Aprovechamiento de RSOD en producción de biogas, por medio de digestión anaeróbica (DA)

1. Módulo Manejo Integrado de Residuos Sólidos – Cohorte XVII – Grupo 01
Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente
Universidad de Manizales
Trabajo colaborativo: Gestión especializada de residuos sólidos. Soluciones
sostenibles e innovadoras
Momento Individual
Análisis de la alternativa de aprovechamiento de los residuos sólidos
orgánicos domiciliarios a través de digestores anaeróbicos
Maestrante:
Juan Carlos Santiago Jácome
Introducción
Los residuos sólidos orgánicos (RSO) constituyen la mayor proporción de los
residuos generados a nivel urbano. En términos de la producción mundial, el
Banco Mundial reporta una tasa de generación total de residuos sólidos de 1,300
millones de Mg por año, y se estima que la proporción de residuos sólidos
orgánicos es del 46%. Los residuos sólidos domiciliarios (RSD) representan a su
vez la mayor proporción de los residuos sólidos urbanos (RSU), en América Latina
y el Caribe, de acuerdo con la OPS, el BID y la AISIS (2010), los RSD generados
pueden estar, en general, a entre el 67 y el 68% de los RSU.
Los RSO de origen domiciliario, están compuestos por materiales orgánicos de
diferente condición y en proporciones muy variadas, lo que constituye un
condicionante importante en términos de la tecnología a aplicar para su
procesamiento y aprovechamiento. Su manejo interno también está muy
relacionado con el aprovechamiento del resto de fracciones generadas a nivel
domiciliario y urbano.

2. Por su magnitud, su variabilidad y los diferentes impactos que genera en el
ambiente, el manejo de los RSO de origen domiciliario constituye un importante
desafío tecnológico para el desarrollo e implementación de PGIRS eficientes en
términos del aprovechamiento de los RS. En este ejercicio se plantea analizar la
posibilidad de implementar digestores anaeróbicos para el aprovechamiento en
producción de gas de los residuos sólidos orgánicos de origen domiciliarios.
Contextualización
El problema ambiental por la generación de residuos sólidos orgánicos
De acuerdo con el Banco Mundial (2012)1
la tasa de generación total de residuos
sólidos alcanzaba, para la primera década de este siglo, la cifra de 1,300 millones
de Mg por año, equivalente a una producción per cápita de 1.3 Kg/día. La misma
fuente estimaba que la proporción global de residuos sólidos orgánicos a nivel
mundial era del 46%, con importantes diferencias entre países no desarrollados,
en los que alcanzaban 64% y los países desarrollados en los que esta proporción
se ubica alrededor de 28%, siendo los países en desarrollo (mediano ingreso en
sus subniveles bajo y alto) los más importantes generadores en términos totales,
en estos la proporción de RSO es de entre el 50 y 55 %.
Otro aspecto importante son las proyecciones de crecimiento en la generación de
RSD. El Banco Mundial (2012) prevé que la producción total mundial de RSU
alcance en el 2015, la tasa de 2,200 millones de Mg/año, fenómeno relacionado
con el crecimiento poblacional, la mejora de los ingresos en países en desarrollo y
la concentración de población en las ciudades; de acuerdo con la OPS, el BID y la
AISIS (2010), a nivel mundial se espera que la población urbana hacia el 2050
represente cerca del 70% de la población total y En América latina y el Caribe
(ALC) sea cerca del 90% para ese mismo año.
1
Publicación del Banco Mundial: Hoornweg Daniel and Bhada-Tata Perinaz. 2012. What a waste. A glogal
review of Solid Waste Management.

3. En Colombia, de acuerdo con la Superintendencia de Servicio Públicos
Domiciliarios [SSPD] (2015), citado en el documento COMPES 3874 (DNP, 2016),
se estima que en el año 2014 se produjeron, entre residuos sólidos urbanos y
rurales, 13.8 millones de Mg, equivalentes a 283 Kg por persona al año, y se
estima que hacia el 2030 se alcance una producción total de cerca de 19 millones
de Mg/año. El mismo documento resalta que en el país se tendrá en el 2035, 64
ciudades con más de 100 mil habitantes, en las que habitará el 83% de la
población lo que generará 5.1 millones de nuevos hogares que requerirán la
prestación de servicios públicos domiciliarios (SPD)
Los residuos sólidos domiciliarios (RSD) representan a su vez la mayor proporción
respecto de los residuos sólidos urbanos (RSU). En América Latina y el Caribe, de
acuerdo con la OPS, el BID y la AISIS (2010), los RSD corresponden, en general,
a entre el 67 y 68% de los RSU.
En relación con el aprovechamiento y disposición final de los RS en el país, de
acuerdo con la SSPD (2015), el 85 % los RS generados terminan en rellenos
sanitarios y solo un 3% va a plantas de aprovechamiento.
Figura 1. Disposición de RS en Colombia
Fuente: SSPD (2015), con base en información del SIU

