Comparación del ciclo del agua y la basura para el sistema con red de vacio y varios sistemas de saneamiento con información de la ciudad de Bogotá

ABSTRACT

Se realizo una recopilación de las entradas y salidas de costos e insumos en todos los procesos del Ciclo del Agua y la Basura para varios Sistemas de Saneamiento propuestos. Se incluyeron algunos Costos y Beneficios Externos y se organizaron los Sistemas de menor a mayor costo total. La información utilizada corresponde en su mayoría al Sistema de Saneamiento de la
ciudad de Bogotá

PALABRAS CLAVES

Saneamiento Sostenible, Ciclo del Agua, Ciclo de la Basura, Alternativas de Saneamiento, Red de Vacío, Tratamiento Conjunto de Agua Negra y Basura Orgánica, Filtro Caleruno, Drenaje Urbano.

El Saneamiento Básico, manejo de aguas residuales y basuras, no está totalmente cubierto en Colombia. Por esta razón surge el interés y la necesidad de analizar otras alternativas de Saneamiento más económicas ó que generen beneficios adicionales.

La ciudad de Bogotá atravieza un momento histórico desde el punto de vista del Saneamiento debido a las importantes decisiones y hechos que se han presentado : Se observa disminución de los consumos de agua en las viviendas, limitación económica de la ciudad para traer de cada vez más lejos el agua para el consumo de la ciudad, implementación de Tasas Retributivas y estudio para la implementación de Tasas Compensatorias, planes de separación de alcantarillados cuyos beneficios se siguen aplazando, costosas Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales, recuperación de los humedales naturales de la ciudad con fines recreativos y paisajisticos, Plan Maestro de Basuras, Asociación de Recicladores de Bogotá entre otros temas de interés.

En este estudio se buscó analizar lo deseable en un Sistema de Saneamiento, proponer diferentes alternativas de Sistemas de Saneamiento y Comparar las diferentes alternativas propuestas.

Con este fin se recopiló la información de entradas y salidas de Agua, Energía, Tuberías, Químicos, Nutrientes, Costos de Infraestructura y Costos de Operación y Mantenimiento para cada uno de los procesos que sufre el agua y la basura durante su ciclo :

• Abastecimiento
• Potabilización
• Distribución
• Uso
• Alcantarillado
• Tratamiento
• Reboses
• Orinas
• Tratamiento Aguas Negras y Basuras Orgánicas
• Basuras

La información recolectada pertenece en su gran mayoria al Sistema de Saneamiento actual de la ciudad y esta información fue la base para obtener las entradas y salidas de los Sistemas de Saneamiento propuestos.

Se analizaron tres grandes grupos de Sistemas de Saneamiento : con Alcantarillado Combinado, con Alcantarillado Separado y con Tratamiento Separado de Agua Negra y Basura Orgánica. Este último es la propuesta del estudio y consiste en un tratamiento separado de las aguas de inodoros y las basuras orgánicas de las viviendas con el fin de atacar desentralizadamente los mayores donadores de carga orgánica y de problemas ambientales de las ciudades.

El análisis se realizó para un día de lluvia, suponiendo lluvia en toda la ciudad. Se trabajó con lluvia de 15 minutos y Periodo de Retorno de 1, 3 y 5 años. Sin embargo, para efectos de los costos de Operación y Mantenimiento en Tratamiento se trabajó con el Caso Promedio Anual que representa eficientemente el costo promedio de tratamiento y no un caso aislado de lluvia extrema.

Se incluyeron otra serie de propiedades a los Sistemas de Saneamiento que generaron en total 130 Sistemas de Saneamiento diferentes para ser analizados. Las propiedades incluidas son las siguientes :

ARRASTRE DEL INODORO

• Descarga de 13.2 L.
• Descarga de 6 L.
• Descarga de 6 L de agua gris.

Sólo para Sistemas sin Tratamiento Separado de Aguas Negras y Basuras Orgánicas.

