSM, datos que muestran la poca actividad industrial y de servicios
que mantuvo nuestro estado debido a que se encontraba en recuperación por el
desastre pasado.
Figura 5. Generación de RSM en el municipio del Centro para los años 2005 al 2008.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 42 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. Fig. 6.A
Fig. 6.B
Figura 6. Generación de RSM en los municipios de Tabasco 2005 y 2006.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 43 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. 7.A
7.B
Figura 7. Generación de RSM en los municipios de Tabasco 2007 y 2008.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 44 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. En la tabla 11 se muestra un concentrado de los valores de generación de
RSM en los municipios de Tabasco en el que se aprecian valores máximos para
el municipio del Centro con una media de 463.423 Gg de RSM y valores mínimos
para el municipio de Jalapa con una media de 7.19 Gg de RSM.
En este sentido podemos plantear que los datos reportados para el
municipio del Centro son razonables debido a la dinámica poblacional, estructura
socioeconómica, hábitos de consumo y aunado a lo anterior es el municipio que
presenta mayor población flotante ya que allí se conectan la mayoría de los
municipios del estado y el paso de viajeros del país, siendo estos generadores
potenciales de residuos sólidos. En contraste el municipio de Jalapa presenta
una población menor que la del municipio del Centro con mínima marcha
industrial y comercial ya que dicho municipio es uno de los tres más pequeños de
Tabasco, motivo por el cual la generación de RSM es menor.
Tabla 11. Generación de RSM en los municipios de Tabasco, en los años 2005 al 2008
Gg de RSM recolectados / Año
MUNICIPO
2005
Balancán
Cárdenas
Centla
Centro
Comalcalco
Cunduacán
Emiliano Zapata
Huimanguillo
Jalapa
Jalpa de Méndez
Jonuta
Macuspana
Nacajuca
Paraíso
Tacotalpa
Teapa
Tenosique
TOTAL
2006
2007
2008
18
73
28.515
593.125
50
12.41
9
35.61
2.5
27.605
15
42.5
6.25
37.5
13.5
8.71
18
91.98
28.515
311.285
50
15
6.5
54
3.5
18.25
15
42.5
17.5
47.75
13.5
8.71
18
81.76
22.085
714.285
35.13
25
8.5
60.5
4.5
13.14
15
94.5
69.41
47.75
14.35
50
10.8
76.29
18.25
235
32.85
23
21.31
42
18.25
7.5
8.5
71.17
11.71
22
26.02
2.6
13.685
986.91
16.5
758.49
22.5
1296.41
16
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT 643.25
Página 45 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. 3.2 Factores y parámetros de emisión
3.2.1
Carbono orgánico degradable (COD)
En la tabla 12 se muestran los valores de COD, utilizando diferentes fuentes
de datos para su cálculo. Se observa que utilizando valores por defecto
correspondientes a la región en que se encuentra México y recomendados por las
directrices del PICC se obtienen valores similares de COD. Al utilizar valores
específicos del estado cambia esta cifra debido a que el campo de estudio se
reduce a un estado en particular teniendo éste ya una forma más concreta de
generar y manejar los RSM.
Se utilizó el valor para COD de 0.24192, este dato fue seleccionado como el
más adecuado para calcular las emisiones de CH4 en el estado, debido a que es
calculado con datos de composición de RSM que se reporta en estudios más
recientes (2008) [36], realizados para el municipio del Centro.
Tabla 12. Valores de COD
Fuente
Valor de COD
Valores regionales por defecto
0.21371
Valores del municipio del Centro, Tabasco
0.24192
Valores por defecto de las directrices del PICC
0.2100
3.2.2
Factor de corrección para el metano (FCM)
Los municipios de Tabasco no cuentan con sitios de deposición final de
residuos sólidos adecuados, sino con tiraderos a cielo abierto; excepto el Centro
que tiene en operación adecuada un relleno sanitario, cuya empresa
concesionaria es “PASA”. Como resultado de la tecnificación de los SERS de los
17 municipios se obtienen los valores para el FCM de 1.0 para el municipio del
Centro y de 0.6 para los demás municipios.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 46 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. 3.2.3
Factor de Oxidación (OX)
Para el presente trabajo se utilizó un valor de 0 para el factor de oxidación
OX, pues los SERS de los municipios del estado de Tabasco no son salubres ni
bien gestionados; para el municipio del Centro que cuenta con Relleno Sanitario
se tomó un valor de 0.1.