4. Caracterización de la biomasa de los RSO de origen domiciliario
La fracción que se pretende analizar en el presente documento corresponde a la
fracción orgánica procedente de los residuos sólidos de origen doméstico, que se
identificaran aquí como residuos sólidos orgánicos domiciliarios (RSOD)
La biomasas de acuerdo con la definición manejada por la Unión Europea (UE),
(citada por Cerda, 2012) es «la fracción biodegradable de productos, deshechos y
residuos de la agricultura (incluyendo substancias vegetales y animales),
silvicultura e industrias relacionadas, así como la fracción biodegradable de los
residuos municipales e industriales». De acuerdo con Ábrego et al. (2014) puede
considerarse como la energía solar almacenada a través de la fotosíntesis y que
puede ser utilizada como materia prima para la producción de una amplia variedad
de productos.
La biomasa puede clasificarse de diferentes maneras de acuerdo con su
procedencia, su composición química y sus posibilidades de uso. Ábrego et al.
(2014) considerando la biomasa residual hace dos clasificaciones: Biomasa seca y
la biomasa húmeda, dentro de la biomasa seca consideran los residuos de la
actividad forestal, agrícola, de la industria de alimentos y de la transformación de
la madera. Los mismos autores, desde el punto de vista de la composición
química la clasifican como: Lignocelulósica, amilásica, azucarada y oleaginosa.
Cerda (2012) desde el punto de vista de la biomasa como fuente de energía
(Bioenergía), realiza la siguiente clasificación.
Tabla 1. Clasificación de la biomasa según sus posibilidades energéticas
Biomasa Uso Fuente
Sólida Térmico o eléctrico Materiales vegetales
Biogas
Térmico o eléctrico y
mecánico (transporte)
Metanización de residuos
orgánicos sólidos y líquidos
FORSU* Térmica (Incineración)
Residuos sólidos orgánicos
urbanos
Biocarburantes
Mecánica (combustible para
trasporte)
Combustibles líquidos de
origen biológico
Con base en información tomada de Cerda, 2012
* Fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos

5. Los RSOD son una fracción orgánica del total de los residuos sólidos orgánicos
generados a nivel urbano (FORSU)
Cuadro 1. Fracciones orgánicas componentes de la FORSU
FORSU
Áreas verdes: podas y cortes de césped
Comercial
Plazas de mercado
Restaurantes y comidas
Industria de alimentos
Domiciliarios (RSOD)
Construcción del autor
Desde el punto de vista de los materiales que componen los RSOD, se presenta,
principalmente, una mezcla de restos de vegetales sin procesar (frutas y
verduras), cascaras de huevos, pieles y otros tejidos de animales sin cocinar y
alimentos procesados (cocinados y con sal); que dificulta los procesos de
aprovechamiento con técnicas de compostaje.
La UAESP y la Universidad Nacional de Colombia (2016) definen los RSO como
los residuos naturales que se descomponen fácilmente en el ambiente. Entre
estos se encuentran: restos de residuos vegetales y alimenticios (cuncho de café),
papeles no aptos para reciclaje que no tengan tintas, pasto, hojarasca, estiércoles
de la cría de animales domésticos, residuos de cosechas, aserrines puros o con
mezclas de excretas animales, líquidos biodegradables, madera, y otros residuos
que puedan ser transformados fácilmente en materia orgánica. También proponen
que “para la implementación de cualquier sistema de aprovechamiento de
residuos orgánicos, estos deben dejar de ser considerados como ordinarios y ser
separados de otros residuos, tales como papel, cartón, vidrio, metal, huesos de
res y/o cerdo, pitillos, mezcladores, bolsas plásticas, colillas, pañales, papel
higiénico objetos cortopunzantes, residuos peligrosos, residuos de metales
pesados u otros materiales que limiten su potencial de aprovechamiento”

6. Posibilidad de aprovechamiento de RSOD a través digestores anaeróbicos
El tratamiento que comúnmente se viene haciendo de la FORSU, en general, ha
sido la disposición en rellenos sanitarios. Las tecnologías convencionales de
aprovechamiento han consistido en la incineración, el compostaje y el
lombricultivo, y en bajas proporciones digestión anaerobia para producción de gas
(aprovechamientos en rellenos sanitarios). Las nuevas alternativas de
aprovechamiento de los RSO se enfocan en la generación de energía eléctrica
(WtE: Waste to Energy)2
, producción de biocombustibles y productos químicos
para la industria. Dentro de esta tendencia mundial, se plantea revisar la
posibilidad que ha venido siendo estudiada en el país por varios autores, como en
este caso Pacheco (2016), sobre la producción de gas en digestores anaeróbicos.
En el proceso de digestión anaeróbica (DA) la materia orgánica compleja se
transforma en metano (CH4) y otros gases, donde la producción depende de la
calidad de la materia prima adicionada al sistema. Según algunos estudios, se ha
logrado establecer que en la materia de alta biodegradabilidad se pueden obtener
hasta 0.5 m3
de biogás por kg de masa, lo cual equivale a 70% en metano
(Guzmán, 2008, citado por Pacheco, 2016).
La propuesta consiste en tratar mediante digestores anaeróbicos los RSOD para
la producción de biogás. La propuesta considera integrada la separación en la
fuente a nivel doméstico, clasificando en tres fracciones.
Tabla 2. Fracciones para separación en la fuente de RS a nivel doméstico
Fracción Materiales
Orgánicos Residuos de alimentos procesados y sin procesar
Reciclables Plásticos, papel, cartón vidrios y metales
Otros Resto de residuos domésticos
La propuesta no considera incluir los materiales orgánicos procedentes de podas y
cortes de césped, de acuerdo a dos consideraciones: Una, la baja eficiencia de
estos materiales en términos de producción de metano, Bolaños y Rodríguez
2
Como lo describe la EIA (US. Energy Information Administration) que se puede ver en:
https://www.eia.gov/energyexplained/?page=biomass_waste_to_energy

