El gas de vertedero es una mezcla de diferentes gases creados por la acción de microorganismos dentro de un vertedero a medida que descomponen los desechos orgánicos , incluidos, por ejemplo, los desechos de alimentos y los desechos de papel . El gas de vertedero contiene aproximadamente entre un cuarenta y un sesenta por ciento de metano , y el resto es principalmente dióxido de carbono . El resto (<1%) está compuesto por trazas de otros compuestos orgánicos volátiles (COV). Estos gases traza incluyen una gran variedad de especies, principalmente hidrocarburos simples . [1]
Los gases de vertedero influyen en el cambio climático . Los componentes principales son CO 2 y metano , los cuales son gases de efecto invernadero . El metano en la atmósfera es un gas de efecto invernadero mucho más potente, y cada molécula tiene veinticinco veces el efecto de una molécula de dióxido de carbono. Sin embargo, el metano en sí representa una composición menor de la atmósfera que el dióxido de carbono. Los vertederos son la tercera fuente más grande de metano en Estados Unidos. [2]
Debido a los importantes efectos negativos de estos gases, se han establecido regímenes regulatorios para monitorear el gas de vertedero , reducir la cantidad de contenido biodegradable en los desechos municipales y crear estrategias de utilización del gas de vertedero , que incluyen la quema o captura de gas para generación de electricidad.
Los gases de vertedero son el resultado de tres procesos: [1]
Los dos primeros dependen en gran medida de la naturaleza de los residuos. El proceso dominante en la mayoría de los vertederos es el tercer proceso mediante el cual las bacterias anaeróbicas descomponen los desechos orgánicos para producir biogás , que consiste en metano y dióxido de carbono junto con trazas de otros compuestos. [3] A pesar de la heterogeneidad de los residuos, la evolución de los gases sigue un patrón cinético bien definido . La formación de metano y CO 2 comienza aproximadamente seis meses después de depositar el material del vertedero. La evolución del gas alcanza un máximo aproximadamente a los 20 años y luego disminuye a lo largo de décadas. [1]
Las condiciones y los cambios dentro del vertedero se pueden observar con tomografía de resistividad eléctrica (ERT) para detectar fuentes de gas de vertedero [4] y movimientos y caminos de lixiviados. [5] Se pueden inferir las condiciones en diferentes ubicaciones, como la temperatura, los niveles de humedad y la fracción de material biodegradable, y esta información se puede utilizar para mejorar la producción de gas con ubicaciones óptimas de los pozos en los puntos críticos e intervenciones como el riego en pilas.
Cuando el gas de vertedero penetra a través de la cubierta del suelo, una fracción del metano en el gas se oxida microbianamente a CO 2 . [6]
Debido a que los gases producidos por los vertederos son valiosos y a veces peligrosos, se han desarrollado técnicas de monitoreo. Los detectores de ionización de llama se pueden utilizar para medir los niveles de metano, así como los niveles totales de COV. Se lleva a cabo un control de la superficie y del subsuelo, así como un control del aire ambiente. En Estados Unidos, según la Ley de Aire Limpio de 1990, se exige que muchos vertederos grandes instalen sistemas de recolección y control de gas, lo que significa que, como mínimo, las instalaciones deben recolectar y quemar el gas .