3.3
Emisiones de CH4 procedente de RSM en Tabasco
El comportamiento de las emisiones de CH4, durante los años, 2005, 2006,
2007 y 2008, en los municipios del estado de Tabasco se pueden ver en las
figuras 8, 9 y 10.
Como se mencionó anteriormente el municipio con mayor actividad
económica del estado, es Centro, por lo tanto se coloca como el mayor emisor de
CH4 procedente de RSM, con una cantidad total acumulada de emisiones de
185.28 Gg de CH4, en el periodo de tiempo 2005 - 2008.
Al inicio del periodo calculado 2005, Centro emite una cantidad de 44.195
Gg de CH4 en sus RSM, teniendo un descenso en el año 2006 de
aproximadamente un 47.5% de emisiones. Para el año 2007, año en el cual
Tabasco es afectado por inundaciones, Centro duplica sus emisiones de CH4 del
año 2005, teniendo 88.704 Gg de CH4, ya para el año siguiente vuelven a
decrecer sus emisiones (Figura 8).
Después del municipio del Centro, en el año 2005, Cárdenas y Comalcalco
son los municipios que aportan las mayores cantidades de emisiones al estado
con 5.44 y 3.725 Gg de CH4 respectivamente, esto debido a que son las ciudades
más importantes en grado económico, teniendo así una mayor generación de
RSM. En este mismo año, Jalapa y Nacajuca se colocan como los municipios con
menores emisiones, ambos municipios obteniendo ese lugar debido a que
mantienen su economía estática y un lento desarrollo.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 47 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. Para 2006 se incrementaron las emisiones de Huimanguillo, siendo éste
uno de los tres principales municipios con las mayores emisiones para Tabasco; y
Jalapa y Emiliano Zapata los menores emisores (Figura 9.B).
Las emisiones de la mayoría de los municipios en el año 2007 se
incrementan, teniendo un total para el Estado de 132.079 Gg de CH4.
Cárdenas y Macuspana son los municipios que en el año 2008 tuvieron las
emisiones más altas, seguidos de Centro, y para Teapa el 2008 fue el año en que
se emitió la menor cantidad de emisiones procedente de RSM.
2005, 2006, 2007 y 2008 son los años en donde Centro, Cárdenas,
Comalcalco, Huimanguillo y Macuspana, son los municipios que aportan las
emisiones mas altas de CH4 procedentes de RSM al estado, favoreciendo así el
incremento del efecto invernadero en éste. Las cifras que se calculan para estos
municipios son coherentes pues, como ya se mencionó, son las ciudades más
pobladas, con mayor extensión territorial y con significativo movimiento económico
y de servicios derivados de la importancia de las ciudades y actividad petrolera.
Figura 8. Emisiones de CH4 en el municipio del Centro para los años 2005 al 2008.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 48 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. Fig. 9.A
Fig. 9.B
Figura 9. Emisiones de CH4 en los municipios de Tabasco 2005 y 2006.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 49 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. Fig. 10.A
Fig. 10.B
Figura 10. Emisiones de CH4 en los municipios de Tabasco 2007 y 2008.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 50 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. En la tabla 13 se muestran las cifras de emisiones de CH4 en Tabasco y los
totales para cada año.
Tabla 13. Emisiones de CH4 procedentes de RSM en los municipios de Tabasco,
en los años 2005 al 2008
MUNICIPO
EMISIONES DE METANO (Gg)
2005
2006
2007
2008
Balancán
1.34120448
1.34120448
1.34120448
0.80472269
Cárdenas
5.43932928
6.85355489
6.09204879
5.68447165
Centla
2.12469143
2.12469143
1.64558339
1.35983232
Centro
44.1945504
23.1942687
88.7039113
29.183616
Comalcalco
3.725568
3.725568
2.61758408
2.44769818
Cunduacán
0.92468598
1.1176704
1.862784
1.71376128
Emiliano Zapata
0.67060224
0.48432384
0.63334656
1.58783708
Huimanguillo
2.65334953
4.02361344
4.50793728
3.12947712
0.1862784
0.26078976
0.33530112
1.35983232
2.05688609
1.35983232
0.97907927
0.5588352
Jonuta
1.1176704
1.1176704
1.1176704
0.63334656
Macuspana
3.1667328
3.1667328
7.04132352
5.30297349
Nacajuca
0.465696
1.3039488
5.1718335
0.87252803
Paraíso
2.794176
3.55791744
3.55791744
1.63924992
Tacotalpa
1.00590336
1.00590336
1.06923802
1.93878559
Teapa
0.64899395
0.64899395
3.725568
0.19372954
Tenosique
1.01968796
1.22943744
1.6765056
1.19218176
TOTAL
73.5360063
56.5161214
132.078837
59.6028787
Jalapa
Jalpa de Méndez
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 51 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. A continuación se presenta una figura en la cual se muestran los
porcentajes de emisiones de CH4 que aportaron los municipios de Tabasco para
el periodo 2005 – 2008, de igual forma se ve que Centro emitió poco mas de la
mitad de las emisiones totales al Estado.
Figura 11. Porcentaje de emisiones de CH4 en los municipios de Tabasco.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 52 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. 3.4
Propuesta de escenarios de mitigación.
Con el propósito de reducir las emisiones de CH4 en el Estado y como
medidas de cuidado para nuestro planeta se recomiendan las siguientes acciones
para mitigar estas emisiones:
• Transformar los vertederos incontrolados (basureros a cielo abierto) de
residuos, en rellenos sanitarios (manejo ambiental y técnicamente adecuado) en
todos los municipios del estado de Tabasco, no solo dejarlos en proyectos
iniciados.
• Caracterizar los residuos por lo menos 2 veces por año en los vertederos
del Estado.
• Promover reglamentaciones que garanticen el manejo, utilización eficiente,
sostenible y tecnológicamente viable de los residuos sólidos.
• Fomentar el aprovechamiento del biogás recolectado en el y futuros
rellenos sanitarios para la producción de energía renovable.
• Promover campañas nacionales de concientización sobre el “reciclaje” y
apoyar la creación de pequeñas y medianas empresas dedicadas a la recolección
y reprocesamiento.
• Promover la construcción de biodigestores en zonas rurales donde no se
tenga acceso a la recolección y disposición de desechos, para la producción de
electricidad para autoconsumo.
Éstas medidas sirven para concluir, en que la población del Estado debe
ser más consciente y adoptar las estrategias de mitigación para disminuir la
generación de RSM y así obtener menores cantidades de emisiones de CH4 por la
categoría de residuos, obteniendo una mejor calidad de vida para la población
tabasqueña.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 53 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. CONCLUSIONES
Analizando las estimaciones de las emisiones de metano procedente de RSM en
el estado de Tabasco bajo la metodología de las directrices del PICC 1996, se
obtiene las siguientes conclusiones:
• Las emisiones de CH4 derivadas de los RSM en el estado de Tabasco
fueron contempladas para el periodo 2005 – 2008, se observa que para el
año 2007 las estimaciones presentan una considerable variación de +- 50%
con respecto a los otros años debido a que en ese año el estado se vio
afectado por inundaciones.
• El municipio con mayores índices de emisiones de metano para el periodo
de estudio fue Centro, con un promedio de 46.34 Gg de CH4 y aportando el
58% de las emisiones totales al estado, debido a que es el municipio con
mayor infraestructura, así como diversas actividades económicas y
políticas.
• Durante los tres primero años de estudio Jalapa reportó la menor cantidad
de
generación de RSM, por lo cual sus emisiones de CH4 tuvieron un
promedio de 0.26 Gg, ubicándose como las más bajas.
