Un vertedero , también conocido como vertedero , vertedero , basurero , basurero , basurero o vertedero , es un sitio destinado a la disposición de materiales de desecho . El vertedero es la forma más antigua y común de eliminación de residuos , aunque el entierro sistemático de los residuos con cubiertas diarias, intermedias y finales recién comenzó en la década de 1940. En el pasado, la basura simplemente se amontonaba o se arrojaba a pozos; en arqueología esto se conoce como basurero .
Algunos vertederos se utilizan con fines de gestión de residuos, como almacenamiento temporal, consolidación y transferencia, o para diversas etapas del procesamiento de materiales de desecho, como clasificación, tratamiento o reciclaje. A menos que estén estabilizados, los vertederos pueden sufrir fuertes sacudidas o licuefacción del suelo durante un terremoto . Una vez llena, el área sobre un vertedero puede recuperarse para otros usos.
Los operadores de vertederos bien gestionados para residuos no peligrosos cumplen especificaciones predefinidas aplicando técnicas para: [1]
También pueden cubrir los residuos (normalmente a diario) con capas de tierra u otro tipo de material como astillas de madera y partículas finas.
Durante las operaciones del vertedero, una báscula o báscula puente puede pesar los vehículos recolectores de desechos a su llegada y el personal puede inspeccionar las cargas en busca de desechos que no cumplan con los criterios de aceptación de desechos del vertedero. [2] Posteriormente, los vehículos recolectores de residuos utilizan la red de carreteras existente hasta llegar al vertedero o frente de trabajo, donde descargan su contenido. Una vez depositadas las cargas, los compactadores o topadoras pueden esparcir y compactar los desechos en la cara de trabajo. Antes de abandonar los límites del vertedero, los vehículos recolectores de residuos podrán pasar por una instalación de limpieza de ruedas. Si es necesario, regresan a la báscula puente para volver a pesarlos sin su carga. El proceso de pesaje puede recopilar estadísticas sobre el tonelaje diario de residuos entrantes, que las bases de datos pueden conservar para el mantenimiento de registros. Además de los camiones, algunos vertederos pueden tener equipos para manipular contenedores de ferrocarril. El uso del "transporte por ferrocarril" permite ubicar los vertederos en sitios más remotos, sin los problemas asociados con muchos viajes en camión.
Normalmente, en el frente de trabajo, los residuos compactados se cubren diariamente con tierra o materiales alternativos. Los materiales alternativos para cubrir residuos incluyen madera astillada u otros "desechos verdes", [3] varios productos de espuma pulverizados, biosólidos químicamente "fijados" y mantas temporales. Las mantas se pueden colocar en su lugar por la noche y luego retirarse al día siguiente antes de depositar los desechos. El espacio que ocupan diariamente los residuos compactados y el material de cobertura se denomina celda diaria. La compactación de residuos es fundamental para prolongar la vida útil del vertedero. Factores como la compresibilidad de los desechos, el espesor de la capa de desechos y el número de pasadas del compactador sobre los desechos afectan las densidades de los desechos.
El término vertedero suele ser una abreviatura de vertedero municipal o relleno sanitario. Estas instalaciones se introdujeron por primera vez a principios del siglo XX, pero se utilizaron ampliamente en las décadas de 1960 y 1970, en un esfuerzo por eliminar los vertederos a cielo abierto y otras prácticas "insalubres" de eliminación de desechos. El relleno sanitario es una instalación diseñada que separa y confina los residuos. Los vertederos sanitarios están pensados como reactores biológicos ( biorreactores ) en los que los microbios descompondrán los desechos orgánicos complejos en compuestos más simples y menos tóxicos con el tiempo. Estos reactores deben diseñarse y operarse de acuerdo con normas y lineamientos regulatorios (Ver ingeniería ambiental ).
Generalmente, la descomposición aeróbica es la primera etapa mediante la cual se descomponen los desechos en un vertedero. A estas les siguen cuatro etapas de degradación anaeróbica. Por lo general, el material orgánico sólido en fase sólida se descompone rápidamente a medida que las moléculas orgánicas más grandes se degradan en moléculas más pequeñas. Estas moléculas orgánicas más pequeñas comienzan a disolverse y pasar a la fase líquida, seguido de la hidrólisis de estas moléculas orgánicas, y los compuestos hidrolizados luego sufren transformación y volatilización como dióxido de carbono (CO 2 ) y metano (CH 4 ), con el resto de los desechos. permaneciendo en fases sólida y líquida.
