La valorización de residuos, reutilización beneficiosa, uso beneficioso, recuperación de valor o recuperación de residuos [1] es el proceso de valorización de productos de desecho o residuos de un proceso económico (dado valor económico), mediante reutilización o reciclaje con el fin de crear materiales económicamente útiles. [2] [1] [3] El término proviene de prácticas en fabricación y economía sostenibles , ecología industrial y gestión de residuos . El término suele aplicarse en procesos industriales en los que los residuos de la creación o procesamiento de un bien se utilizan como materia prima o materia prima energética para otro proceso industrial. [1] [3] Los desechos industriales en particular son buenos candidatos para la valorización porque tienden a ser más consistentes y predecibles que otros desechos, como los desechos domésticos . [1] [4]
Históricamente, la mayoría de los procesos industriales trataban los productos de desecho como algo que había que eliminar, lo que causaba contaminación industrial a menos que se manejaran adecuadamente. [5] Sin embargo, una mayor regulación de los materiales residuales y los cambios socioeconómicos, como la introducción de ideas sobre el desarrollo sostenible y la economía circular en las décadas de 1990 y 2000, aumentaron el enfoque en las prácticas industriales para recuperar estos recursos como materiales de valor agregado . [5] [6] Los académicos también se centran en encontrar valor económico para reducir el impacto ambiental de otras industrias, por ejemplo, el desarrollo de productos forestales no maderables para fomentar la conservación.
Los residuos de cultivos , como la mazorca de maíz , y otros residuos de la industria procesadora de alimentos , como los residuos de biorrefinerías , tienen un alto potencial para su uso en procesos posteriores, como la producción de biocombustibles , bioplásticos y otros biomateriales para procesos industriales. [6] [7]
Uno de los campos de trabajo más fructíferos es el desperdicio de alimentos: cuando se depositan en vertederos, los desechos de alimentos producen metano, un gas de efecto invernadero , y otros compuestos tóxicos que pueden ser peligrosos para los humanos y los ecosistemas locales. [6] La utilización del gas de vertedero y el compostaje municipal pueden capturar y utilizar los nutrientes orgánicos. [6] Los desechos de alimentos recolectados de fuentes no industriales son más difíciles de usar, porque a menudo tienen una diversidad mucho mayor que otras fuentes de desechos: diferentes ubicaciones y diferentes períodos de tiempo producen composiciones de material muy diferentes, lo que dificulta su uso con fines industriales. procesos. [6] [7]
La transformación de los desechos de alimentos en productos alimenticios o piensos, o su conversión o extracción de alimentos o ingredientes para piensos se denomina valorización de los residuos de alimentos. La valorización de los residuos de alimentos ofrece una oportunidad económica y medioambiental, que puede reducir los problemas de su eliminación convencional. Se ha demostrado que los desechos de alimentos son recursos biológicos valiosos que pueden utilizarse para obtener una serie de productos útiles, incluidos biofertilizantes , bioplásticos , biocombustibles , productos químicos y nutracéuticos. Hay mucho potencial para reciclar los desechos de alimentos mediante su conversión en proteínas de insectos . [8]
La reutilización de excrementos humanos es el uso seguro y beneficioso de excrementos humanos tratados después de aplicar pasos de tratamiento adecuados y enfoques de gestión de riesgos personalizados para la aplicación de reutilización prevista. Los usos beneficiosos de los excrementos tratados pueden centrarse en el uso de los nutrientes disponibles para las plantas (principalmente nitrógeno, fósforo y potasio) que están contenidos en los excrementos tratados. También pueden aprovechar la materia orgánica y la energía contenida en las excretas. En menor medida, también podría tener lugar la reutilización del contenido de agua de las excretas, aunque esto se conoce más como recuperación de agua de aguas residuales municipales . Las aplicaciones de reutilización previstas para el contenido de nutrientes pueden incluir: acondicionador de suelo o fertilizante en actividades agrícolas o hortícolas . Otras aplicaciones de reutilización, que se centran más en el contenido de materia orgánica de los excrementos, incluyen el uso como fuente de combustible o como fuente de energía en forma de biogás .
