Capítulo IV – Disposición final de los Residuos Sólidos. Parte 4

CAPÍTULO IV

DISPOSICION FINAL DE RESIDUOS SÓLIDOS

7 – Proyecto de relleno sanitario en áreas vírgenes

7.1 Concepción técnica

El concepto de relleno sanitario debe ser entendido como el lugar donde los “residuos sólidos” serán «purificados», minimizando su impacto negativo sobre el medio ambiente.

Esta es la concepción moderna de los rellenos sanitarios, en función de la poca disponibilidad de áreas y el aumento de los volúmenes de residuos sólidos.

Esta idea presupone, no solamente la cobertura de los residuos y su larga, acaso secular, digestión anaeróbica constituyéndose en una fuente constante de contaminación, sino que incluye la obtención de algún provecho, acelerando el paso a materia inerte, minimizando y recuperando las áreas de disposición. Se debe quebrar el ciclo del proceso simplemente acumulativo de los residuos, que contamina el suelo, el agua y el aire, impidiendo un uso más noble de las áreas de los rellenos.

En este sentido, la concepción del relleno sanitario como un sitio de tratamiento debe preceder las acciones de ejecución del relleno, buscando alternativas y sistemas adecuados.

Así, se pueden distinguir, a nivel de disposición en rellenos, cuatro líneas de tratamiento:

• tratamiento por digestión anaeróbica;
• tratamiento por digestión aeróbica;
• tratamiento por digestión semiaeróbica;
• tratamientos biológicos.

Tratamiento por digestión anaeróbica
La digestión anaeróbica, pura y simplemente, es considerada apenas una forma sanitaria de tratamiento, ya que el tiempo en que los residuos sólidos se hacen inertes (término de las reacciones orgánicas alcanzándose el estadio de mineralización), puede durar decenas y hasta centenares de años. Esta concepción viene siendo aplicada en los Estados Unidos, en Brasil y en Uruguay.

Tratamiento por digestión aeróbica
La alternativa de la digestión aeróbica se presenta como la que produce mayores ventajas para la descomposición de los residuos sólidos, y no se usa de una manera más generalizada a causa de sus mayores costos directos comparados con los de la digestión anaeróbica.

La desventaja del proceso aeróbico sería la necesidad de inyectar aire dentro de los residuos sólidos acumulados, operando sistemas de control y bombeo de aire, lo cual exige costos directos e indirectos.

Como ventajas del proceso aeróbico, se pueden mencionar:

Tratamiento por digestión semi-aeróbica
Como alternativa a las dificultades presentadas por el proceso aeróbico, existe una corriente tecnológica que propicia la concepción de digestión semi-aeróbica³⁴. Esta concepción procura eliminar las desventajas de la implantación y operación de sistemas forzados de inyectores de aire dentro de los residuos sólidos, y para ello el proyecto establece directrices preventivas, mediante la construcción de sistemas de disposición de gases, drenaje de residuos líquidos y aeración natural por convección.

En este caso, se elimina la principal desventaja del proceso aeróbico, que es el costo, y se aprovechan todas sus ventajas con poco o casi ningún perjuicio en cuanto al tiempo de descomposición de la materia orgánica.

Esta alternativa de digestión se ha ido usando en Japón. También puede implementarse, a través de la técnica de abertura de las celdas, la separación de los materiales en compuesto orgánico – compost – y elementos inertes, como en el tratamiento biológico.

Tratamiento biológico
El tratamiento biológico de los residuos sólidos, como forma de aceleración del proceso de descomposición de la materia orgánica, ha sido objeto de estudios teóricos y académicos.

En Brasil, son los primeros experimentos a nivel de instalaciones, en dimensiones y condiciones reales de operación. En Uruguay, la Universidad de la República, en el Instituto de Ingeniería Química de la Facultad de Ingeniería, se está investigando en esta materia. Esta alternativa exige la adquisición de la tecnología del proceso y un control riguroso de todas sus fases, a través de un equipo de operación especializado.

Los resultados finales de los primeros experimentos están todavía en fase de comprobación; además, el control y la operación son requisitos importantes para alcanzar los objetivos, como garantía de la calidad de los resultados.

El tratamiento acelerado de los residuos sólidos, a través de la descomposición de la materia orgánica por medio de microorganismos específicos desarrollados en reactores, transforma la fracción orgánica sólida en líquidos y gases. Resulta, así, una posibilidad de reabertura de las celdas de residuos sólidos, segregación y destino final de los residuos (inertes) y compuestos orgánicos, con el tratamiento final de los líquidos resultantes y la quema de los gases a lo largo del proceso. De este modo, el lugar del relleno sanitario se transforma en un sitio de tratamiento, siendo dispuestos los inertes en lugar específico, pudiéndose inclusive reducir el volumen mediante técnicas de separación y reciclaje.