Las regulaciones federales de EE. UU. bajo el Subtítulo D de la RCRA creada en octubre de 1979 regulan la ubicación, el diseño, la construcción, la operación, el monitoreo y el cierre de los vertederos de RSU. El Subtítulo D ahora requiere controles sobre la migración de metano en el gas de vertedero. Los requisitos de monitoreo deben cumplirse en los vertederos durante su operación y durante 30 años más después. Los vertederos afectados por el Subtítulo D de la RCRA deben controlar el gas estableciendo una forma de verificar periódicamente las emisiones de metano y, por lo tanto, evitar la migración fuera del sitio. Los propietarios y operadores de vertederos deben asegurarse de que la concentración de gas metano no exceda el 25 % del LEL para metano en las estructuras de las instalaciones y del LEL para metano en los límites de la instalación. [7]
Los gases producidos dentro de un vertedero se pueden recolectar y utilizar de varias maneras. El gas de vertedero puede utilizarse directamente in situ mediante una caldera o cualquier tipo de sistema de combustión, proporcionando calor. La electricidad también se puede generar in situ mediante el uso de microturbinas, turbinas de vapor o pilas de combustible. [8] El gas de vertedero también puede venderse fuera del sitio y enviarse a gasoductos. Este enfoque requiere que el gas se procese hasta obtener la calidad de tubería, por ejemplo, eliminando diversos contaminantes y componentes. [9] El gas de vertedero también se puede utilizar para evaporar lixiviados, otro subproducto del proceso de vertedero. Esta aplicación desplaza otro combustible que anteriormente se utilizaba para lo mismo. [10]
La eficiencia de la recolección de gas en los vertederos impacta directamente en la cantidad de energía que se puede recuperar: los vertederos cerrados (aquellos que ya no aceptan desechos) recolectan gas de manera más eficiente que los vertederos abiertos (aquellos que todavía aceptan desechos). Una comparación de la eficiencia de recolección en vertederos cerrados y abiertos encontró una diferencia de aproximadamente 17 puntos porcentuales entre los dos. [11]
La captura y el uso de gas de vertedero pueden resultar costosos. Algunos grupos ambientalistas afirman que los proyectos no producen "energía renovable" porque la basura (su fuente) no es renovable. El Sierra Club se opone a los subsidios gubernamentales para tales proyectos. [12] El Consejo de Defensa de los Recursos Naturales (NRDC) sostiene que los incentivos gubernamentales deberían dirigirse más hacia los esfuerzos solares, eólicos y de eficiencia energética. [12]
Las emisiones de gases de vertedero pueden provocar problemas medioambientales , de higiene y de seguridad en el vertedero. [13] [14] Han ocurrido varios accidentes, por ejemplo en Loscoe , Inglaterra, en 1986, [15] donde el gas de vertedero migratorio se acumuló y destruyó parcialmente una propiedad. En 1991 se produjo un accidente que causó dos muertes a causa de una explosión en una casa adyacente al vertedero de Skellingsted en Dinamarca. [16] Debido al riesgo que presenta el gas de vertedero, existe una clara necesidad de monitorear el gas producido por los vertederos. Además del riesgo de incendio y explosión, la migración de gas en el subsuelo puede provocar el contacto del gas de vertedero con el agua subterránea . Esto, a su vez, puede dar lugar a la contaminación de las aguas subterráneas por compuestos orgánicos presentes en casi todo el gas de los vertederos. [17]
Aunque normalmente se desprenden sólo en pequeñas cantidades, los vertederos liberan algunos aromáticos y clorocarbonos .
Puede ocurrir migración de gas de vertedero , debido a diferencias de presión y difusión. Esto puede crear peligro de explosión si el gas alcanza concentraciones suficientemente altas en los edificios adyacentes.
Un informe de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) indica que, a partir de 2016, el recuento de vertederos municipales de residuos sólidos operativos oscila entre 1.900 y 2.000. En un estudio a nivel nacional realizado por la Fundación de Educación e Investigación Ambiental en 2013, solo se contaron 1,540 vertederos municipales de desechos sólidos operativos en todo Estados Unidos. La descomposición de desechos en estos vertederos produce gas de vertedero, que es una mezcla de aproximadamente la mitad de metano y la mitad de dióxido de carbono. Los vertederos son la tercera fuente más grande de emisiones de metano en los Estados Unidos, y los vertederos municipales de desechos sólidos representan el 95 por ciento de esta fracción. [18] [19]
En Estados Unidos, el número de proyectos de gas de vertedero aumentó de 399 en 2005 a 594 en 2012 [20] según la Agencia de Protección Ambiental . Estos proyectos son populares porque controlan los costos de energía y reducen las emisiones de gases de efecto invernadero . Estos proyectos recolectan el gas metano y lo tratan, para que pueda usarse para electricidad o convertirse en gas apto para gasoductos. (El gas metano tiene veintiuna veces el potencial de calentamiento global del dióxido de carbono). [21] Por ejemplo, en Estados Unidos, Waste Management utiliza gas de vertedero como fuente de energía en 110 instalaciones de conversión de gas en energía. Esta producción energética compensa casi dos millones de toneladas de carbón al año, generando energía equivalente a la que necesitan cuatrocientos mil hogares. Estos proyectos también reducen las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera. [22]
La EPA, que estima que cientos de vertederos podrían respaldar proyectos de conversión de gas a energía, también ha establecido el Programa de extensión de metano en vertederos. Este programa fue desarrollado para reducir las emisiones de metano de los vertederos de una manera rentable fomentando el desarrollo de proyectos de conversión de gas en energía ambiental y económicamente beneficiosos. [23]