ORINAS

• Con separación de orinas.
• Sin separación de orinas.

BASURAS

• A Relleno Sanitario toda la basura.
• Relleno y Recuperación de basuras.
• Relleno, Recuperación y Compostaje de basuras.

Para el Sistema Combinado únicamente, se plantearon las siguientes propuestas :

TRATAMIENTO

• PTAR para el caudal total.
• PTAR para el caudal sanitario con Almacenamiento a la entrada de la PTAR.

REBOSES

• Campos de detención – retensión.
• Tanques de almacenamiento dentro de la Red Combinada.

Para el Sistema con Tratamiento Separado de Agua Negra y Basura Orgánica únicamente, se plantearon las siguientes propuestas :

TIPO DE ARRASTRE DEL INODORO

• In Situ.
• Con Vacío.

AGUA GRIS

• PTAR para gris y lluvia.
• PTAR para gris y lluvia con Almacenamiento a la entrada de la PTAR.
• PTAR para sólo gris.
• Filtro Caleruno para gris y lluvia.
• Filtro Caleruno para sólo gris.

LINEAMIENTOS DESEABLES EN EL SANEAMIENTO SOSTENIBLE

Para determinar los sistemas a analizar, se hizo una revisión bibliográfica que hiciera posible determinar las tendencias mundiales que están tomando los Sistemas de Saneamiento con el fin de acercarse hacia la Sostenibilidad.

Con base en esta investigación se determinaron cuatro tendencias principales que se presentan a continuación.

De una manera muy general, los lineamientos deseables en el Saneamiento Sostenible son los siguientes :

Separación de los ciclos de agua y el alimento

El Ciclo del Agua es el paso del agua por cada uno de los procesos que hacen posible la utilización del recurso por parte del hombre. Cuando el agua llega al proceso de Uso, el Ciclo del Agua y el Ciclo del Alimento se mezclan.

Se utiliza agua perfectamente potable para el arrastre de materias fecales. Cerca del 30% del agua para arrastrar aproximadamente el 40% de la carga orgánica – sin basuras.

Los nutrientes que bajo un esquema sostenible deberían volver nuevamente a la tierra, van a parar a las Aguas Superficiales y en mejor de los casos a un Relleno Sanitario (lodos de tratamiento). Esto no permite cerrar el Ciclo del Alimento generándose así problemas de eutroficación y degradación de Aguas Superficiales y pérdidas crecientes de productividad de las tierras agrícolas.

Por otra parte, dada la pérdida constante de productividad de los suelos agrícolas, se ha observado una creciente utilización de fertilizantes artificiales para estas actividades.

Con el retorno de los nutrientes presentes en las aguas negras (aguas de baños) y en las basuras orgánicas a las actividades agrícolas, se lograría cerrar eficientemente el Ciclo del Alimento y evitar los problemas ambientales en las Aguas Superficiales.

Las orinas contienen cerca del 90% del Nitrógeno y el 70% del Fósforo presente en las Aguas Negras (aguas de baños), y cerca del 80% del Nitrógeno y el 55% del Fósforo presente en las Aguas Residuales Domésticas 1.

Por esta razón, si el objetivo es la recuperación de nutrientes para el uso agrícola, la separación de orinas debe ser la principal alternativa a tener en cuenta para este fin. Es por esto que en este estudio se analizó, para todas las propuestas de saneamiento, la separación de orinas en la fuente.

Principio de Proximidad

El objetivo de este principio es tratar el contaminante lo más cerca posible de la fuente que lo genera.

El sistema actual funciona totalmente centralizado. Esto ocasiona que el impacto de las aguas negras y las basuras trascienda cada vez más allá de las fronteras de la fuente generadora y sean cada vez más inmanejables.

Sin embargo, podrían aprovecharse las largas distancias de los sistemas recolectores para el tratamiento de
las aguas.

