ESTUDIO DE EVALUACIÓN DE TECNOLOGÍAS ALTERNATIVAS O COMPLEMENTARIAS PARA ELTRATAMIENTO O DISPOSICIÓN FINAL DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS INFORME FINAL Dra. Ma. Teresa Orta de Velásquez1 M. en C. Isaura Yáñez Noguez2 Dr. Ignacio Monje Ramírez2 Dra. María Neftalí Rojas Valencia2 Ing. Amb. Leonardo Toscano Vélez 3 Q. F. B. Jazmín Rentería Martínez4 Ing. Quim. Karen Velázquez Pedroza4 Ing. Quim. Erick Iván García Santiago4 Pas. Q.F.B. Nathalie Monserrat Hernámdez Rodríguez4 Pas . Ing. Industrial Lizbeth Hernández Reyes4 Elaborado para: Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales Noviembre 2009 Proyecto Instituto de Ingeniería 9335 1Responsable, Investigadora, Instituto de Ingeniería, UNAM. 2Técnico Académico, Instituto de Ingeniería, UNAM. 3Servicios profesionales, Instituto de Ingeniería UNAM. 4Becarios, Instituto de Ingeniería UNAM Pág. 0. RESUMEN EJECUTIVO…………..…………………….......................... 3 1. INTRODUCCIÓN………………………………………………….………..... 6 2. ANTECEDENTES……………………………………………………………. 12 3. METODOLOGÍA APLICADA……………………………………….…..... 17 4. DESARROLLO DE LAS ACTIVIDADES……………………..…………. 22 4.1 Tecnologías de tratamiento y disposición final de residuos sólidos urbanos aplicadas en México………………………………….. 23 4.2 Revisión bibliográfica sobre las tecnologías en otros países analizando las condiciones de los residuos que han ingresado a dichas tecnologías para el manejo, tratamiento y disposición final de RSU……………………………………………………………………….. 75 4.3 Inventario de proveedores de tecnologías para el manejo y disposición de Residuos Sólidos Urbanos en México………………. 168 4.4 Fichas técnicas de las tecnologías alternativas para el tratamiento o disposición final de RSU, que incluyen la descripción de cada tecnología considerando: la capacidad, tipos de residuos a manejar, ventajas, desventajas y costos.……………………………………………. 245 4.5 Evaluación técnica, económica, ambiental y social de cada tecnología identificada y descrita……………………………………….. 289 4.6 Selección de tecnologías por grupos representativos……………… 314 4.7 Tecnologías que pueden tener acceso al mercado de bonos de carbono………………………………………………………………………. 328 1 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES…….………………………. 364 6. ANEXOS 6.2 Anexo 6.1 Bibliografía……………………………………………………... 371 6.1 Anexo 6.2 Índices………………………………………………………….. 388 6.2.1 Índice de cuadros………………………………………. 389 6.2.2 Índice de figuras………………………………………… 392 6.2.3 Índice de mapas………………………………………….. 395 6.2.4 Índice de gráficas………………………………………... 396 6.2.5 Índice de diagramas…………………………………….. 397 Anexo 6.3 Información…………………………………………………….. 398 2 1. RESUMEN EJECUTIVO El presente estudio surge de la necesidad de conocer lo que está sucediendo actualmente con las tecnologías que se están aplicando y ofertando a nivel nacional y mundial, para solucionar la problemática del manejo integral de los residuos sólidos urbanos, y así evaluar dichas tecnologías considerando su factibilidad técnica, económica, ambiental y social de aplicación en México. Se realizó una investigación a nivel gabinete sobre las tecnologías aplicadas en el país, y se encontró que en México las principales tecnologías y métodos de tratamiento, son las relacionadas con la separación, reciclaje y compostaje de los residuos sólidos urbanos. Aunado a ello, se sigue considerando el uso de rellenos sanitarios como opción más viable, por lo cual, se están haciendo esfuerzos en los estados de la república para lograr el cumplimiento de la Norma Oficial Mexicana NOM- 083-SEMARNAT-2003. De esta misma forma, existe la tendencia a acondicionar los sitios de disposición final, de tal manera que se pueda realizar el aprovechamiento de biogás para generación de energía. En el estado de Nuevo León se han logrado muchos éxitos en el manejo integral de los residuos sólidos, y el principal orgullo de este estado, es la Planta de generación de energía “Bioenergía de Nuevo León S.A. de C.V.” (BENLESA), donde se están generando actualmente 12.72 MW. En el caso de la construcción de nuevos rellenos sanitarios, actualmente se están considerando modificaciones a los rellenos tradicionales, donde se está promoviendo la utilización de sistemas o unidades de alta compactación con el fin de aumentar la vida útil de los rellenos sanitarios, disminuir la generación de biogás y 3 lixiviados, conocido como “relleno sanitario seco”. Este sistema se está tratando de implementar en el estado de Tlaxcala, pero aun está a prueba y no se ha podido ejecutar eficientemente. De igual manera, en otros casos de construcción de nuevos rellenos sanitarios se está considerando fomentar la producción de biogás en las celdas, con ayuda de un reactor que inyecta un lixiviado procesado, rico en microorganismos y complementos, conocido como relleno sanitario Metanogénico. Desde el año 2008, en