Con los tratamientos alternativos presentados, eligiendo el más adecuado a las características generales anteriormente determinadas, se procede a la ejecución del proyecto del relleno sanitario en el lugar escogido, definiéndose en función de cada tratamiento, las instalaciones necesarias, sistemas y esquemas operativos.

Cualquiera sea el tratamiento que se adopte, se deberán considerar medidas de protección ambiental y monitoreo debidamente proyectadas, de modo que se garanticen condiciones de no contaminación de los lugares durante las diversas fases de la obra: implantación, operación y cierre.

7.2 Dimensionamiento del relleno sanitario

Las dimensiones del relleno sanitario dependen de:

• la cantidad y tipología de los residuos que se deben acumular;
• las características fisiográficas y ambientales;
• el uso futuro del área por rellenar.

Cantidad y tipología de los residuos a ser dispuestos
La cantidad (volumen) de residuos sólidos que se disponen en el relleno sanitario es el factor preponderante para calcular la extensión del área para la disposición de los residuos.

Las precauciones que se deben tomar en cuanto al acondicionamiento, recolección, tratamiento y disposición final dependen de los tipos de residuos a ser contemplados. La proyección futura de esos volúmenes y tipos de residuos debe realizarse de forma tal que el área tenga una vida útil de operación de por lo menos 20 años.

Obs.: Los residuos provenientes de los servicios de salud y hospitalarios deben ser incinerados. Mientras tanto, hasta que no se creen condiciones propicias para ello, se debe estudiar la alternativa de colocarlos en algún sector del relleno sanitario, en celdas diseñadas específicamente para tal fin.

Características fisiográficas y ambientales
La caracterización fisiográfica y ambiental del área seleccionada para la disposición de los residuos sólidos es un factor básico para calcular las dimensiones del relleno sanitario, principalmente porque este factor influye directamente en la implantación y desempeño del emprendimiento.

Para su caracterización son necesarios estudios cualitativos y cuantitativos de la región, generalmente definidos como Estudios Preliminares.(Punto 6).

Uso futuro del área del relleno sanitario
En el dimensionamiento de los rellenos sanitarios se debe prever el uso futuro más adecuado del área que se va a rellenar con residuos sólidos.

El destino final del área depende de la solución de relleno sanitario (método) adoptada, ya que las alternativas de tratamiento o la simple disposición de los residuos sólidos definirán comportamientos mecánicos diferenciados para las masas de residuos sólidos en esos sitios. En lugares donde se prefiere la degradación acelerada de los residuos, el uso posible del área puede ser más diversificado y con menores restricciones.

7.3 Componentes del proyecto

Los estudios deben ser orientados de tal manera, que queden bien definidos los siguientes componentes del proyecto:

a) sistema de tratamiento de los residuos a ser dispuestos;
b) sistema de tratamiento de la base (impermeabilización);
c) sistema de operación;
d) sistema de cobertura;
e) sistema de drenaje de las aguas pluviales;
f) sistema de drenaje de los líquidos percolados (lixiviados);
g) sistema de drenaje de la base;
h) sistema de drenaje de gases;
i) análisis de estabilidad de los macizos de tierra y de los residuos sólidos dispuestos;
j) sistema de recolección y tratamiento de los líquidos percolados ;
k) sistema de tratamiento de gases;
l) sistema de monitoreo;
m) cierre final del relleno.

a) Sistema de tratamiento de los residuos a ser dispuestos
El sistema se propone orientar la concepción del proyecto de un relleno sanitario, buscando alternativas tecnológicas adecuadas para el tratamiento de los residuos sólidos, cumpliendo la función sanitaria y de conservación ambiental.

Este sistema debe garantizar la calidad de vida en los alrededores del relleno sanitario con influencias mínimas para el medio ambiente.

Su dimensionamiento es una función de la alternativa de tratamiento elegida para el sitio de disposición de los residuos sólidos.

La concepción del sistema puede adoptarse dentro de las alternativas de tratamiento acelerado de los residuos, y el tratamiento anaeróbico tradicional a largo plazo (secular).

La alternativa del sistema de tratamiento debe especificar procesos y métodos que garanticen la funcionalidad del relleno sanitario en todas las fases de su existencia.

b) Sistema de tratamiento de la base
El sistema de tratamiento de la base tiene como función proteger el fondo del relleno, evitando la contaminación del subsuelo y de los acuíferos adyacentes por la migración de percolados y/o gases, en caso de que no haya en el sitio condiciones naturales favorables.

Supuestamente si las condiciones naturales fueran totalmente favorables y seguras para el ambiente, ese tratamiento no sería necesario. Existen tendencias que piensan que no hay condiciones totalmente favorables y seguras, y que siempre es necesario un grado de impermeabilización.

Un sistema de tratamiento de la base debe presentar las siguientes características:

• estanqueidad;
• durabilidad;
• resistencia mecánica;
• resistencia a la intemperie;
• compatibilidad físico-química-biológica con los residuos a ser dispuestos.

Entre los materiales que se emplean comúnmente en el tratamiento de la base de los rellenos sanitarios se encuentran las arcillas compactadas y las geomembranas sintéticas.

Las capas impermeabilizantes de arcilla deben colocarse con control tecnológico de compactación, y deben cumplir con las características técnicas de baja permeabilidad y espesores mínimos, ya que constituyen barreras contra la migración de contaminantes.

Por la experiencia obtenida en otros países, como Estados Unidos y Alemania, el tipo de geomembrana que ha resultado más adecuado para la impermeabilización de rellenos sanitarios es la de polietileno de alta densidad (PEAD), por su resistencia mecánica, durabilidad y compatibilidad con una gran variedad de residuos. Se ha registrado, también,
la utilización de geomembranas de cloruro de polivinilo (PVC).

En los procesos de impermeabilización, la garantía de calidad no está dada sólo por la definición de los materiales, sino por un adecuado método de aplicación y un efectivo control tecnológico de ejecución.

c) Sistema de operación
El sistema de operación en esta fase del proyecto, debe tomar en cuenta en principio, la optimización de los recursos (humanos, materiales y financieros), y la forma de gerencia (administración directa e indirecta), como se indicó en el Punto 4.

El proceso de cubrir los residuos sólidos con tierra o la formación de celdas de residuos sólidos, según la clasificación de los rellenos y aplicando la técnica de los rellenos de superficie, se ha ido llevando a cabo tradicionalmente de tres maneras: método de trinchera o zanjas, método de rampa y método de área (ver Figura 11). La elección o definición de uno de los tres métodos depende de las características físicas y geográficas del sitio:

• Método de trinchera: consiste en la abertura de trincheras (zanjas) en el suelo, en las que los residuos sólidos son dispuestos en el fondo, compactados, y posteriormente cubiertos de tierra.
• Método de rampa: conocido también como «método de excavación progresiva», se fundamenta en la excavación de una rampa donde los residuos sólidos son dispuestos y compactados mediante un tractor frontal y, posteriormente, cubiertos con tierra. Se emplea en áreas llanas, donde el suelo natural ofrece buenas condiciones para ser excavado y utilizado como material de cobertura.
• Método de área: suele emplearse en sitios donde la topografía es irregular, y la capa freática se encuentra en el límite máximo.

Estas tres formas de manejo de los residuos están ilustradas en la Figura 11 -A, B y C.

El frente de trabajo en operación debe ser el mínimo posible, de modo que los residuos sólidos no queden desperdigados e impidan su manejo, perjudicando la compactación, los accesos y la cobertura con tierra.

Se recomienda la preparación de un área destinada a la descarga de los residuos sólidos en épocas de lluvia o cuando, por cualquier motivo, no se pueda operar en el frente de trabajo.

Diariamente debe ser ejecutada la cobertura de los residuos con tierra. Cuando la recolección de residuos sólidos está terminada, éstos deben ser desparramados por el tractor frontal formando celdas diarias de residuos sólidos. Se podrá volver a trabajar sobre las celdas iniciales para formar celdas nuevas, hasta completar la camada. Resultarán varias camadas de celdas sobrepuestas. La planificación de la obra deberá prever la construcción de drenajes de aguas superficiales, aguas subterráneas, lixiviado y gases, concomitantemente a la formación de celdas y camadas.

El sistema de operación debe también prever el control del funcionamiento del relleno sanitario mediante el cumplimiento de algunas recomendaciones básicas, relacionadas con el volumen de los residuos sólidos recibidos, la zonificación de los sitios de disposición, el tratamiento de los residuos y de los efluentes generados por la disposición.

El control de la recepción de los residuos sólidos se logra instalando una balanza en la entrada del relleno sanitario, donde los vehículos que entran y salen son pesados por operarios. Estos verifican y registran la matrícula y su procedencia, llevando control cuantitativo y cualitativo de los residuos que se disponen en el área.