• Para tener resultados más consistentes en próximas estimaciones de
metano se recomienda caracterizar los RSM y así contar con un acervo de
información más confiable.
• Como último punto comparando las estimaciones calculadas en este trabajo
con las reportadas en el Inventario de Gases Efecto Invernadero del estado
de Chiapas se observa que para el año base 2005 la variación es mínima,
puesto que Chiapas reporta un total de 79.19 Gg de CH4 mientras que
Tabasco emitió 73.53 Gg de CH4.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 54 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 59 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 60 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 61 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 62 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. A2.- Encuesta.
Para obtener datos precisos del 2008 sobre SERS se aplicó la siguiente encuesta.
INVENTARIO DE EMISIONES DE GASES DE EFECTO
INVERNADERO DERIVADO DE DESECHOS SÓLIDOS EN
EL ESTADO DE TABASCO.
Cuestionario
DATOS GENERALES
1.‐ NOMBRE DEL MUNICIPIO. 2.‐ NUMERO DE HABITANTES. 3.‐ COBERTURA AL NUMERO DE HABITANTES QUE SE LE PRESTA EL SERVICIO DE RECOLECCION DE RESIDUOS SOLIDOS URBANOS (NUMERO ESTIMADO). 4.‐ NUMERO DE LOCALIDADES Y COLONIAS EN EL MUNICIPIO A LAS QUE SE LES DA EL SERVICIO DE RECOLECCION. 5.‐ NUMERO DE UNIDADES CON LAS QUE SE PRESTA EL SERVICIO DE RECOLECCION DE RESIDUOS SOLIDOS URBANOS. 6.‐ NUMERO DE RUTAS ESTABLECIDAS PARA EL SISTEMA DE RECOLECCION DE RESIDUOS SOLIDOS URBANOS. 7.‐ NUMERO DE PRESONAL ASIGNADO AL SERVICIO DE LIMPIA. 8.‐ ¿TIENE IDENTIFICADO TIRADEROS A CIELO ABIERTO? SI O NO, ¿CUÁNTOS? 9.‐ ¿CUENTA CON REGLAMENTO DE LIMPIA? SI O NO. 10.‐ DIAS LABORALES AL AÑO. DESCRIPCION •
•
Cuestionario tomado del “Proyecto ejecutivo para el diagnostico integral estatal y 3
estudios regionales de factibilidad técnica, financiera ambiental y evaluación
socioeconómica” (SERNAPAM)
Recopilación de información específica de los rellenos sanitarios seleccionados (INE/A1004/2007).
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 63 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. DISPOSICION FINAL EN TIRADERO A CIELO ABIERTO 1.‐ SUPERFICIE TOTAL Y SUPERFICIE UTILIZADA. 2.‐ TIEMPO DE OPERACIÓN. 3.‐ UBICACIÓN. 4.‐ ¿LLEGAN TERCEROS A DESECHAR RESIDUOS A TIRADERO AL CIELO ABIERTO? 5.‐ ¿LLEVA UN CONTROL DE LA CANTIDAD QUE SE DEPOSITA DIARIAMENTE EN ESTE TIRADERO? 6.‐ EN SU TIRADERO A CIELO ABIERTO ¿SE DEPOSITAN RESIDUOS DE OTRO MUNICIPIO? 7.‐ EQUIPO Y MAQUINARIA PARA ESA ACTIVIDAD. 8.‐ ¿CUÁL ES LA PROFUNDIDAD DE LA BASURA EN SUS PUNTOS MÁS Y MENOS PROFUNDOS? 9.‐ COMPOSICIÓN DE LA BASURA % ( COMIDA, JARDÍN, MADERA, PAPEL Y CARTÓN, PLÁSTICOS, METALES, VIDRIO, OTROS INERTES, OTROS ORGÁNICOS, TEXTILES) DESCRIPCION •
•
Cuestionario tomado del “Proyecto ejecutivo para el diagnostico integral estatal y 3
estudios regionales de factibilidad técnica, financiera ambiental y evaluación
socioeconómica” (SERNAPAM)
Recopilación de información específica de los rellenos sanitarios seleccionados (INE/A1004/2007).