Durante las primeras fases, al lixiviado llega poco volumen de material , ya que la materia orgánica biodegradable de los residuos sufre una rápida disminución de volumen. Mientras tanto, la demanda química de oxígeno del lixiviado aumenta al aumentar las concentraciones de los compuestos más recalcitrantes en comparación con los compuestos más reactivos del lixiviado. La conversión exitosa y la estabilización de los desechos dependen de qué tan bien funcionan las poblaciones microbianas en sintrofia , es decir, una interacción de diferentes poblaciones para satisfacer las necesidades nutricionales de cada una: [4]
El ciclo de vida de un vertedero municipal pasa por cinco fases distintas: [5] [4]
A medida que los residuos se depositan en el vertedero, los espacios vacíos contienen grandes volúmenes de oxígeno molecular (O 2 ). Con los residuos añadidos y compactados, el contenido de O 2 de los estratos del biorreactor del vertedero disminuye gradualmente. Las poblaciones microbianas crecen, la densidad aumenta. Predomina la biodegradación aeróbica, es decir, el aceptor primario de electrones es el O 2 .
El O 2 es rápidamente degradado por las poblaciones microbianas existentes. La disminución de O 2 conduce a condiciones menos aeróbicas y más anaeróbicas en las capas. Los principales aceptores de electrones durante la transición son los nitratos y los sulfatos, ya que el CO 2 desplaza rápidamente el O 2 en el gas efluente.
La hidrólisis de la fracción biodegradable de los residuos sólidos comienza en la fase de formación de ácido, lo que conduce a una rápida acumulación de ácidos grasos volátiles (AGV) en el lixiviado. El mayor contenido de ácido orgánico disminuye el pH del lixiviado de aproximadamente 7,5 a 5,6. Durante esta fase, los compuestos intermedios de descomposición, como los AGV, contribuyen en gran medida a la demanda química de oxígeno (DQO). Los ácidos orgánicos volátiles de cadena larga (VOA) se convierten en ácido acético (C 2 H 4 O 2 ), CO 2 y gas hidrógeno (H 2 ). Las altas concentraciones de AGV aumentan tanto la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) como las concentraciones de VOA, lo que inicia la producción de H 2 por parte de las bacterias fermentadoras, lo que estimula el crecimiento de bacterias oxidantes de H 2 . La fase de generación de H2 es relativamente corta porque se completa al final de la fase de formación de ácido. El aumento de la biomasa de bacterias acidogénicas aumenta la cantidad de degradación del material de desecho y el consumo de nutrientes. Los metales, que generalmente son más solubles en agua a un pH más bajo, pueden volverse más móviles durante esta fase, lo que lleva a un aumento de las concentraciones de metales en el lixiviado.
Los productos intermedios de la fase de formación de ácido (p. ej., ácidos acético, propiónico y butírico) se convierten en CH 4 y CO 2 mediante microorganismos metanogénicos. A medida que los metanógenos metabolizan los AGV, el pH del agua del vertedero vuelve a la neutralidad. La fuerza orgánica del lixiviado, expresada como demanda de oxígeno, disminuye a un ritmo rápido con aumentos en la producción de gas CH 4 y CO 2 . Esta es la fase de descomposición más larga.
La tasa de actividad microbiológica se ralentiza durante la última fase de la descomposición de los desechos, ya que el suministro de nutrientes limita las reacciones químicas, por ejemplo, cuando el fósforo biodisponible se vuelve cada vez más escaso. La producción de CH 4 desaparece casi por completo, y el O 2 y las especies oxidadas reaparecen gradualmente en los pozos de gas a medida que el O 2 penetra hacia abajo desde la troposfera. Esto transforma el potencial de oxidación-reducción (ORP) en el lixiviado hacia procesos oxidativos. Los materiales orgánicos residuales pueden convertirse gradualmente a la fase gaseosa y, a medida que la materia orgánica, se convierte en abono; es decir, la materia orgánica se convierte en compuestos de tipo húmico . [6]
Los vertederos tienen el potencial de causar una serie de problemas. Pueden producirse alteraciones de la infraestructura , como daños a las vías de acceso por vehículos pesados. La contaminación de las carreteras y cursos de agua locales por las ruedas de los vehículos cuando salen del vertedero puede ser importante y puede mitigarse mediante sistemas de lavado de ruedas . También puede producirse contaminación del medio ambiente local , como contaminación de aguas subterráneas o acuíferos o contaminación del suelo .