Disminución de los caudales a tratar

La disminución de los caudales a tratar se logra reduciendo el consumo de agua, evitando la dilución de las aguas residuales y aumentando la concentración de éstas.

Separación del agua según su calidad

Se busca dar a cada tipo de agua un tratamiento adecuado ya que todas no tienen las mismas necesidades de Transporte y Tratamiento.

ANÁLISIS ECONÓMICO PARA LOS SISTEMAS PROPUESTOS

A partir de la información de cada uno de los procesos se crearon los 130 Sistemas de Saneamiento diferentes resultado de hacer todas las opciones de manejo posibles para cada proceso.

Todos los sistemas generan los mismos beneficios a la sociedad : el Sistema de Saneamiento produce beneficios de salud pública, desarrollo y calidad de vida entre otros. Ya que el objetivo de este análisis es comparar económicamente las diferentes alternativas de saneamiento y dado que todos los sistemas generan los mismos beneficios, no se incluyeron los beneficios clásicos generados por el saneamiento sinoúnicamente los costos, beneficios externos y costos externos.

Para cada Sistema de Saneamiento se recolectaron los Costos de Infraestructura y los Costos de Operación y Mantenimiento en cada etapa. Estos costos son los llamados Costos Financieros.

El Total corresponde a los Costos Financieros más los Costos Externos menos los Beneficios Externos.

Todos estos Costos y Beneficios están en unidades de pesos del 99 por habitante al día ($99/hab.día).

Estos resultados se presentan en los cuadros adjuntos.

Las Externalidades (Costos y Beneficios Externos) tenidas en cuenta en el análisis económico son las siguientes:

COSTOS EXTERNOS

• Tasa Compensatoria
• Tasa Retributiva

BENEFICIOS EXTERNOS

• Orinas
• Reciclaje
• Compost
• Liquido Fertilizante

RESULTADOS

Entre los principales resultados obtenidos están los siguientes :
En cuanto al Sistema de Basura genera menores costos el Sistema de Relleno, Compostaje y Reciclaje, luego sigue el Relleno y Reciclaje y finalmente la Disposición únicamente en relleno.

En cuanto a los Reboses de Sistema Combinado genera menores costos el Sistema de Retención que los Tanques de Detención.

En cuanto al Tratamiento Combinado genera menores costos la Planta de Tratamiento con Almacenamiento a la entrada y diseño para caudal sanitario con precipitación promedio anual que la Planta de Tratamiento con diseño para caudal de evento extremo.

La separación de orinas no es viable dado el alto costo de transporte. Los Beneficios Externos generados no cubren (sólo el 4%) del Costo de Operación y Mantenimiento.

En cuanto al consumo de agua del inodoro los resultados corroboraron lo esperado : el inodoro con 6 litros por descarga de agua gris genera menores costos, luego sigue el inodoro con 6 litros por descarga de agua potable y finalmente el tradicional de 13.2 litros por descarga.

Para el manejo de basuras de los Sistemas con Trat. Separado de A. Negra y B. Orgánica el sistema de Reciclaje y Relleno genera menores costos que el sistema de Disposición únicamente en relleno.

En cuanto al Tratamiento de Aguas Grises en los Sistemas con Trat. Separado de A. Negra y B. Orgánica, el Filtro Caleruno para gris y lluvia (Alc. Combinado) genera los menores costos, luego sigue el Filtro Caleruno para sólo gris (Alc. Separado) , luego la Planta de Tratamiento para sólo gris (Alc. Separado), luego la Planta de Tratamiento para gris y lluvia con Almacenamiento (caudal sanitario) y finalmente sin Almacenamiento (caudal evento extremo). Los Costos Totales de Saneamiento disminuyen en aproximadamente 14% y 20% entre Planta de Tratamiento tradicional y Filtro Caleruno.

El Sistema In Situ arroja menores costos que el Sistema de arrastre con Vacío. Esto se debe al alto Costo de Operación y Mantenimiento del Sistema con Red de Vacío del cuál un alto porcentaje corresponde a Transporte de líquidos.

Los primeros cuatro sistemas corresponden al Sistema Separado, con todas las descargas (6L descarga de agua gris, 6L descarga de agua potable y 13,2 L descarga), sin Separación de Orinas y con Relleno, Compostaje y Reciclaje de material. El último de los 4 con Reciclaje y Relleno.

Luego aparecen en los puestos 5, 8, 9 y 10 Sistemas Combinados con todas las descargas, sin Separación de Orinas, Con Planta de Tratamiento para caudal sanitario con Almacenamiento, con Sistemas de Retención (el último de los 4 con Tanque de Detención) y con Relleno, Compostaje y Reciclaje de material.

En los puestos 7 y 11 aparecen dos sistemas con Tratamiento Separado de Aguas Negras y Basuras Orgánicas, In Situ, sin Separación de Orinas, con tratamiento de aguas grises en Filtro Caleruno y con Relleno y Reciclaje de material.

Hasta este punto, todos los sistemas presentados en los primeros puestos son alternativos dado que ninguno corresponde a alguno de los tradicionales en la ciudad (El Sistema Separado puesto 3 tiene descarga tradicional del inodoro pero requiere compostaje de basuras). Por esta razón la utilización de alguno de ellos, sea Combinado, Separado ó con Trat Separado A. Negra – B. Orgánica, generaría beneficios adicionales sobre el sistema tradicional.

En el puesto 12 aparece un sistema tradicional : Sistema Separado con 13,2 L descarga de inodoro, sin separación de orinas y con Relleno y Reciclaje de material.

En los puestos del 13 al 24 aparece un grupo de Sistemas Combinados, con todas las descargas, sin Separación de Orinas, con Planta de Tratamiento para caudal sanitario y para evento extremo, con Sistemas de Retensión y Tanques de Detención y todos con manejo de basura con Relleno, Compostaje y Reciclaje.

Un grupo grande de sistemas con Tratamiento Separado de A. Negra y B. Orgánica se presentan del puesto 50 al 75 (con algunos sistemas de otro tipo incluidos). Llama la atención la aparición al final de Sistemas con Separación de Orinas. Estos sistemas cuestan aproximadamente el doble del sistema con menores costos (puesto 1) y cuestan aproximadamente el 70% de lo que cuesta el más costoso (puesto 130).

En los últimos 75 puestos se observa un grupo grande de Sistemas Combinados (con varios sistemas con Tratamiento Separado de A. Negra y B. Orgánica y pocos Sistemas Separados). Aparece la Separación de Orinas y el manejo de basuras únicamente con disposición en el relleno.

No es fácil observar una tendencia clara en los sistemas ya que la magnitud de los costos juega un papel fundamental en la calificación de los sistemas. Por esta razón, la estimación de algunos de los costos por falta de información afecta indirectamente los resultados finales.

Se observa una alta influencia de los Costos de Transporte de Compost, Líquido Fertilizante y Orinas en los resultados finales. En la medida en que los costos ó las distancias disminuyan se podría hacer factible el uso de varios de los sistemas propuestos.

Adicionalmente la observación anterior plantea la inquietud del tipo de manejo conveniente para el Saneamiento Sostenible y en general para las actividades urbanas, tan afectadas por el Transporte : debe hacerse con manejo Centralizado, Descentralizado ó In Situ ?

Los Beneficios Externos juegan un papel importante en la asignación del Costo Total para cada sistema.

La valoración de Orinas, Material Reciclado, Compost y Líquido Fertilizante se realizó a partir de los precios del mercado de nutrientes, material reciclado y compost y realizando supuestos muy fuentes por falta de información. Adicionalmente estos precios pueden y deben ser afectados por la Autoridad Ambiental para promover actividades ambientalmente favorables. Por estas razones se recomienda mejorar dichos precios cuando exista información que lo permita.

