Tratamiento de los desechos organicos

2. Desechos Municipales - Definición
También llamados residuos urbanos, son los desperdicios generados en:
• Casas habitación
• Comercios, establecimientos, industrias ligeras, edificios de oficinas, escuelas,
hospitales y edificios de gobierno asentados en la misma demarcación
• Mantenimiento y limpieza de vías y espacios públicos
Son tanto sólidos como semisólidos
• Materia biodegradable
• Materiales reciclables
• Materia inerte
• Residuos compuestos
• Residuos domésticos peligrosos y tóxicos
Se recolectan
• Vía tradicional → Servicio de Limpia delegacional, municipal: Camiones
• Fracciones → Servicio de Limpia delegacional, municipal, empresas privadas
Camiones acondicionados, depósitos diferenciados

3. Desechos Municipales
Generación Mundial per cápita (2000)

4. Desechos Municipales – Generación Nacional
Por entidad federativa (miles de toneladas)

5. Desechos Municipales – Nacional
Generación, recolección y disposición final (miles de toneladas)
(c) Acción de confinar permanentemente residuos en sitios e instalaciones cuyas características permitan prevenir su
liberación al ambiente y las consecuentes afectaciones a la salud de la población y a los ecosistemas y sus
elementos.
(d) Se refiere al depósito permanente de los residuos en condiciones adecuadas para evitar daños a los ecosistemas o
en tiraderos a cielo abierto con impactos negativos en la salud y al medio ambiente.
(e) Son sitios que cuentan parcialmente con aplicación y vigilancia de las medidas necesarias para el cumplimiento de
las disposiciones establecidas.
(f) Lugar para la disposición final de los residuos sólidos que no cuenta con la infraestructura propia de un relleno
sanitario, pero donde se dan las condiciones mínimas para la compactación y cobertura diaria de los residuos.
(g) Se refiere a la basura generada no recolectada dispuesta por las diferentes fuentes de generación en tiraderos
clandestinos, lotes baldíos o es quemada en los traspatios.

6. Desechos Municipales – Generación Nacional (miles de toneladas)
Composición relativa de los DM en MX
(2009)
Residuos de comida, jardín y otros
materiales orgánicos similares = 52.42%
Papel, cartón y otros productos = 13.83%
Plásticos, vidrios y metales = 20.20%
Otros desechos = 13.55%
Poder calorífico de los DM
Oscila entre 4.2 hasta 21.2 MJ/kg
dependiendo del contenido de
humedad

7. Desechos Municipales - Aprovechamiento
Fracción inorgánica
Plásticos
Vidrios
Metales*
Papel
Cartón
Otros
Reutilización
Reciclaje
Fracción Orgánica
Restos de comida
Residuos de
jardinería
Materiales
similares
Biogás
Procesos
bioquímicos
Incineración
Bio-hidrógeno
Fermentación
Oscura
Foto
fermentación
Tratamiento
térmico
Pirólisis
Gasificación
Ahorra más energía dado
que evita la fabricación

8. Aprovechamiento - Incineración
-Proceso en el que los DM son expuestos a una oxidación térmica controlada en un
ambiente rico en oxígeno
-Los incineradores son hornos o cámaras refractarias en las que se queman los DM
(800 – 1000°C)
-Los objetivos de la incineración de DM son:
• Reducción de volumen (-90%)
• Destrucción de constituyentes peligrosos
• Desinfección y reutilización
• Recuperación de energía
La incineración produce:
 CO2
 SOx
 NOx
 Compuestos orgánicos persistentes
 Cenizas volátiles
 Residuos sin quemar

9. Aprovechamiento - Incineración
Esquema básico de un incinerador basura-a-energía
Proceso “energy-to-waste”

10. Aprovechamiento - Incineración
-Incinerador con recuperación de energía
estándar, en promedio el 35% del valor
calorífico del residuo
La incineración requiere de una corriente de
residuos con alto valor calorífico:
 Plásticos
 Madera, papel, cartón
Los incineradores con recuperación de energía
consumen más energía de la que capturan:
 El valor calorífico de la mayoría de los
artículos es una pequeña fracción de
la energía que tienen incorporada
Mediante la incineración de
los DM se pueden
generar:
 250 kWh/t - Sin
tratamiento previo en
plantas “Mass Burn” -
control rudimentario de
emisiones; grandes
cámaras de combustión,
baja intensidad de
combustión
 750 kWh/t - Secada y
clasificada en sistemas
de “lecho fluidizado” –
reducción de tamaño;
separación de materiales
inertes; densificación

