Los vertederos son el método principal de eliminación de desechos en muchas partes del mundo, incluidos Estados Unidos y Canadá. Se espera que los rellenos sanitarios de biorreactores reduzcan la cantidad y los costos asociados con la gestión de lixiviados , aumenten la tasa de producción de metano (gas natural) con fines comerciales y reduzcan la cantidad de tierra necesaria para los rellenos sanitarios. [1] [2] Los vertederos de biorreactores son monitoreados y manipulan los niveles de oxígeno y humedad para aumentar la tasa de descomposición por actividad microbiana.
Vertederos tradicionales y problemas asociados
Los vertederos son el método de eliminación de residuos más antiguo que se conoce. [ cita requerida ] [3] Los desechos se entierran en grandes pozos excavados (a menos que haya lugares naturales disponibles) y se cubren. Las bacterias y arqueas descomponen los desechos durante varias décadas produciendo varios subproductos de importancia, incluido el gas metano (gas natural), lixiviados y compuestos orgánicos volátiles (como sulfuro de hidrógeno (H 2 S), N 2 O 2 , etc.) .
El gas metano, un gas de efecto invernadero fuerte , puede acumularse dentro del relleno sanitario y provocar una explosión a menos que se libere de la celda. [4] Los lixiviados son productos metabólicos fluidos de la descomposición y contienen varios tipos de toxinas e iones metálicos disueltos. [5] Si el lixiviado se escapa al agua subterránea, puede causar problemas de salud tanto en animales como en plantas. [6] Los compuestos orgánicos volátiles (COV) están asociados con la causa del smog y la lluvia ácida . [7] Con la creciente cantidad de desechos producidos, se ha vuelto difícil encontrar lugares apropiados para almacenarlos de manera segura. [ cita requerida ]
Funcionamiento de un vertedero de biorreactores
Hay tres tipos de biorreactores: aeróbico , anaeróbico e híbrido (utilizando métodos aeróbicos y anaeróbicos). Los tres mecanismos implican la reintroducción del lixiviado recolectado suplementado con agua para mantener los niveles de humedad en el relleno sanitario. Los microorganismos responsables de la descomposición se estimulan así para que se descompongan a un ritmo mayor con un intento de minimizar las emisiones nocivas. [8]
En los biorreactores aeróbicos, el aire se bombea al vertedero utilizando sistemas de tuberías verticales u horizontales . La descomposición del ambiente aeróbico se acelera y la cantidad de COV, la toxicidad del lixiviado y el metano se minimizan. [9] En los biorreactores anaeróbicos con lixiviados en circulación, el relleno sanitario produce metano a un ritmo mucho más rápido y más temprano que los rellenos sanitarios tradicionales. La alta concentración y cantidad de metano permite que se use de manera más eficiente para fines comerciales, al tiempo que reduce el tiempo que el relleno sanitario necesita ser monitoreado para la producción de metano. Los biorreactores híbridos someten las partes superiores del vertedero a ciclos aeróbicos-anaeróbicos para aumentar la tasa de descomposición, mientras que las partes inferiores del vertedero producen metano. [8] Los vertederos de biorreactores producen cantidades menores de COV que los vertederos tradicionales, excepto H 2 S. Los vertederos de biorreactores producen cantidades más altas de H 2 S. La vía bioquímica exacta responsable de este aumento no está bien estudiada [1]
Ventajas de los vertederos de biorreactores
Los vertederos de biorreactores aceleran el proceso de descomposición. [10] A medida que avanza la descomposición, la masa de componentes biodegradables en el relleno sanitario disminuye, creando más espacio para tirar la basura. Se espera que los vertederos de biorreactores aumenten esta tasa de descomposición y ahorren hasta un 30% del espacio necesario para los vertederos. Con cantidades crecientes de desechos sólidos que se producen cada año y la escasez de espacios para vertederos, el vertedero de biorreactores puede proporcionar una forma significativa de maximizar el espacio del vertedero. Esto no solo es rentable, sino que, dado que se necesita menos tierra para los vertederos, también es mejor para el medio ambiente. [1]
Además, la mayoría de los rellenos sanitarios se controlan durante al menos 3 a 4 décadas para garantizar que no se escapen lixiviados o gases del relleno sanitario a la comunidad que rodea el vertedero. En contraste, se espera que el relleno sanitario de biorreactores se descomponga a un nivel que no requiera monitoreo en menos de una década. Por lo tanto, el terreno del vertedero se puede utilizar para otros fines, como reforestación o parques, dependiendo de la ubicación en una fecha anterior. [11] Además, reutilizar el lixiviado para hidratar el vertedero lo filtra. Por lo tanto, se requiere menos tiempo y energía para procesar el lixiviado, lo que hace que el proceso sea más eficiente. [8]
Desventajas de los vertederos de biorreactores
Los vertederos de biorreactores son una tecnología relativamente nueva. Para los vertederos de biorreactores recientemente desarrollados, los costos de monitoreo inicial son más altos para garantizar que todo lo importante se descubra y controle adecuadamente. Esto incluye gases, olores y filtraciones de lixiviados en la superficie del suelo.