Se recomienda la implantación de un espacio destinado al análisis y la inspección de los residuos sólidos recibidos en el relleno.

Es ideal que se establezca un sistema de zonificación de los residuos, permitiendo, además de su control, el tratamiento adecuado en función del tipo, del volumen y de las características de los residuos sólidos recibidos.

d) Sistema de cobertura
El propósito de cubrir diariamente los residuos sólidos con tierra es proteger la superficie de las celdas de residuos sólidos, minimizando impactos al medio ambiente, con el objetivo de:

• impedir el arrastre de materiales por la acción del viento;
• evitar la clasificación de residuos en condiciones inapropiadas (hurgadores);
• evitar la proliferación de moscas, roedores y otros transmisores de enfermedades;
• evitar el aspecto antiestético de los residuos sólidos expuestos;
• facilitar el movimiento de las máquinas y de los vehículos sobre el relleno;
• propiciar el escurrimiento superficial, dificultando la infiltración de las aguas pluviales dentro del relleno, disminuyendo la formación de lixiviado;
• reducir la existencia de malos olores;
• evitar la quema de residuos a cielo abierto;
• evitar la salida descontrolada de gases.

El sistema de cobertura debe ser resistente a los procesos erosivos y adecuado a la utilización futura del área.

Se recomienda el uso de protección vegetal, e integrar la masa final del relleno sanitario al medio ambiente local.

Los materiales que componen el sistema de cobertura final deberán ser especificados de modo que cumplan con los requisitos técnicos anteriores, al igual que el sistema de impermeabilización de base. La garantía de un buen funcionamiento depende del control técnico durante la ejecución de los trabajos.

Una vez concluida la utilización del relleno sanitario, es necesario prever el mantenimiento del sistema de cobertura y garantizar sus características en el tiempo.

e) Sistema de drenaje de aguas pluviales
Este sistema tiene la finalidad de interceptar y desviar el escurrimiento superficial de las aguas pluviales, durante y después de la vida útil del relleno, evitando su infiltración dentro de la masa de residuos.

El dimensionamiento de la red de drenaje depende principalmente de la cantidad de lluvia que se deberá drenar. Los métodos de dimensionamiento siguen la práctica usual del drenaje urbano, por tratarse de pequeñas vertientes de aporte.

En los rellenos sanitarios, en general, el sistema de drenaje de aguas pluviales está constituido por estructuras drenantes de media caña (canales) asociadas a escalones y tubos, todos de cemento.

Dicho sistema de drenaje deberá estar orientado en sentido tal, que conduzca los líquidos hacia un punto único, distinto del sitio donde se concentran los lixiviados a través del relleno, los cuales necesitan ser tratados antes de ser conducidos por el sistema de drenaje de aguas naturales.

f) Sistema de drenaje de líquidos percolados
El sistema de drenaje de líquidos percolados, que atraviesan la masa del relleno sanitario, debe recolectarlos y conducirlos a través de drenajes internos, reduciendo las presiones de dichos líquidos que actúan en la masa del residuo y minimizando el potencial de migración de esos líquidos hacia el subsuelo.

Este sistema podrá proyectarse a través de piedra picada en tubos perforados, dirigien do el lixiviado hasta el sitio de acumulación, donde serán sometidos a un tratamiento adecuado.

Para el dimensionamiento de este sistema de drenaje, es fundamental el conocimiento del caudal que debe ser drenado y las condicionantes geométricas de la masa de residuos.

La concepción del sistema de drenaje depende de la alternativa de tratamiento adoptada para el relleno sanitario, pudiendo inclusive asociarse al sistema de drenaje de gases.

g) Sistema de drenaje de la base
Bajo el sistema de tratamiento de la base del relleno sanitario es conveniente proyectar un sistema de drenaje para la recolección de las aguas naturales del subsuelo. Este sistema debe estar conectado con el sistema de monitoreo ambiental del relleno, de manera que se puedan comprobar las buenas condiciones de funcionamiento del sistema de tratamiento de la base, tanto durante la vida útil del relleno sanitario, como después de su cierre.

Aun cuando no hubiese surgencias de agua que exijan ser drenadas, se sugiere la inclusión del sistema asociado al sistema de monitoreo ambiental del relleno sanitario.

h) Sistema de drenaje de gases
El sistema de drenaje de gases tiene la función de dar salida a los gases provenientes de la descomposición de la materia orgánica resultantes del proceso de digestión, evitando su migración a través de los medios porosos que constituyen el subsuelo, de manera que no lleguen a redes de desagüe, fosas, pozos y viviendas.