11. Aprovechamiento - Incineración
Alrededor de 750 plantas de incineración de DM en todo el mundo
 EE.UU.A - En la década de los 80’s se dio un auge en la instalación de incineradores;
para finales de los 90’s, la industria de la incineración se encontraba virtualmente
extinta
 Japón – Más emplea incineradores de residuos. Las corporaciones y el gobierno
japonés están todavía basados en una fuerte inversión en la industria de la
incineración
• Otros países: Dinamarca, Suecia, Suiza, Holanda, Francia, Alemania
Los incineradores más avanzados tecnológicamente son sumamente caros
 Desde USD$ 500 millones hasta USD$ 800 millones (cifras del 2005)
 Equipamiento para controlar contaminantes
 Costos de operación de los incineradores
El mercado de incineración con recuperación de energía se ha contraído en el mundo:
 Políticas tributarias que ya no favorece las inversiones en esta tecnología
 Las reglamentaciones sobre energía y medioambiente
 Problemas para el transporte de los residuos
 Aumento de las protestas ciudadanas

12. Aprovechamiento - Pirólisis
Descomposición termo-químico de
los residuos
 Elevadas temperaturas (400 –
800°C)
 Sin oxígeno, de modo que
 No hay combustión directa
El calor requerido es proporcionado
por
 Combustibles tradicionales
 Electricidad – plasma de alta
temperatura (arco de plasma)
Productos.-
 Fracción orgánica combustible
H2 – CO- CH4 - CO2
 Fracción inorgánica
Ceniza inerte (coque de
pirólisis)
En teoría, se evita la formación de
sustancias tóxicas (dioxinas,
furanos) NOx, SOx y otros gases
Transformación de un sólido o líquido en
una mezcla de gases combustibles
 Oxidación parcial
 Temperaturas altas (500 – 1,000°C)
Productos gaseosos.-
 H2 *
 CO*
 CH4 *
 CO2
 H2O
 N2
 Hidrocarburos superiores
* Generación de vapor, turbinas de ciclo
combinado, motores de combustión
interna, celdas de combustible
Comburente.-
 Aire - Gas pobre
CO+H2+N2 PC< 25% GN
 Oxígeno - Gas de síntesis
CO+H2+CH4 PC 25-40% GN
Aprovechamiento - Gasificación

13. Aprovechamiento
Pirólisis
Aprovechamiento
Gasificación

14. Aprovechamiento - Biogás
Ocurre en forma
espontánea en la
naturaleza por la
acción de ciertas
bacterias
• Gas de loa
pantanos
• Gas de los
yacimientos
petrolíferos
• Gas producido en
el tracto digestivo
de animales
Bacterias
Metanogénicas
¡Biogá
s
¡UPPS!
Fermentación
anaerobia

15. Aprovechamiento - Biogás
Diagrama de flujo de la producción de biogás
Composición típica del biogás empleando DM como substrato

16. Aprovechamiento - Biogás
Composición típica
Potencial estimado de producción de metano
a partir de FORSM
Digestor → 80 – 200 m3
/Ton-FORSM
Composición del biogás:
CH4 55 – 75 vol%
CO2 25 – 45 vol%
Vertedero → 0.2 m3
CH4/kg-DM
Composición del biogás
CH4 50 vol%
CO2 45 vol%
N2 3 vol%
O2 1 vol%
Otros 1 vol%
PCS 22-30 MJ/Nm3
CH4 50-70%
CO2 30-50%
H2
O Saturado
H2 0-2%
H2
S 0-8%
NH3 Trazas
CO 0-1%
N2 0-1%
O2 0-1%
Otros Trazas
Potenciales de producción