El mayor contenido de humedad del relleno sanitario del biorreactor puede reducir la estabilidad estructural del relleno sanitario al aumentar la presión del agua de los poros dentro de la masa de residuos. [12]
Dado que el objetivo de los vertederos de biorreactores es mantener un alto contenido de humedad, los sistemas de recolección de gas pueden verse afectados por el aumento del contenido de humedad de los desechos.
Implementación de rellenos sanitarios de biorreactores
Los rellenos sanitarios de biorreactores, que son una tecnología novedosa, aún se encuentran en la fase de desarrollo y se están estudiando a escala de laboratorio. [13] Los proyectos piloto para rellenos sanitarios de biorreactores se muestran prometedores y se están experimentando más en diferentes partes del mundo. A pesar de los beneficios potenciales de los rellenos sanitarios de biorreactores, no existen diseños estandarizados y aprobados con pautas y procedimientos operativos. A continuación se muestra una lista de proyectos de vertederos de biorreactores que se están utilizando para recopilar datos para elaborar estas directrices y procedimientos necesarios: [14]
Estados Unidos
- California
- Condado de Yolo
- Florida
- Vertedero del sureste del condado de Alachua
- Condado de Highlands
- Vertedero regional de New River, Raiford
- Vertedero del condado de Polk, Winter Haven
- Kentucky
- Vertedero de circuito exterior
- Michigan
- Condado de Saint Clair
- Misisipí
- Proyecto de demostración del biorreactor Plantation Oaks, Sibley
- Misuri
- Columbia
- New Jersey
- Parque ambiental Haneman de ACUA, municipio de Egg Harbor
- Carolina del Norte
- Proyecto de relleno sanitario del condado de Buncombe
- Virginia
- Vertedero de Maplewood y Vertederos del Condado de King George
- Proyecto de demostración XL del relleno sanitario de Virginia Proyecto
Canadá
- Proyecto de demostración del biorreactor Sainte-Sophie, Quebec
Australia
- Nueva Gales del Sur
- WoodLawn, Goulburn
- Queensland
- Bioenergía del árbol de ti, Ipswich
Ver también
Referencias
- ^ a b c El Centro Hinkley para la gestión de residuos sólidos y peligrosos, el Departamento de Ciencias de la Ingeniería Ambiental, Universidad de Florida, Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, Universidad de Florida Central. (2008). Proyecto de demostración de vertedero de biorreactores de Florida: Resumen ejecutivo. Consultado el 3 de febrero de 2010 en [1].
- ^ Berge, Nicole D .; Reinhart, Debra R .; Batarseh, Eyad S. (1 de mayo de 2009). "Una evaluación de los costos y beneficios de los vertederos de biorreactores". Gestión de residuos . Primera conferencia internacional sobre gestión ambiental, ingeniería, planificación y economía. 29 (5): 1558-1567. doi : 10.1016 / j.wasman.2008.12.010 . PMID 19167875 .
- ^ Tammemagi, Hans (1999). La crisis de los residuos: vertederos, incineradores y búsqueda de un futuro sostenible . Oxford: Prensa de la Universidad de Oxford. pp. 4 . ISBN 9780195351682. OCLC 466431800 .
- ^ Christensen, TH (1999). Vertedero de residuos: Biogás
- ^ Departamento de Ecología del estado de Washington. (Dakota del Norte). Manual de Diseño de Rellenos Sanitarios de Residuos Sólidos. Consultado el 3 de febrero de 2010 en [2]. Archivado el 17 de octubre de 2009en la Wayback Machine.
- ^ Kjeldsen, PM (2002). Composición actual y a largo plazo del lixiviado de rellenos sanitarios de RSU: una revisión. Revisiones críticas en ciencia y tecnología ambientales, 297-336.
- ^ Brosseau, JH (1994). Rastrear las emisiones de compuestos de gas de los sitios sanitarios de los vertederos municipales; Ambiente-Atmosférico. Ambiente atmosférico, págs. 285-293.
- ^ a b c Centro Hinkley para la gestión de residuos sólidos y peligrosos. (2006). Bioreactor.org - Información general. Obtenido el 3 de febrero de 2010 de Bioreactor.org: [3]
- ^ Murphyb, SR (1992). