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 está compuesto aproximadamente de un cuarenta a sesenta por ciento de metano , y el resto es principalmente dióxido de carbono . El resto está compuesto por trazas de otros compuestos orgánicos volátiles (COV) (<1%). Estos gases traza incluyen una gran variedad de especies, principalmente hidrocarburos simples . [1]
Los gases de los vertederos influyen en el cambio climático . Sus principales componentes son el CO2 y el metano , ambos gases de efecto invernadero . El metano en la atmósfera es un gas de efecto invernadero mucho más potente, ya que cada molécula tiene veinticinco veces el efecto de una molécula de dióxido de carbono. Sin embargo, el metano en sí mismo representa una menor composición de la atmósfera que el dióxido de carbono. Los vertederos son la tercera fuente más importante de metano en los EE. UU. [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 de gas de vertedero , que incluyen la quema o captura de gas para la 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 residuos 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 unos seis meses después de depositar el material del vertedero. La evolución del gas alcanza un máximo alrededor de los 20 años, 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 vías de lixiviado. [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 pozos en puntos críticos e intervenciones como el riego por pilas.
Cuando el gas de vertedero se filtra a través de una cubierta de suelo, una fracción del metano en el gas se oxida microbianamente a CO 2 . [6]
Dado que los gases producidos por los vertederos son valiosos y, en ocasiones, peligrosos, se han desarrollado técnicas de control. Se pueden utilizar detectores de ionización de llama 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 del aire ambiente. En los EE. UU., en virtud de la Ley de Aire Limpio de 1990, se exige que muchos vertederos grandes instalen sistemas de recolección y control de gases, lo que significa que, como mínimo, las instalaciones deben recolectar y quemar el gas .
Las regulaciones federales de los EE. UU. bajo el Subtítulo D de la RCRA, formadas en octubre de 1979, regulan la ubicación, el diseño, la construcción, la operación, el monitoreo y el cierre de los vertederos de residuos sólidos urbanos. El Subtítulo D ahora requiere controles sobre la migración de metano en el gas de los vertederos. Los requisitos de monitoreo deben cumplirse en los vertederos durante su operación y durante 30 años adicionales después. Los vertederos afectados por el Subtítulo D de la RCRA deben controlar el gas estableciendo una forma de verificar las emisiones de metano periódicamente 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 el LEL para metano en el límite de la instalación. [7]
Los gases producidos en un vertedero se pueden recolectar y utilizar de diversas maneras. El gas de vertedero se puede utilizar directamente en el lugar mediante una caldera o cualquier tipo de sistema de combustión, proporcionando calor. También se puede generar electricidad en el lugar mediante el uso de microturbinas, turbinas de vapor o celdas de combustible. [8] El gas de vertedero también se puede vender fuera del lugar y enviarse a gasoductos de gas natural. Este enfoque requiere que el gas se procese hasta alcanzar la calidad de gasoducto, por ejemplo, eliminando varios 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 se utilizaba anteriormente para lo mismo. [10]
La eficiencia de la recolección de gas en los vertederos afecta directamente la cantidad de energía que se puede recuperar: los vertederos cerrados (aquellos que ya no aceptan residuos) recolectan gas de manera más eficiente que los vertederos abiertos (aquellos que aún aceptan residuos). 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 iniciativas de energía solar, eólica y de eficiencia energética. [12]
Las emisiones de gas de vertedero pueden provocar problemas ambientales , de higiene y de seguridad en el vertedero. [13] [14] Se han producido varios accidentes, por ejemplo en Loscoe , Inglaterra en 1986, [15] donde el gas de vertedero migratorio se acumuló y destruyó parcialmente una propiedad. Un accidente que causó dos muertes ocurrió por una explosión en una casa adyacente al vertedero de Skellingsted en Dinamarca en 1991. [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 las aguas subterráneas . Esto, a su vez, puede provocar la contaminación de las aguas subterráneas por compuestos orgánicos presentes en casi todos los gases de vertedero. [17]
Aunque normalmente solo se liberan en cantidades mínimas, los vertederos liberan algunos compuestos aromáticos y clorocarbonados .
Puede producirse una migración de gases de vertedero debido a las diferencias de presión y la difusión, lo que puede generar un riesgo 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, en 2016, el número de vertederos de residuos sólidos municipales en funcionamiento oscilaba entre 1.900 y 2.000. En un estudio nacional realizado por la Fundación de Investigación y Educación Ambiental en 2013, solo se contabilizaron 1.540 vertederos de residuos sólidos municipales en funcionamiento en todo Estados Unidos. La descomposición de los residuos 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 importante de emisiones de metano en los Estados Unidos, y los vertederos de residuos sólidos municipales 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 recogen el gas metano y lo tratan, de modo que se pueda utilizar para generar electricidad o transformarlo en gas para gasoductos. (El gas metano tiene veintiún 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 gas de vertedero a energía. Esta producción de energía compensa casi dos millones de toneladas de carbón por año, creando 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 en energía, también ha establecido el Programa de Difusión sobre el Metano en Vertederos. Este programa se desarrolló para reducir las emisiones de metano de los vertederos de una manera rentable, fomentando el desarrollo de proyectos de conversión de gas en energía que sean beneficiosos desde el punto de vista ambiental y económico. [23]