7. (2015) determinaron una producción máxima de metano de 0.33 m3
/ Kg de
sustrato para material de poda, comparado con 0.71 m3
de CH4 / Kg de sustrato
cuando se empleó restos de frutas y verduras. También debido a que la
posibilidad de colectar de forma concentrada estos materiales y los residuos
orgánicos de plazas de mercado, facilitarían su empleo en procesos de
aprovechamiento con compostaje, que constituye la metodología más económica
de procesamiento de estos residuos orgánicos.
Figura 2. Relación del costo de tratamiento de una tonelada bajo diversas
tecnologías
Tomado del Documento COMPES 3874 (DNP, 2016). Para el tratamiento de 30,000 Mg/mes
Consideraciones especiales de implementación de la propuesta
La propuesta puede considerarse una alternativa eficiente y pertinente por varias
razones.
La digestión anaerobia de materia orgánica es bastante benéfica para el ambiente
por dos cuestiones. Primero, retiene el metano en el proceso la descomposición
en ambientes controlados, es decir, se controlan los dañinos gases de efecto
invernadero que ingresan a la atmosfera. Segundo, la energía que se obtiene del
biogás desplazará el uso de combustibles fósiles (Ward, et al. 2008, citado por
Pacheco, 2016).

8. Además de permitir el aprovechamiento energético de los RSOD, esta propuesta
incentiva la cultura de separación en la fuente a nivel doméstico, lo que se
realizaría con un esquema de clasificación sencillo de sólo tres fracciones.
Definir una alternativa eficiente, y viable para la separación y tratamiento de estos
residuos, contribuye a potencializar el aprovechamiento de gran parte del resto de
fracciones generadas a nivel doméstico (BIPRO/CIR, 2015).
Bibliografía
Ábrego J., Arauzo J., Bimbela F., Gonzalo A. y Sánchez L. 2014. Introducción a
las tecnologías de aprovechamiento de biomasa. Universidad de Zaragoza
BIPRO/CIR. 2015. Assessment of separate collection schemes in the 28 capitals of
the EU. Final report, November 2015. Brussels
Cerdá Emilio (2012) Energía obtenida a partir de biomasa. Universidad
Complutense de Madrid
Departamento Nacional de Planeación – DNP. 2016. Política Nacional para la
Gestión Integral de Residuos Sólidos. Bogotá D.C.
Hoornweg Daniel and Bhada-Tata Perinaz. 2012. What a waste. A Global Review
of Solid Waste Management. The World Bank, Urban Development Series,
Knowledge Papers. March 2012. No. 15
Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación – ICONTEC. 2009.
Gestión ambiental. Residuos Sólidos. Guía para la separación en la fuente. Guía
Técnica Colombiana GTC 24. Tercera actualización.
Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación – ICONTEC. 2006. Guía
para el aprovechamiento de residuos sólidos orgánicos no peligrosos Guía
Técnica Colombiana GTC 53-7. Primera actualización.
Organización Panamericana de la Salud - OPS, Asociación Interamericana de
Ingeniería Sanitaria y Ambiental - AIDIS y Banco Interamericano de Desarrollo -
BID. 2011. Informe de la Evaluación Regional del Manejo de Residuos Sólidos
Urbanos en ALC 2010

9. Pacheco G. Sebastián I. 2016. Construcción y evaluación de un digestor
anaerobio para la producción de biogás a partir de residuos de alimentos y poda a
escala banco. Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Ingeniería y
Arquitectura, Departamento de Ingeniería Química. Manizales, Colombia
Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios – SSPD. 2015. Disposición
final de Residuos Sólidos. Informe Nacional 2015. Bogotá D.C.
Unidad Administrativa Especial de Servicios Públicos – UAESP y Universidad
Nacional de Colombia. 2016. Guía Técnica para el aprovechamiento de residuos
orgánicos a través de metodologías de compostaje y lombricultura. Alcaldía Mayor
de Bogotá. Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá, Facultad de Ciencias
Agrarias.