Cuando la precipitación cae en los vertederos abiertos, el agua se filtra a través de la basura y se contamina con material suspendido y disuelto, formando lixiviados. Si no se contiene, puede contaminar las aguas subterráneas. Todos los vertederos modernos utilizan una combinación de revestimientos impermeables de varios metros de espesor, sitios geológicamente estables y sistemas de recolección para contener y capturar este lixiviado. Luego se puede tratar y evaporar. Una vez que un vertedero está lleno, se sella para evitar la entrada de precipitaciones y la formación de nuevos lixiviados. Sin embargo, los revestimientos deben tener una vida útil, ya sea de varios cientos de años o más. Con el tiempo, cualquier revestimiento de vertedero podría tener fugas, [7] por lo que el suelo alrededor de los vertederos debe analizarse en busca de lixiviados para evitar que los contaminantes contaminen las aguas subterráneas.
Los alimentos en descomposición y otros desechos orgánicos en descomposición crean gases de descomposición , especialmente CO 2 y CH 4 de la descomposición aeróbica y anaeróbica, respectivamente. Ambos procesos ocurren simultáneamente en diferentes partes de un vertedero. Además del O 2 disponible , la fracción de los componentes del gas variará dependiendo de la antigüedad del vertedero, el tipo de residuo, el contenido de humedad y otros factores. Por ejemplo, la cantidad máxima de gas de vertedero producido se puede ilustrar con una reacción neta simplificada de oxalato de dietilo que explica estas reacciones simultáneas: [8]
4 C 6 H 10 O 4 + 6 H 2 O → 13 CH 4 + 11 CO 2
En promedio, aproximadamente la mitad de la concentración volumétrica de gas de vertedero es CH 4 y un poco menos de la mitad es CO 2 . El gas también contiene aproximadamente un 5 % de nitrógeno molecular (N 2 ), menos de un 1 % de sulfuro de hidrógeno (H 2 S ) y una baja concentración de compuestos orgánicos distintos del metano (NMOC) , aproximadamente 2700 ppmv . [8]
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Los gases de vertedero pueden filtrarse fuera del vertedero y al aire y al suelo circundantes. El metano es un gas de efecto invernadero , y es inflamable y potencialmente explosivo en determinadas concentraciones, lo que lo hace perfecto para quemarlo para generar electricidad de forma limpia. Dado que la materia vegetal en descomposición y los desechos de alimentos solo liberan carbono que ha sido capturado de la atmósfera mediante la fotosíntesis, no entra carbono nuevo en el ciclo del carbono y la concentración atmosférica de CO 2 no se ve afectada. El dióxido de carbono atrapa el calor en la atmósfera, contribuyendo al cambio climático . [9] En los vertederos gestionados adecuadamente, el gas se recoge y se quema o se recupera para su utilización .
Los vertederos mal administrados pueden convertirse en molestias debido a vectores como ratas y moscas que pueden propagar enfermedades infecciosas . La aparición de estos vectores puede mitigarse mediante el uso de cobertura diaria .
Otros problemas potenciales incluyen la alteración de la vida silvestre debido a la ocupación del hábitat [10] y la alteración de la salud animal causada por el consumo de desechos de los vertederos, [11] polvo, olores, contaminación acústica y reducción del valor de las propiedades locales.