Debido a la baja valoración a las actividades agrícolas que rige en nuestro país a causa de los bajos precios de los alimentos, a que las pérdidas de productividad de los suelos no llegan aún a condiciones riesgosas a corto plazo y a los problemas de orden público principalmente en las Zonas Rurales, los Sistemas con Tratamiento Separado de Aguas Negras y Basuras Orgánicas no generaron los Beneficios Externos suficientes para disminuir los costos de más. Sólo a partir de una intervención de la Autoridad Ambiental en los precios de Materiales Vírgenes y Fertilizantes Artificiales se generará un aumento en los precios de los subproductos (Compost, Material Reciclado, Líquido Fertilizante, Orinas) que genere el aumento de las actividades de reuso.

Aunque la actividad del Reciclaje se presentó como una actividad rentable, generadora de ingresos (los ingresos son la diferencia entre el precio de compra y venta de los diferentes materiales en las Bodegas de Acopio), en la realidad este beneficio se genera a partir de unos bajisimos ingresos para los recicladores.

Por esto es importante incluir los verdaderos costos sociales del reciclaje.

Deben incluirse los costos tanto de la utilización de materia prima no renovable virgen como de la pérdida creciente de productividad de las tierras cultivables. Ninguno de estos costos se incluyó en el análisis.

CONCLUSIONES

Los sistemas que arrojaron los menores costos fueron los Sistemas Separados con todos los arrastres, sin Separación de Orinas y manejo de basuras con Relleno, Reciclaje y Compostaje.

La Separación de Orinas no es viable debido a los altos Costos de Transporte. Sólo en la medida en que el Beneficio Externo generado por la orina aumente y los Costos de Transporte disminuyan será una actividad económicamente viable.

Entre los primeros sistemas se encuentran dos Sistemas con Tratamiento Separado de Agua Negra y Basura Orgánica, ambos In Situ, sin Separación de Orinas, con Filtro Caleruno y manejo de basuras con Relleno, Reciclaje y Compostaje.

Los mejores Sistemas Combinados también se encuentran en los primeros puestos. Con inodoros de 6L y 6L agua gris por descarga, sin Separación de Orinas, con Sistemas de Retención para Reboses y manejo de basuras con Relleno, Reciclaje y Compostaje.

La separación de los ciclos del agua y el alimento, el manejo de basuras orgánicas y el ahorro de agua son los elementos más atractivos de los Sistemas de Tratamiento Separado de Agua Negra y Basura Orgánica.

El estudio es muy sensible a los Beneficios Externos. La valoración se realizó a partir de los precios del mercado de nutrientes, material reciclado y compost y realizando supuestos muy fuentes por falta de información. Por esta razón se recomienda mejorar dichos precios cuando exista información que lo permita.

Adicionalmente es importante incluir otras externalidades importantes como los verdaderos costos sociales del reciclaje, los costos de la utilización de materia prima no renovable virgen y los costos de la pérdida creciente de productividad de las tierras cultivables.

En este estudio se plantea la inquietud del tipo de manejo conveniente para el Saneamiento Sostenible y en general para las actividades urbanas, tan afectadas por el Transporte : debe hacerse con manejo Centralizado, Descentralizado ó In Situ ? Este estudio permite estimar una primera comparación entre los sistemas y servir de análisis preliminar antes de profundizar en la implementación de alguno de los sistemas presentados.

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1 Información tomada de los articulos “A Study of a Urine Separation System in an Ecological Village in Northern Sweden”, Hanaeus, Hellstom & Johansson, 1997 y “Source Separation of Urine – an added function to the sewage system aiming at sustainability”, Jonsson, Vinneras, Hoglund & Stenstrom, 1999.

Por: Bibiana Pedraza
Asesor: Eugenio Giraldo

Fuente: Universidad de Los Andes – Colombia
www.uniandes.edu.co

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