17. Aprovechamiento - Biogás
Usos
• Puede ser utilizado en cualquier equipo comercial diseñado para
uso con gas natural
• Conectados a equipos que brindan como productos finales: calor,
electricidad y un efluente sólido para usarse como fertilizante
Cronología
• 1776 – Se detecta la formación de un gas combustible sobre pantanos,
lagos y aguas estancadas
• 1859 – Construcción de la primera instalación de biogás a escala real
• 1890 – Gran fosa séptica, en RU, de la cual se extraía biogás para
alimentar la red de alumbrado público
• 1939 – Durante la Segunda Guerra Mundial granjeros onstruyen
digestores para alimentar tractores y generar electricidad
Los países generadores de tecnología más importantes en la actualidad
son: China, India, Holanda, Francia, Gran Bretaña, Suiza, Italia, EE.UU.A.,
Filipinas y Alemania

18. Aprovechamiento - Biogás
• Proyecto de energía renovable que utiliza como combustible el biogás que se forma en un
relleno sanitario ubicado en el Municipio de Salinas Victoria, Nuevo León
• La composición del biogás es de aproximadamente 50% metano y 50% CO2
• Red de captación de biogás en un área del relleno sanitario equivalente a 80 has
• La capacidad neta actual de la planta es de 12 MW. Se generaran cerca de 50,000 MWh por
año para abastecer el 80% del alumbrado público de Monterrey
• La energía eléctrica que se genera durante la noche es destinada al alumbrado público de 7
municipios del estado. Durante el día, la energía es suministrada al Sistema de Transporte
Colectivo Metrorrey
• Se dejan de consumir el equivalente a cerca de 1 millón de toneladas métricas de carbón

19. Aprovechamiento – Bio-Hidrógeno
 Participan
microorganismos
como bacterias
(fermentación
oscura) y algas
(foto-fermentación)
 En la naturaleza, los
organismos
consumidores de H2
coexisten con los
organismos
productores de H2
 Bacterias
extremadamente
termofílicas (>70
°C) presentan el
mayor rendimiento
de producción
Fermentación Oscura
Foto-fermentación
Fermentación
anaerobia

20. Aprovechamiento – Bio-HidrógenoDiagramadeflujodelaproducción
de
Bio-Hidrógeno

21. Aprovechamiento – Bio-Hidrógeno
Tasas de producción de bio-H2 a partir de FORSM
• Fermentación Oscura
Cultivo mixto → 150 mL-H2/g-FORSM
Composición del biogás: 60 vol% H2
30 vol% CO2
Foto-fermentación
Ácidos orgánicos → 1.1 – 2.8 mol-H2/mol-substrato
Composición del biogás: 80 - 90 vol% H2
10 - 20 vol% CO2
Usos del Bio-Hidrógeno
PC: 140.4 MJ/kg-H2 Densidad (@ 21.1 °C y 1 atm): 0.083 kg/m3
Generación de energía → celdas de combustible, turbinas de gas,
motor de combustión interna, calentamiento
Aplicaciones industriales → fertilizantes, refinación de petróleo,
metalurgia
Combustible → vehículos, cohetes aeroespaciales

22. Aprovechamiento – Bio-Hidrógeno
Planta de Bio-H2 para el abastecimiento del ECOVIA – C.U.
• ECOVIA es un automóvil híbrido que
funciona con baterías y celdas de
combustible
• Inicialmente, la planta será capaz de
procesar hasta 1 ton. de residuos
orgánicos generados en cafeterías y
comedores de C.U.
• Se estima que en C.U. se generan
poco más de 46 Ton diarias de
residuos orgánicos
• Si se aprovechan oportunamente
estos desechos, se evitaría la emisión
de más de 9,200 m3
-CH4 equivalentes
a 132 Ton métricas de CO2

23. Tratamiento térmico de los DM – Impacto ambiental
-Genera químicos sintéticos denominados Compuestos Orgánicos
Persistentes
DIOXINAS Y FURANOS
Tóxicos, persistentes, bioacumulables y se biomagnifican
-Contaminación por metales pesados
-Hidrocarburos halogenados, gases ácidos, SOx,, NOx,
-Emisiones líquidas y cenizas contaminadas con tóxicos
-Requieren un flujo permanente de DM
-Pérdida del valor existente en los DM
-Fomentan la producción de bienes desechables
-Se libera a la atmósfera el carbono que se encuentra en los DM
CH4 y CO2; aproximadamente 1 tCO2/t-DM
“Se emiten más GEI por kW/h que los
generados en las centrales termoeléctricas”
Incineración