Los gases se producen en los vertederos debido a la digestión anaeróbica realizada por microbios. En un vertedero gestionado adecuadamente, este gas se recoge y utiliza. Sus usos van desde la simple quema hasta la utilización de gas de vertedero y la generación de electricidad . El monitoreo de gases de vertedero alerta a los trabajadores sobre la presencia de una acumulación de gases a un nivel dañino. En algunos países, la recuperación de gases de vertedero es extensa; En Estados Unidos, por ejemplo, más de 850 vertederos tienen sistemas activos de recuperación de gases de vertedero. [12]
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Un vertedero solar es un vertedero usado reutilizado que se convierte en una granja solar de paneles solares . [13]
Los vertederos en Canadá están regulados por agencias ambientales provinciales y legislación de protección ambiental. [14] Las instalaciones más antiguas tienden a cumplir con los estándares actuales y son monitoreadas para detectar lixiviación . [15] Algunas ubicaciones anteriores se han convertido en zonas verdes.
En la Unión Europea, los estados individuales están obligados a promulgar legislación para cumplir con los requisitos y obligaciones de la Directiva europea sobre vertederos .
La mayoría de los estados miembros de la UE tienen leyes que prohíben o restringen severamente la eliminación de basura doméstica en vertederos. [dieciséis]
Los vertederos son actualmente el principal método de eliminación de residuos municipales en la India. India también tiene el vertedero más grande de Asia en Deonar, Mumbai. [17] Sin embargo, con frecuencia surgen problemas debido a la alarmante tasa de crecimiento de los vertederos y a la mala gestión por parte de las autoridades. [18] En los últimos años se han observado con frecuencia incendios sobre y debajo de la superficie en los vertederos indios. [17]
Las prácticas de vertederos en el Reino Unido han tenido que cambiar en los últimos años para hacer frente a los desafíos de la Directiva europea sobre vertederos . El Reino Unido ahora impone un impuesto sobre los vertederos a los residuos biodegradables que se depositan en los vertederos. Además de esto, se ha establecido el Plan de Comercio de Asignaciones de Vertederos para que las autoridades locales intercambien cuotas de vertederos en Inglaterra. En Gales funciona un sistema diferente , donde las autoridades no pueden "comerciar" entre sí, pero tienen asignaciones conocidas como el Plan de asignación de vertederos.
Los vertederos estadounidenses están regulados por la agencia ambiental de cada estado, que establece pautas mínimas; sin embargo, ninguno de estos estándares puede estar por debajo de los establecidos por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA). [19]
Permitir un vertedero generalmente lleva entre cinco y siete años, cuesta millones de dólares y requiere demostraciones y estudios ambientales, de ingeniería y de ubicación rigurosos para garantizar que se satisfagan las preocupaciones ambientales y de seguridad locales. [20]
El estado de la comunidad microbiana de un vertedero puede determinar su eficiencia digestiva. [23]
Se han encontrado bacterias que digieren el plástico en los vertederos. [24]
Se pueden tratar los vertederos como una fuente viable y abundante de materiales y energía . En el mundo en desarrollo, los recicladores a menudo buscan materiales que aún son utilizables. En contextos comerciales , las empresas también han descubierto vertederos y muchas [ cuantifican ] han comenzado a recolectar materiales y energía. [25] Ejemplos bien conocidos incluyen las instalaciones de recuperación de gas. [26] Otras instalaciones comerciales incluyen incineradores de residuos que tienen incorporada la recuperación de materiales. Esta recuperación de material es posible mediante el uso de filtros ( electrofiltro , filtro de carbón activo y potasio, quench, lavador de HCl, lavador de SO2 , rejilla de cenizas de fondo , etc.).
Además de las estrategias de reducción y reciclaje de residuos , existen varias alternativas a los vertederos, incluida la incineración de residuos para convertirlos en energía , la digestión anaeróbica , el compostaje , el tratamiento biológico mecánico , la pirólisis y la gasificación por arco de plasma . Dependiendo de la economía y los incentivos locales, estos pueden resultar más atractivos financieramente que los vertederos.
Países como Alemania , Austria , Suecia , [27] Dinamarca , Bélgica , Países Bajos y Suiza han prohibido la eliminación de residuos no tratados en vertederos. [ cita necesaria ] En estos países, solo se pueden depositar ciertos desechos peligrosos, cenizas volantes provenientes de la incineración o la producción estabilizada de plantas de tratamiento biológico mecánico . [ cita necesaria ]
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