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 64 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. RECOLECCION
1.‐CANTIDAD DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS RECOLECTADOS. TON/DIA 2.‐ CANTIDAD DE EMPLEADOS UTILIZADOS PARA LA RECOLECCIÓN DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS. 3.‐ TIPO DE RECOLECCIÓN QUE REALIZA (ACERA, CONTENEDORES, PARADA FIJA O DE ESQUINA) 4.‐ UBICACIÓN DEL ÁREA DE RESGUARDO Y SALIDA DE LAS UNIDADES QUE LLEVAN A CABO ESTE SISTEMA. 5.‐ KILOMETRAJE RECORRIDO POR RUTA PARA LA ACTIVIDAD DE RECOLECCIÓN DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS. 6.‐HORARIOS EN QUE SE LLEVA A CABO LA ACTIVIDAD DE RECOLECCIÓN DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS. 7.‐ TURNOS ESTABLECIDOS PARA EL SISTEMA DE RECOLECCIÓN. 8.‐ SEÑALE EL TIPO, NÚMERO Y CAPACIDAD DE VEHÍCULOS CON QUE CUENTA EL MUNICIPIO. 9.‐ CUANTO PERSONAL TIENE ASIGNADO POR UNIDAD PARA LA RECOLECCIÓN. DESCRIPCION •
•
Cuestionario tomado del “Proyecto ejecutivo para el diagnostico integral estatal y 3
estudios regionales de factibilidad técnica, financiera ambiental y evaluación
socioeconómica” (SERNAPAM)
Recopilación de información específica de los rellenos sanitarios seleccionados (INE/A1004/2007).
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 65 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. CENTRO DE ACOPIO, TRANSFERENCIA Y TRATAMIENTO. 1.‐ ¿CUENTA CON CENTRO DE ACOPIO O ESTACIÓN DE TRANSFERENCIA? 2.‐ ¿CUANTO PERSONAL TIENE ASIGNADO PARA ESTA ACTIVIDAD? 3.‐ UBICACIÓN DEL CENTRO DE ACOPIO O ESTACIÓN DE TRANSFERENCIA. 4.‐ TIPO DE MAQUINARIA UTILIZADA PARA ESTA ACTIVIDAD 5.‐ ¿SE LLEVAN A CABO ACTIVIDADES DE SEPARACIÓN DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS EN SU CENTRO DE ACOPIO O ESTACIÓN DE TRANSFERENCIA? 6.‐ ¿SE LLEVA A CABO EL CONTROL SOBRE EL TIPO Y VOLUMEN DE LOS PRODUCTOS QUE SE RECOLECTAN? 7.‐ ¿QUIEN ES EL RESPONSABLE DEL TRANSPORTE DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS DEL CENTRO DE ACOPIO AL ÁREA DE DISPOSICIÓN FINAL? 8.‐ ¿CUANTAS Y QUÉ TIPO DE UNIDADES UTILIZAN PARA EL TRANSPORTE DE RESIDUOS SÓLIDOS DE LA ESTACIÓN DE TRANSFERENCIA O CENTRO DE ACOPIO AL ÁREA DE DISPOSICIÓN FINAL? DESCRIPCION •
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Cuestionario tomado del “Proyecto ejecutivo para el diagnostico integral estatal y 3
estudios regionales de factibilidad técnica, financiera ambiental y evaluación
socioeconómica” (SERNAPAM)
Recopilación de información específica de los rellenos sanitarios seleccionados (INE/A1004/2007).
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 66 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. A3.- Base de datos INEGI.
La siguiente tabla es una base de datos del INEGI que muestra la generación de
residuos sólidos en los municipios del estado de Tabasco para el periodo 2005 –
2008.
