ANÁLISIS DEL PLAN DE MANEJO DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS – ARROWBIO EN LA CIUDAD DE POPAYÁN

1. ANÁLISIS DEL PLAN DE MANEJO DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS –
ARROWBIO EN LA CIUDAD DE POPAYÁN
Diana Carolina Guzmán Ortiz
Hernando Guete Bermúdez
Juan Carlos Santiago Jácome
Estudiantes del Módulo “Manejo integrado de residuos sólidos”
Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente
Universidad de Manizales
Abstract. One of the main negative impacts on the environment is the indiscriminate
generation of urban solid waste; Consequently, policies have been generated for
their reduction, since they are considered a source of renewable energy. The Israeli
company ArrowEcology has developed a state-of-the-art integrated solution for the
treatment of municipal solid waste, called Arrow-Bio. This technology does not
require prior classification of waste, uses water as the main separating element and
recovers 90% of The recoverable materials, in addition to reusing the water involved
in the process, so the document analyzes the implementation of the Urban Waste
Treatment System Arrow-Bio in the city of Popayán.
1 Instrucciones
El manejo de residuos sólidos urbanos, es de gran
interés en nuestro país, sin embargo “en Colombia
menos el 2% de los residuos sólidos urbanos
domiciliarios (RSUD) son manejados en plantas de
tratamientos de residuos sólidos, presentando en la
mayoría de casos pérdidas operacionales al 60%
llevando al cierre de gran parte de dichas
instalaciones” (Ramírez Vargas, Paredes, &
Guerrero, 2014).
Debido al depósito incontrolado de los residuos
sólidos, específicamente los urbanos, que consigo
una elevada contaminación de la tierra y de las
aguas superficiales y subterráneas, la inseguridad
para la vida humana por la aparición de focos
infecciosos que hacen que proliferen vectores
trasmisores de enfermedades transmisibles que
compromete la existencia del hombre. La
combustión que se deriva de la propia
descomposición de estos recursos incrementa los
niveles de gases con efecto invernadero, además
de la afectación al ornato y la belleza paisajística
de donde se acumulas estos desechos (Fernando do
Rosario, Concepción Toledo, Barrios Castillo, &
González Suárez, 2014).
Teniendo en cuenta lo anterior en el artículo se
proyecta analizar una propuesta de manejo de
residuos sólidos en Popayán aplicando la
metodología Arrow-Bio.
2 Justificación
Actualmente en la ciudad de Popayán, Cauca
existen “270.000 habitantes aproximadamente”
(Popayán A., 2016) en su área urbana, población
que “genera 76.027,37 Toneladas de residuos
sólidos urbanos” (Popayán A. M., 2015), a los
cuales no se les clasifica en la fuente. Dichos
residuos son recolectados y llevados al relleno
sanitario “el ojito”.
Así mismo la capital del departamento del Cauca
se evidencia:
- Ausencia de políticas y estrategias por parte
de la industria privada en cuanto al manejo y
disposición final de residuos generados por
consumo de sus productos.
- Ausencia de políticas y estrategias del
gobierno para orientar el manejo de los
residuos sólidos urbanos en la población.
- Poca inversión económica en investigación
de nuevos procesos que permitan el
tratamiento de residuos sólidos urbanos, que
generen alternativas que permitan producción
de energía renovable.

2. Teniendo en cuenta que los residuos urbanos se
catalogan como un foco de producción de energía
renovable y revisando el proceso de tratamiento de
este tipo de residuos llamado Arrow-Bio, se
proyecta hacer un análisis comparativo del costo
beneficio de este tipo de tratamiento implementado
en la ciudad Popayán.
3 Objetivos
3.1 Objetivo general
Analizar la implementación del Sistema de
Tratamiento de Residuos Urbanos Arrow-Bio
en la ciudad de Popayán.
3.2 Objetivos específicos
- Realizar un análisis comparativo técnico y
financiero de costo–beneficio del tratamiento
de residuos sólidos urbanos – Arrow-Bio Vs el
uso de relleno sanitario en la ciudad de
Popayán.
- Analizar la reducción de emisiones de los
principales gases contaminantes que
incrementan el efecto invernadero.
- Generar nuevas expectativas en cuanto al
manejo de residuos sólidos, referente a la
producción de energía renovable con el método
de manejo de residuos sólidos urbanos –
Arrow-Bio, en la población de Popayán.
4 Hipótesis
El estudio sobre la aplicación del método de
tratamiento de residuos sólidos Arrow-Bio en la
Ciudad de Popayán generará beneficios
considerables en cuanto al tema económico, social
y ambiental.
5 Estado del arte sobre el tema
La Agencia de Protección Ambiental de los
EE.UU. (EPA) considera los residuos sólidos
urbanos, como una fuente de energía renovable, ya
que si no se les da un uso secundario a los mismos
(como ser el aprovechamiento energético), estos
serán enviados a rellenos sanitarios
(desaprovechando su poder energético). Por otro
lado el departamento de energía de los EE.UU
incluye los residuos sólidos urbanos como una
fuente renovable de energía siempre que el
contenido calórico del combustible provenga
principalmente de materiales biológicos
(Moratorio & Rocco, 2011); (Cheng & Hu, 2010),
Tomado de (Moratorio , Rocco, & Castelli, 2012).
La Comisión Europea para el Medio Ambiente
plantea una jerarquía en cuanto a la gestión de
residuos. En primera instancia busca reducir la
generación de residuos sólidos en la fuente. Una
vez se generen los residuos, las comunidades
deben tratar de reciclar la mayor cantidad de
materiales posible. Solo cuando los materiales no
puedan ser reciclados, ya sea porque la población
no los clasifica en su hogar (clasificación en la
fuente) o porque no existe un uso secundario para
estos materiales, se considera como mejor opción
alguna estrategia de recuperación de los residuos
y, como opción menos deseada, la disposición
final en vertederos. Ibid.
De igual manera el manejo de residuos sólidos ha
trascendido de esquemas de disposición final en
relleno sanitario hacia sistemas integrados de
gestión donde los residuos se consideran como un
recurso aprovechable (Dong, y otros, 2014);
(Laurent, y otros, 2014) que aparte de contemplar
aspectos técnicos, también deben garantizar la
sostenibilidad de tales sistemas a lo largo del
tiempo (Zurbrugg, Gfrerer, Ashadi, Brenner, &
Kuper, 2012), tomado de (Ramírez Vargas,
Paredes, & Guerrero, 2014).
La empresa israelí ArrowEcology desarrolló una
solución integrada de vanguardia para el
tratamiento de los desechos municipales sólidos,
llamada Arrow-Bio. Esta tecnología, que no
requiere de clasificación previa de los residuos,
utiliza al agua como elemento principal de
separación y recobra el 90% de los materiales
recuperables, además de reutilizar el agua
implicada en el proceso, siendo éste el resultado de
un proceso de investigación y desarrollo
continuados, iniciado en el año 1993, y que dio su
primer fruto operativo en el año 2002 (Planta de
Tel-Aviv) que tiene su continuación en la Planta
que se está construyendo en Sidney (Australia),
como adjudicatario de un Concurso Público
internacional donde se presentaron las tecnologías
más conocidas del mundo. Este tratamiento de
residuos sólidos urbanos, es un proceso anaerobio,
que no tan sólo permite la obtención energía, y
compost, sino que permite, también, la separación
previa de los materiales, su recuperación y su
reciclado, logrando la reducción drástica de
materia orgánica a los vertederos, recuperación y
reciclaje y conversión energética (América, 2016).
En Israel y Australia, se han desarrollado sistemas
híbridos de digestión anaeróbica, que combinan la
eficiencia de la digestión de las aguas residuales
con el contenido energético de una mezcla de
residuos sólidos. El proceso Arrow-Bio está
diseñado para tratar más de 70.000 toneladas de
RSM mezclados por año y produce biogás con una
concentración del 75% de metano. La primera
planta de Arrow-Bio está en funcionamiento en las
afueras de Tel Aviv en el parque Hiriya desde el
2

3. año 2003. Una segunda planta de Arrow-Bio está
en construcción en el relleno sanitario Jack’s
Gulley, próximo a la ciudad de Sydney, que
procesará 90.000 toneladas por año de RSM y
generará más de 2Mw de electricidad proveniente
de biogás (Marshall, 2007).
Foto 1. Vista desde el Acceso Principal – Arrow-
Bio en Tel Aviv
Fuente: (Guiñerman, s.f.)
Foto 2. Sala de control - Arrow- Bio en Tel Aviv
Fuente: (Guiñerman, s.f.)
Foto 3. Proceso- Arrow- Bio en Tel Aviv
Fuente: (Guiñerman, s.f.)
En América se cuenta con una planta Arrow-Bio
en México.
5.1 Tratamiento de residuos sólidos
urbanos – Arrow-Bio
ArrowBio es una solución integrada para el
tratamiento de residuos sólidos urbanos. Las
instalaciones y procesos ArrowBio proporcionan
proceso de separación y preparación
hidromecánica, la recuperación es del 70% -90%
de materiales recuperables y la producción de alta
metano (CH4) de biogás de contenido para varios
usos de la energía verde. (ArrowBio, 2016).
Los diferentes subproductos tales como plásticos,
cartón, madera y metales son adecuados para su
reciclaje, y algunos de ellos también para el
tratamiento de RDF (combustible sólido
recuperado). Al final del proceso anaeróbico, los
restos orgánicos se usan para mejorar suelos para
la agricultura, y también para sistemas de bio-
secado. Los subproductos tales como diversos
plásticos, cartón, madera y metales son adecuados
para su reciclaje, y algunos de ellos también para
el tratamiento de RDF (combustible sólido
recuperado) Ibid.
El proceso Arrow-Bio es una solución integrada
que recibe los residuos sólidos municipales (ya sea
pre-clasificados o sin clasificar) como entrada,
eliminando la necesidad de separación previa o
clasificación de los residuos mezclados. Estos
desechos son entregados por camiones y vertidos
en un pozo, donde serán manejados, para que se
puedan retirar los artículos voluminosos y se abran
las bolsas de residuos (ArrowBio, 2009).
Figura 1. Funcionamiento de Arrow-Bio
A continuación, se describen los principios básicos
del tratamiento de residuos sólidos urbanos
Arrowbio, de acuerdo con la Figura 1:
Etapa preliminar:
La etapa preliminar de preparación y separación de
residuos secos se basa en el principio de que la
mayor parte de los materiales orgánicos
biodegradables son más pequeños, por lo que
pueden separarse con los líquidos del residuo por
un trommel. Los elementos más grandes pasarán, y
contienen más cartón, papel y plásticos, que se
pueden separar manualmente y están más
relacionados con el volumen que con el peso.
La etapa preliminar de preparación y separación de
residuos a base de líquidos se basa en el principio
de que los materiales inorgánicos, tales como
metales y vidrio, tienen un peso específico mayor
que el agua, mientras que los plásticos y la materia
orgánica biodegradable tienen un peso específico

4. igual o Menos que el agua. Los materiales más
grandes entrarán en la cuba primaria, mientras que
los materiales más pequeños irán a la cuba
secundaria.
Tratamiento de Materiales Inorgánicos:
Los componentes pesados que se hundieron hasta
el fondo y se separaron posteriormente de la
corriente orgánica incluyen metales ferrosos,
metales no ferrosos, vidrio y otros materiales
inertes.
Estos materiales viajan por una línea de
procesamiento, donde están separados por una
serie de métodos, incluyendo una fuerza
magnética, una corriente de Foucault y medios
manuales. Los materiales restantes son devueltos
al tanque de disolución y proceden al proceso de
materiales ligeros.
Tratamiento del material orgánico:
Los residuos orgánicos ligeros, ya separados de los
componentes pesados, son transportados a través
de un transportador en un trasmallo, donde los
flujos de agua fuerte lavan los materiales y entran
en una pantalla rugosa donde los elementos más
pequeños pasan a través de los agujeros a una
unidad de hidrocromoción. Los artículos grandes
se dirigen a un transportador de clasificación,
donde el PET y el HDPE se eliminan
manualmente, los metales se toman con un imán y
el plástico de la película se expulsa usando un
tamiz de aire. El resto de los materiales entran en
una trituradora áspera y luego a la hidro-
trituradora.
El material biodegradable entra en los sistemas de
filtración. En este caso, las contaminaciones
residuales se filtran y el grano, la arena, el vidrio
roto y los elementos metálicos pequeños se
tamizan utilizando una cuba de sedimentación. Los
elementos más grandes pasan a través de un tamiz
de aire secundario y luego regresan para un
segundo ciclo en el sistema, o para ser vertidos. La
solución acuosa orgánica rica en energía restante,
se envía a los reactores biológicos para producir
fertilizante, agua y biogás.
Los Reactores Biológicos:
En la sección de reactores biológicos el fluido
experimenta otros dos procesos, los cuales son
orquestados por microorganismos naturales.
En el primer tanque biorreactor, la fermentación
acidogénica transforma el material orgánico
complejo en ácidos orgánicos y ácidos grasos más
simples. Esta materia orgánica rica en ácido se
calienta entonces a 36-40 grados centígrados y se
transporta al reactor de fermentación metanogénica
para la degradación anaerobia de los materiales
orgánicos y la generación de fertilizantes limpios,
agua y biogás.
El Biogás se utiliza para necesidades energéticas y
para calentar el tanque Methanogenic.
Salida:
El proceso de digestión anaeróbica genera
fertilizantes, agua y biogás que contienen hasta un
75% de metano puro.
El biogás se almacena en tanques inflables. Se
puede vender como energía verde limpia para el
transporte y plantas de energía - una alternativa
sustancialmente menos contaminante a los
combustibles fósiles.
Figura 2. Proceso de tratamiento de residuos
urbanos - Arrowbio
6 Metodología
En la Figura 1, se presenta el diagrama de la
metodología que se plantea utilizar durante el
desarrollo el análisis de la propuesta de manejo de
residuos sólidos en Popayán aplicando la
metodología Arrow-Bio.
4

5. Figura 3. Metodología del proyecto de
investigación
7 Recomendaciones
- Revisar el proceso teniendo en cuenta el
material a granel (arena) que pueda interrumpir
el proceso generando pérdidas económicas por
daños a maquinaria y pérdidas en el proceso de
reciclaje.
- El proceso se debe implementar en la ciudad de
Popayán acompañado de técnicas de educación
relacionadas con el consumo y reciclaje de
gran impacto, tanto para adultos como para
niños.
- Organizar los recicladores informales de
manera que se coordine el sistema de
recolección de material reciclable.
- Apoyar los estilos de reciclaje mediante
reducción de impuestos en las tarifas de aseo.
- Arrow-Bio es la solución verde más viable para
el país, y comenzar a trabajar en alianzas a
nivel internacional para el fortalecimiento y
potenciación para dar a conocer esta importante
técnica para implementarla y disminuir la
cantidad de residuos sólidos generados.
- Aunque no está clara la información específica
a cerca de su desempeño, se considera que
debe ser muy eficiente en el uso del agua,
porque aunque la tecnología plantea su
tratamiento, el requerimiento de agua en su
proceso puede representar una condición
negativa de esta propuesta.
- La mayor debilidad para la implementación del
sistema puede ser la inversión inicial y los
costos de operación del sistema.
8 Resultados esperados
- Producir energía verde (metano) para utilizar
en las plantas de energía de transporte
municipal en Popayán y corregimientos
cercanos con menor contaminación.
- A través de la construcción de las instalaciones
generar empleo y de ésta manera mejorar la
calidad de vida de sus trabajadores.
- Recupera más del 80 al 90% de materiales
reciclables (metales, plásticos, cartón, papel,
vidrio y más).
- Emisión cero, sin olor molestia u otra
contaminación de aire, agua y tierra, evitando
el daño en la salud de los habitantes cercanos a
la zona aledaña de los rellenos sanitarios,
contaminación de agua y suelos.
- Se espera que para Popayán ésta tecnología sea
más rentable que el manejo de residuos sólidos
que actualmente ejecuta (Relleno sanitario).
- Generar programas de producción de alimentos
ecológica utilizando el compost limpio y
estabilizado (fertilizante) y agua a altos
estándares que se produce durante el proceso
Arrow-Bio en Popayán y Municipios cercanos.
- Que sea un proceso que permita satisfacer la
necesidad del buen manejo y eso de los
residuos sólidos urbanos de Popayán y de otros
municipios cercanos.
- Recuperar el material reciclable de manera
inodora, rentable y ecológico de los residuos
generados en la ciudad de Popayán y en las
zonas aledañas.
- En términos de la operación del sistema
Arrow-Bio, (Guiñerman, s.f.) en el diseño de
una planta bajo la concepción de la tecnología
Arrow-Bio en Chile, estima que una planta con
capacidad para procesar 200 Mg/día (ente 10 y
15 Mg/hora), con una inversión de U$ 16

6. millones y un costo de operación de U$ 890
mil/año, trabajando diariamente, puede generar
al año 14.8 millones Kwh 24,000 Mg de
fertilizantes, 10,900 Mg entre metal, plástico y
vidrios y entre 35 y 40 Mg de residuos/día. En
este trabajo se estima una ganancia anual de U$
900 mil. Se espera que en Popayán se obtengan
tan buenos como los ocurridos en Chile.
- Finalmente se considere que Arrow-Bio es una
alternativa eficiente. El hecho de agrupar en
una sola planta todos los tratamientos y no
requerir de separación en la fuente, convierte
esta tecnología en mecanismo muy práctico.
Puede hacerse más eficiente con prácticas
sencillas de separación en la fuente, como por
ejemplo trabajando con dos fracciones:
Reciclables, en los que se agruparían los
materiales que se vienen manejando en varias
ciudades (papel, cartón, vidrios y metales), y el
resto de ordinarios, que serías los que se
recolectarían y transportarían hasta la planta
con el sistema Arrow-Bio.
Bibliografía y Referencias
America, A. L. (29 de 08 de 2016). EL PROCESO
ARROWBIO EN EL CONTEXTO.
Obtenido de
http://www.arrowlatinamerica.com/sp/arc
hivos/tecnologia_de_arrowbio.pdf
Arrowbio. (2009). Municipal Solid Waste
Treatment Facilities. Obtenido de
http://www.arrowbio.com/technology/
ArrowBio. (28 de 08 de 2016). ArrowBio.
Obtenido de http://www.arrowbio.com/
Cheng , H., & Hu, Y. (2010). Municipal Solid
Waste (MSW) as a renovable source of
energy: Current and future practices in
China. Bioresource Technology, 3816-
3824.
Dong, J., Chi, J., Zou, D., Fu, C., Huang, Q., & Ni,
M. (2014). Energy-environment-economy
assessment of waste management systems
from a life cycle prespective: Model
development anda case study. Apllied
Energy 114, 400-408.
Guiñerman, I. (s.f.). Planta de Clasificación y
Tratamiento de RSU (Residuos Sólidos
Urbanos). Obtenido de
http://www.tesis.uchile.cl/tesis/uchile/200
6/guinerman_i/sources/guinerman_i.pdf
Laurent, A., Clavreul, J., Bernstand, A., BAkas, I.,
Niero , M., Gentil, E., . . . Hauschild, M.
(2014). Review of LCA studies of solid
waste management systems - Part II:
Methodological guidance for a better
practice. Waste Management, 589-606.
Manizales, U. d. (29 de 08 de 2016). Universidad
de Manizales. Obtenido de
http://umanizales.edu.co/?
u_course=maestria-en-desarrollo-
sostenible-y-medio-ambiente-virtual
Marmolejo , L., Torres, P., Oviedo, E., Bedoya,
D., Amezquita , C., Klinger, R., . . . Diaz,
L. (2009). Flujo de residuos. Elemento
base para la sostenibilidad del
aprovechamiento de residuos solidos
municipales. Ingeniería y Competitividad
11, 79-93.
Marshall, A. (2007). Obtenido de
file:///C:/Users/Personal/Downloads/La
%20bioenergia%20proveniente%20de
%20los%20residuos%20como%20fuente
%20de%20energia.pdf
Moratorio , D., & Rocco, I. (2011). Tesis de
grado, Proyecto para la conversión de
residuos en energía. Montevideo:
Universidad de Montevideo.
Moratorio , D., Rocco, I., & Castelli, M. (2012).
Conversión de residuos sólidos urbanos
en energía . Memoria de Trabajos de
Difusión Científica y Técnica, num 10,
115,116.
Oviedo O. , E., Marmolejo R., L., & Torrez L., P.
(2011). Intervenciones priorizadas en
plantas de manejo de residuos sólidos
mediante la aplicación de análisis
estructural. Ing. Univ. , 125-144.
Popayán, A. (28 de 08 de 2016). Alcaldía
Municipal de Popayán. Obtenido de
http://popayan.gov.co/ciudadanos/popaya
n/nuestra-geografia
Popayán, A. M. (Septiembre de 2015).
ACTUALIZACIÓN DEL PLAN DE
GESTIÓN INTEGRAL DE RESIDUOS
SOLIDOS - PGIRS. Documento de
gestión. Popayán, Colombia.
Ramírez Vargas, C. A., Paredes, D., & Guerrero, J.
(2014). Sostenibilidad financiera y
económica de plantas de manejo de
residuos sólidos urbanos en Colombia.
Ingeniería y Competitividad, 65-77.
USROASTERIE.COM. (2016). Las desventajas
de la tecnología de ArrowBio. Obtenido
de http://www.usroasterie.com/las-
6

7. desventajas-de-la-tecnologia-de-
arrowbio.html
Victoria , F., Marmolejo , L., & Torres, P. (2012).
Alternativas para fortalecer la
valorización de materiales reciclables en
plantas de manejo de residuos sólidos en
pequeños municipios. Ciencia e
ingeniería neogradania 22, 59-73.
Zurbrugg, C., Gfrerer, M., Ashadi, H., Brenner,
W., & Kuper, D. (2012). Determinants of
sustainability in solid waste management.
The Gianyar Waste Recovery Project in
Indonesia. Waste Management, 212-2013.