24. Tratamiento térmico de los DM – Impacto ambiental
- Mínimas diferencias con la incineración convencional
- Emiten sustancias tóxicas
 Emisiones atmosféricas
 Material particulado
 Compuestos orgánicos volátiles
 Metales pesados
 Residuos sólidos
 Agua residuales
 Partículas ultra-finas o nanopartículas
-La eficiencia energética de estas tecnologías es reducida en promedio
un 20%
-Necesitan mucha energía y deben emplear combustibles auxiliares
-Se crea una demanda constante de residuos
-Emiten CO2 y otros gases de efecto invernadero cuando se somete a
combustión el syngas
Pirólisis - Gasificación

25. Procesos bioquímicos – Impacto ambiental
Digestores/Fermentadores
 Se requiere suministrar energía
adicional
 Agitación/mezclado
 Mantener la temperatura
óptima
 Generación de olores
 Gran cantidad de materia
fecal
 Microorganismos infecciosos
 Efluentes líquidos que
requieren tratamiento especial
Rellenos sanitarios
 Afectaciones a la vegetación
así como a edificaciones
cercanas
 Grandes extensiones
 Generación de olores
 Aparición de moscas, ratas
 Eficacia y durabilidad de las
geo-membranas
 Cambios en la composición
química del suelo
 Rechazo social
Presencia notoria de CO2 en la composición del biogás
(50% vol.)
Pueden ocurrir incendios y/o explosiones
Al ser quemado el biogás, se libera CO2 al ambiente

26. Fermentación anaerobia – Impacto Ambiental
El CO2 producto de la
descomposición de materia
orgánica presente en los DM
proviene del carbono fijado por
la masa vegetal
Balance de CO2 neutro

27. Referencias
 Arvizu, F. J. 2005. Estimación del recurso y prospectiva energética de la
basura en México. Instituto de Investigaciones Eléctricas. Morelos, México
 Campos, E., Elías, X. y Flotats, X. 2005. Tratamiento y valorización
energética de residuos. Editor: Elías, X. Fundación Universitaria
Iberoamericana Díaz de Santos, España
 de Vrije, T. y Claassen, P. 2005. Bio-Methane & Bio-Hydrogen: Status and
Perspectives of Biological Methane and Hydrogen Production. Editores:
Reith, J., Wijffels, R. y Barten, Hidrógeno. Dutch Biological Hydrogen
Foundation. Petten, Holanda
 Gasificación, pirólisis y plasma. Nuevas tecnologías para el tratamiento de
los residuos sólidos urbanos: Viejos riesgos y ninguna solución. 2010.
Greenpeace Argentina. Campaña contra la contaminación. Ciudad de Buenos
Aires, Argentina
 Juárez, H. S. 2009. Producción de hidrógeno a partir de los residuos de
C.U. como biocombustible del ECOVIA. Tesis de Licenciatura. Facultad de
Ingeniería, UNAM. México, D.F., México
 Kapdan, I. y Kargi, F. 2006. Bio-hydrogen production from waste materials.
Enzyme and Microbial Technology, 38:569-582
 Lay, J., Lee, Y. y Noike, T. 1999. Feasibility of biological hydrogen production
from organic fraction of municipal solid waste. Water Res., 33:2579-2586
 Tangri, N. 2005. Incineración de residuos: Una tecnología muriendo. GAIA.
Alianza Global para Alternativas a la Incineración. Ciudad de Quezon, Filipinas

28. Sitios en Internet de las siguientes empresas e instituciones:
 Bioenergía de Nuevo León S.A. de C.V.
 Instituto Nacional de Estadística y Geografía
 OCDE - Environmental Data Compendium 2002
 Eionet - European Topic Centre on Sustainable Consumption and Production
Referencias
Elaboró: Sergio Juárez Hernández // Noviembre 2010 // México, D.F.