Existe un número grande y creciente de opciones de tratamiento para hacer que las excretas sean seguras y manejables para la opción de reutilización prevista. [9] Las opciones incluyen la desviación de orina y la deshidratación de las heces ( inodoros secos con desviación de orina ), el compostaje ( inodoros de compostaje o procesos de compostaje externos ), tecnologías de tratamiento de lodos de depuradora y una variedad de procesos de tratamiento de lodos fecales . Todos logran diversos grados de eliminación de patógenos y reducción del contenido de agua para facilitar su manipulación. Los patógenos de interés son las bacterias entéricas, los virus, los protozoos y los huevos de helmintos en las heces. [10] Como los huevos de helmintos son los patógenos más difíciles de destruir con procesos de tratamiento, se utilizan comúnmente como organismo indicador en esquemas de reutilización. Otros riesgos para la salud y aspectos de la contaminación ambiental que deben considerarse incluyen la propagación de microcontaminantes, residuos farmacéuticos y nitratos en el medio ambiente, que podrían causar contaminación de las aguas subterráneas y, por lo tanto, afectar potencialmente la calidad del agua potable .Los relaves mineros y otros residuos mineros pueden tener un volumen muy grande y causar importantes problemas ambientales incluso cuando se almacenan correctamente (como fallas en presas de relaves y drenaje ácido de minas ). [11] Además, la demanda de los minerales raros que se encuentran en los relaves está aumentando. [11]
A veces, la reutilización se puede realizar en el sitio para abordar otros problemas de la minería, como el uso de rocas alcalinas para reducir el drenaje ácido de la mina . [12] [13]
El lodo rojo es un subproducto del proceso Bayer , que es el principal proceso empleado para generar alúmina a partir de bauxita . Se han propuesto numerosos usos de esta sustancia altamente alcalina , entre ellos mitigar el drenaje ácido de las minas. [14]
El mayor volumen de residuos, especialmente en la minería a cielo abierto , suele ser la sobrecarga , que se utiliza para rellenar la mina cuando cesa la minería o puede utilizarse para diversos fines de construcción, como agregado o para crear relleno. [15] Sin embargo, dependiendo de la composición del material, esto puede conllevar riesgos y peligros si contaminantes como los metales pesados contaminan el material. [16] En las operaciones mineras que eliminan cantidades significativas de material incluso después de rellenar la capa de sobrecarga, la tierra resultante a menudo se encuentra por debajo del nivel freático natural. [17] En Alemania, las antiguas minas de lignito se convirtieron así en la región de los lagos de Lusacia , la región de los lagos de Alemania central y otras zonas similares. [18]
Si bien los residuos de actividad baja e intermedia no suelen ser objeto de mucha atención pública, constituyen la mayor parte (en volumen y masa) de los residuos nucleares . Sin embargo, el combustible gastado es responsable de la gran mayoría de la radiactividad producida por las centrales nucleares. [19]
Existen aplicaciones activas a escala industrial de valorización de desechos utilizando combustible nuclear gastado, principalmente reprocesamiento nuclear utilizando el proceso PUREX , que produce plutonio de calidad para reactores para su uso en combustible MOX, así como uranio reprocesado . [20] Además de ese proceso, existen numerosas propuestas y aplicaciones a pequeña escala para recuperar diversas sustancias para su uso. Si bien más del 90% del combustible gastado es uranio, el resto (es decir, productos de fisión , actínidos menores y plutonio) también ha atraído considerable atención. Los productos de alto valor contenidos en el combustible gastado tienen aplicaciones radiactivas como el Americio-241 para su uso en detectores de humo, el Tritio , el Neptunio-237 para su uso como precursor del Plutonio-238 o diversos radionucleidos industriales como el Criptón-85 , el Cesio-137 o el Estroncio. -90 , así como aplicaciones no radiactivas, ya que algunos productos de fisión se desintegran rápidamente en nucleidos estables o esencialmente estables. Los elementos de esta última categoría incluyen xenón , [21] rutenio o rodio . [22] También hay propuestas para utilizar el calor de desintegración del combustible gastado, que actualmente se "desperdicia" en la piscina de combustible gastado , para generar energía y/o calefacción urbana . [23] El estroncio-90 es adecuado como combustible para un generador termoeléctrico de radioisótopos y en el pasado se extraía para este fin del combustible nuclear gastado. [24] Sin embargo, la necesidad de procesar el metal altamente reactivo en la forma inerte de perovskita titanato de estroncio reduce la densidad de potencia a "sólo" alrededor de 0,46 vatios por gramo. [25] El cesio-137 también se puede utilizar para la irradiación de alimentos . [26]
La revista académica Waste & Biomass Valorization publica estudios sobre el tema y se publicó por primera vez en 2010. [5] [27] Una edición especial del Journal of Industrial Ecology se centró en la valorización en 2010. [4]
Routledge publicó un libro de texto sobre el tema en 2016. [28] Un número especial del Journal of Environmental Management se centró en la valorización de la biomasa y los biorresiduos en 2019. [29]