el estado de Morelos se tiene planeado la construcción de un relleno sanitario metanogénico regional para los municipios de Temixco, Miacatlán, Jiutepec, Tlaltizapán y Xochitepec. Dentro de este mismo contexto, existe una nueva iniciativa que se está desarrollando por todo el país, que es la creación de Centros Intermunicipales para el Tratamiento Integral de los Residuos Sólidos Urbanos (CITIRS), con la finalidad de que los municipios de escasos recursos puedan tener un sitio de disposición final que cumpla con la Norma Oficial Mexicana NOM-083-SEMARNAT-2003. Este modelo está tomando importancia en los estados de Aguascalientes, Chihuahua, Guerrero, Hidalgo, Jalisco, Michoacán, Morelos, Puebla y Zacatecas. Siendo el estado de Jalisco donde se ha prestado mayor interés y se han obtenido grandes logros. El composteo ha tenido un desarrollo muy lento y poco progresivo en México, aun así este método de tratamiento (plantas de composta y prácticas de composteo) se está aplicando en varios estados de la república como son: Aguascalientes, Colima, Distrito federal, Jalisco, México, Morelos, Quintana Roo, Tlaxcala, Veracruz y Yucatán. Siendo la planta de composta de Bordo Poniente ubicada en el Distrito Federal, un ejemplo de éxito en el desarrollo de este método de tratamiento. En cuanto a las tecnologías de tratamiento térmico, existen empresas que están ofertando este tipo de tecnología para el tratamiento de los residuos sólidos urbanos, pero no se tiene conocimiento de que se haya logrado la instalación de alguna de estas de forma exitosa en la república. Se realizó una revisión bibliográfica sobre las tecnologías de otros países, analizando las condiciones de los residuos que han ingresado a dichas tecnologías para el manejo, tratamiento y disposición final de RSU. De esta manera, se encontró que a nivel mundial la toma de decisiones para la aplicación de tecnologías va mucho más allá de los recursos económicos para su implementación, ya que se deben considerar aspectos fundamentales como la densidad poblacional, urbanización, características técnicas necesarias para el funcionamiento de la tecnología y terrenos disponibles para su instalación. La aplicación de tecnologías en el mundo se encuentra de la siguiente manera: Alemania: compostaje, reciclaje, incineración, pirolisis, gasificación y otras modalidades más modernas como metanización y mineralización. Dinamarca, Países Bajos, Japón y megalópolis asiáticas: preferencia por la tecnología de Incineración. 4 África: digestión anaerobia y estudios de biometanización. Latinoamérica: el manejo de los residuos sólidos se encuentra en una etapa de investigación, donde se están identificando las soluciones más eficientes acorde a sus recursos y tomando decisiones en relación a la aplicación de tecnologías para el tratamiento de sus residuos. Hasta el momento aun se sigue disponiendo finalmente los residuos en tiraderos a cielo abierto y rellenos sanitarios, aunque se tiene la perspectiva de mejoramiento de los rellenos sanitarios y acondicionamiento de los mismos para la generación de energía, seguir avanzando en programas de segregación, reciclaje y composteo, y fomentar la aplicación de nuevas tecnologías. Se realizo un inventario de proveedores de tecnologías en México y la descripción que hacen de la aplicabilidad de la tecnología y costos. Con lo cual, se identificó que el 99% de las tecnologías ofertadas han sido desarrolladas en otros países, y en su mayoría aprovechan al máximo los residuos durante el proceso de tratamiento, con el fin de dar viabilidad a la propuesta, garantizando porcentajes muy bajos de residuos de rechazo, con lo que se disminuye la utilización de los rellenos sanitarios. Sin embargo, esto hace que los costos de estas tecnologías sean muy elevados. Existen empresas con diferentes enfoques de tratamiento, como es el caso de las plantas de separación para el aprovechamiento de residuos potencialmente reciclables, la producción de composta, generación de energía eléctrica y combustibles alternativos. Aunque las características técnicas de algunas propuestas no son muy claras, especialmente en el aspecto de los residuos que son capaces de procesar. 