Municipio
Volumen de basura recolectada (mm3)
2005
2006
2007
2008
Balancán
36.00
36.00
36.00
10.80
Cárdenas
146.00
183.96
163.52
76.29
Centla
57.03
57.03
44.17
18.25
Centro
1186.25
622.57
1428.57
235.00
Comalcalco
100.00
100.00
70.26
32.85
Cunduacán
24.82
30.00
50.00
23.00
Emiliano Zapata
18.00
13.00
17.00
21.31
Huimanguillo
71.22
108.00
121.00
42.00
5.00
7.00
9.00
18.25
Jalpa de Méndez
55.21
36.50
26.28
7.50
Jonuta
30.00
30.00
30.00
8.50
Macuspana
85.00
85.00
189.00
71.17
Nacajuca
12.50
35.00
138.82
11.71
Paraíso
75.00
95.50
95.50
22.00
Tacotalpa
27.00
27.00
28.70
26.02
Teapa
17.42
17.42
100.00
2.60
Tenosique
27.37
33.00
45.00
16.00
1 973.82
1 499.56
2 592.82
643.25
Jalapa
TOTAL
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 67 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. A5.- Fotografías.
Imágenes de sitios de disposición final de RSM en malas condiciones del
municipio de Macuspana.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 68 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. Rehabilitación de celdas, construcción de tercera etapa del relleno sanitario
y saneamiento del tiradero a cielo abierto del municipio de Macuspana.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 69 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. A6.- Glosario.
Árbol de decisiones: Es un diagrama de flujo que describe los pasos ordenados
específicos que deben darse para preparar un inventario o un componente de inventario
de conformidad con los principios de las buenas prácticas.
CO2 eq: Unidad de medida utilizada para indicar el potencial de calentamiento global de
los gases de efecto invernadero.
COD: Carbono orgánico degradable.
CODf: Carbono orgánico degradable que se descompone.
CONAPO: Concejo Nacional de Población.
COVDM: Compuestos orgánicos volátiles diferentes del metano.
Emisiones: Liberación o expulsión de contaminantes, en este caso gases de invernadero
o sus precursores hacia la atmosfera en un área y un periodo de tiempo especificados.
Factor OX: Factor de oxidación.
Factores de emisión: Cantidad de emisiones por unidad de masa de fuente generadora.
FCM: Factor de corrección para el metano.
FOD: del inglés, First Order Decomposition (Descomposición de primer orden).
Fuentes antropogénicas: Relativo al hombre; de origen humano.
Fuentes biogénicas: Fuentes de emisión que son originadas por la actividad de la
naturaleza.
GEI: Gases efecto invernadero.
Gg (gigagramo): Unidad de medida de masa equivalente a 109 gramos, empleada para
las emisiones GEI.
IMP: Instituto Mexicano del Petróleo.
INE: Instituto Nacional de Ecología.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 70 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. INEGEI: Inventario nacional de emisiones de gases efecto invernadero.
INEGI: Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática.
MDL: Mecanismo de desarrollo limpio.
Metanógenos: Tipo de microorganismo que produce metano como un subproducto del
metabolismo en condiciones de muy bajo oxigeno. A menudo están presentes en las
ciénagas, pantanos y otros humedales.
ONU: Organización de las Naciones Unidas.
PCI: Poder calorífico inferior.
PCS: Poder calorífico superior.
PICC: Panel Intergubernamental de Cambio Climático.
RS: Relleno sanitario.
RSM: Residuos sólidos municipales.
SEDESOL: Secretaría de Desarrollo Social.
SEMARNAT: Secretaria de Medio Ambiente y Recursos Naturales.
SERNAPAM: Secretaria de Recursos Naturales y Protección Ambiental.
SERS: Sitios de eliminación de residuos sólidos.
Tratamiento MB: Tratamiento mecánico y biológico.
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 71 “Parámetros de emisión para la estimación de emisiones de CH4 procedente de RSM en el Estado de Tabasco”. A7.- Cálculo del Carbono orgánico degradable (COD).
El COD se calcula a partir de la información del cuadro 8 del capitulo II y con
ayuda de la siguiente fórmula:
Licenciatura en Ingeniería Química. DAIA ‐ UJAT Página 72