La migración de los gases debe ser controlada a través de la construcción de una red adecuada, constituida por tubos de cemento perforados verticales, colocados en puntos escogidos del relleno. Estos tubos atraviesan todo el relleno en sentido vertical, desde el suelo hasta las capas superiores.

Asociados a los tubos verticales se proyectan tubos horizontales y oblicuos, que facilitan un drenaje más eficiente de la masa de residuos. Estos tubos pueden estar conectados al sistema de drenaje de percolados, dependiendo de la alternativa de solución de tratamiento adoptada para el relleno sanitario.

i) Análisis de estabilidad de los macizos de tierra y de los residuos sólidos dispuestos
La estabilidad de los macizos de tierra, de la base y de la masa de los residuos sólidos dispuestos en el relleno sanitario debe ser analizada a partir de parámetros y métodos de análisis adecuados al sitio, por consultores especializados en la materia.

Con el análisis de estabilidad se pretende definir la geometría definitiva del relleno y sus entornos, con criterios de seguridad adecuados para obras civiles.

Un factor básico que se debe tener en cuenta es la influencia de los líquidos y gases en la estabilidad de los taludes.

j) Sistema de recolección y tratamiento de los líquidos percolados
Una de las formas para minimizar el impacto ambiental causado por el entierro de residuos sólidos, es la recolección y tratamiento de los líquidos percolados.

La recolección se realiza por medio de tubos perforados con piedra picada, quienes conducen los líquidos hasta piletas de acumulación, de donde son enviados a un tratamiento conveniente.

Los procesos de tratamiento empleados en la actualidad son²⁹:

• recirculación o riego: estos sistemas están fundamentados en procesos de infiltración y percolado de los líquidos a través de la masa de residuos sólidos, en un sistema de recirculación de percolados.
• tratamiento en lagunas de estabilización: este sistema se basa en la biodegradación de la materia orgánica contenida en el residuo líquido por la acción de dos grupos de bacterias: aeróbicas y anaeróbicas.
• tratamiento por procesos químicos: los líquidos de rellenos sanitarios pueden tratarse mediante procesos que implican reacciones químicas como, por ejemplo, hidrólisis enzimática e hidrólisis ácida.
• tratamiento por filtros biológicos: el fundamento científico de los filtros está condicionado a la descarga continua o intermitente de líquidos contaminados a través de un medio biológico activado. Existen dos tipos de filtros, según la actividad biológica: aeróbico y anaeróbico.
• tratamiento por proceso fotosintético: a pesar de que este proceso está en fase de prueba, los resultados obtenidos con la bora (Eichhornea azúrea, E. crassipes), una planta acuática que absorbe nutrientes, metales y restos orgánicos presentes en aguas y desechos contaminados, son bastante promisores, por la posibilidad múltiple de tratar los desechos líquidos y producir biomasa, que se puede transformar en fertilizante, combustible o alimento animal.

En el relleno sanitario deberá siempre estar previsto un sistema de recolección y tratamiento de los líquidos percolados, no siendo admisible su descarga en cursos de agua fuera de los patrones normalizados.

El proyecto adecuado de la instalación a ser implantada en el relleno sanitario dependerá de las características y la cantidad de líquidos percolados que se generen en éste.

k) Sistema de tratamiento de gases
A pesar de sus fallas, en las últimas décadas se han venido ensayando muchos métodos para explotar el gas metano de los rellenos sanitarios en todo el mundo. Estos procesos deben ser estudiados con mayor profundidad para que las imprecisiones sean, en un futuro próximo, minimizadas.

Los principales problemas con esos métodos están relacionados con la capacidad real de producción y recuperación del gas, la imposibilidad de un control perfecto de ciertos parámetros como la humedad, el pH, el potencial de óxido-reducción, la temperatura, el tipo de sólidos volátiles y la presencia de sustancias inhibidoras del proceso biológico en la masa de los residuos sólidos, además de otros elementos de no menor importancia.

El proceso de tratamiento más común utilizado hasta la fecha es la quema de los gases provenientes del relleno, en los propios tubos colectores de gases.

l) Sistema de monitoreo
El sistema de monitoreo tiene la función de conocer y evaluar, a través de un sistema de control continuo y sistemático, el impacto causado por el relleno sanitario. Consta de monitoreo geotécnico y ambiental.

El sistema de monitoreo geotécnico consiste en:

• control de desplazamientos horizontales y verticales;
• control del nivel de lixiviado y de la presión de los gases en el cuerpo del relleno;