5 1. INTRODUCCIÓN En nuestro país no existe diversificación de tecnologías utilizadas para el tratamiento y disposición final de los residuos sólidos urbanos, por lo cual frecuentemente se buscan nuevas alternativas. Considerando que el tema de los residuos, se ha convertido en uno de los de más importancia a nivel nacional, en la mayoría de los municipios se presentan a diario empresas que ofertan nuevas tecnologías, que prometen mucho, pero que algunos de ellas se encuentran todavía en fase piloto y otras ya se han implementado en algunos países de forma industrial, pero la realidad es que nuestras autoridades municipales y en algunos casos también estatales, no cuentan con elementos suficientes para poder tomar una decisión a este respecto. Entre las tecnologías más ofertadas se encuentran la incineración, la gasificación y el plasma. Existen diversos sistemas de tratamiento y disposición final de residuos sólidos, algunos de ellos con mayor madurez tecnológica que otros, pero aun así cada una con sus propias limitantes. Por ello, la aplicación de las tecnologías existentes no es siempre la más adecuada en todos los casos, ya que la eficacia del sistema y la eficiencia de su proceso, depende de ciertas características geográficas, sociales y económicas, además de las características en generación, composición y parámetros fisicoquímicos de los residuos sólidos que se generan en cierto municipio, región o lugar del mundo. Mientras unos sistemas no son lo suficientemente flexibles con respecto a la calidad de residuos ingresados en el proceso, otros tienen la particularidad de asimilar más fácilmente los cambios que se presentan, y si es necesario se puede aumentar su capacidad de tratamiento, teniendo así la ventaja de mantener su periodo de vida útil. 6 Dichas tecnologías, requieren en algunos casos de un pre-tratamiento, con el fin de alcanzar un nivel de separación y/o acondicionamiento requerido de los residuos. Este pre-tratamiento depende de la flexibilidad de la tecnología para aceptar la cantidad, composición y parámetros fisicoquímicos de los residuos que son ingresados al proceso. En lugares donde existe un amplio territorio, baja densidad de población y bajo nivel de ingresos, predomina el uso de relleno o métodos territorio-extensivos; mientras en lugares con escaso territorio, alta densidad de población y alto nivel de ingresos, predomina la Incineración o métodos territorio-intensivos. De esta manera, el nivel de tratamiento está relacionado con el nivel económico, mientras el método de tratamiento esta ligado a las características geográficas, sociales y de generación de residuos sólidos, y aunque las grandes urbes marcan la tendencia, siempre deben estar alineadas con las realidades del país. Además, los costos de inversión inicial como los de operación y mantenimiento muestran una alta variabilidad según el país, debido a: - Tipo de tecnología usada en la planta. - Ubicación y capacidad de la planta. - Costo local de la mano de obra. - Costo de la energía y el combustible. - Mercado local de los subproductos. En este contexto, el tema de los residuos sólidos urbanos se ha convertido en uno de los de mayor prioridad en la agenda nacional para los diferentes órdenes de gobierno. La reciente publicación de la Ley General para la Prevención y Gestión Integral de los Residuos (LGPGIR) es una muestra de la preocupación e importancia que se tiene al respecto. Con la finalidad de desarrollar una herramienta de consulta nacional, respecto de las tecnologías para el manejo de los residuos sólidos, la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT), por conducto de la Dirección de Manejo Sustentable de Residuos, encomendó al Instituto de Ingeniería de la UNAM la tarea de realizar el estudio “Evaluación de Tecnologías Alternativas o Complementarias para el Tratamiento o Disposición Final de los Residuos Urbanos”. Con éste enfoque, se desarrollaron diferentes actividades que proporcionarán las herramientas necesarias respecto a las tecnologías alternativas para el tratamiento o disposición final de los Residuos Sólidos Urbanos. Dentro de dichas actividades, se realizó una investigación a nivel gabinete de las tecnologías que se aplican en el país. Al respecto se encontró que en algunas entidades federativas se están aplicando programas exitosos de manejo integral de 7 residuos sólidos urbanos en donde se utilizan tecnologías novedosas para el tratamiento y confinamiento de residuos. Pero también existen casos en donde se han hecho inversiones importantes con pocos o nulos resultados. En el mercado nacional se encuentran disponibles tecnologías para el tratamiento de residuos urbanos que han tenido éxito en otros países del mundo. Con frecuencia las empresas que las distribuyen en México, hacen atractivas ofertas a los municipios, presentándolas como la opción adecuada para dar solución al problema de los residuos. En algunos casos las tecnologías se encuentra en fase de desarrollo en los países de origen, en otras ya se tiene experiencia en su aplicación a nivel industrial. Entre las tecnologías más ofertadas se encuentran las plantas o sistemas para la separación de residuos sólidos, recuperación de materiales, trituración y compactación. Plantas para el tratamiento térmico de residuos como la incineración, la gasificación, la pirólisis y el plasma. En este último caso se destaca la posibilidad de poder aprovechar la energía calorífica que se genera del proceso de combustión de residuos sólidos. Con respecto a la disposición final, un número importante de empresas transnacionales y nacionales, ofrecen y tienen concesionados los servicios de construcción así como la operación de rellenos sanitarios. En este caso se ofrece la construcción de rellenos sanitarios con nuevas características constructivas y operativas, distintas al diseño convencional que se limita a cumplir con la NOM-083- SEMARNAT-2003. Ejemplo de ellos son los rellenos sanitarios secos, los mecánico biológicos y aquellos que consideran la instalación de sistemas de recirculación de lixiviados bajo condiciones controladas conocidos como bio-rellenos metanogénicos. En algunas entidades federativas del país comienza a observarse el aprovechamiento del “biogás” generado en los rellenos sanitarios utilizándolo en la producción de energía eléctrica, como muestra se encuentra el municipio de Salinas Victoria, de Nuevo León, en donde se producen del orden de 12.72 MWh. Actualmente en la mayoría de las entidades federativas del país el relleno sanitario convencional sigue siendo la opción más viable, tanto técnica como económica, para dar solución al problema de los residuos sólidos urbanos. Una nueva modalidad basada en este método de confinamiento, es la construcción y operación de rellenos sanitarios regionales o intermunicipales, como una medida tomada por algunos estados de la república, para poder cumplir con los nuevos requerimientos normativos y leyes relacionadas. En esta nueva realidad de requerimientos normativos y avances tecnológicos, las autoridades municipales y dependencias responsables, en muchas ocasiones no cuentan con la información y las herramientas suficientes para la toma de decisiones en el tema del manejo de los residuos sólidos. 8 Otra de las actividades desarrolladas consistió en realizar una búsqueda bibliográfica sobre las tecnologías a nivel internacional, analizando las condiciones de los residuos que han ingresado a dichas tecnologías. Al respecto se encontró que la postura frente a los residuos y su tratamiento, varía significativamente entre países y depende de su historia, su cultura y su geografía. El manejo de residuos sólidos en América Latina, se encuentran en diversas etapas de desarrollo, en particular las tecnologías para el tratamiento de residuos se están investigando, predominan aún los tiraderos a cielo abierto y los rellenos sanitarios están cobrando mayor importancia. En el ámbito mundial el reciclaje es una gran opción para disminuir el desecho de subproductos que van a ocupar normalmente espacio en los rellenos sanitarios cuando todavía tienen una vida útil, además de disminuir la explotación de materia prima virgen. Además, en los rellenos sanitarios contribuye a reducir el impacto ambiental de la disposición de desechos sólidos, las emisiones a la atmósfera, la generación de lixiviados y los malos olores. Las tecnologías más utilizadas en el mundo para el tratamiento y disposición final de los residuos sólidos urbanos son: el Relleno Sanitario, la Incineración, y el Composteo; con la incineración se recupera energía y con el composteo materiales orgánicos. Diferentes tipos de compostaje pueden producirse de acuerdo al proceso biológico como es el vermicompostaje. Por otra parte, se hizo un inventario de proveedores de tecnologías en México y la descripción que hacen de la aplicabilidad de la tecnología y costos. En esta actividad, se llevó a cabo una búsqueda de proveedores potencialmente factibles para la aplicación de su producto en México. No obstante a que la información que proporcionan los proveedores en muchas ocasiones en escasa, fue posible hacer un análisis de cada una de las tecnologías y se identificó que el 99% de las tecnologías ofertadas han sido desarrolladas en otros países, y en su mayoría aprovechan al máximo los residuos durante el proceso de tratamiento, con el fin de dar viabilidad a la propuesta, garantizando porcentajes muy bajos de residuos de rechazo, con lo que se disminuye la utilización de los rellenos sanitarios. Sin embargo, esto hace que los costos de estas tecnologías sean muy elevados. Existen empresas con diferentes enfoques de tratamiento, como es el caso de las plantas de separación para el aprovechamiento de residuos potencialmente reciclables, la producción de composta, generación de energía eléctrica y combustibles alternativos. Aunque las características técnicas de algunas propuestas no son muy claras, especialmente en el aspecto de los residuos que son capaces de procesar. Así también, se elaboraron las fichas técnicas de las tecnologías aplicables para el tratamiento y/o disposición final de los RSU. Las fichas técnicas que se incluyen, son las opciones tecnológicas disponibles para procesar y disponer de manera controlada 9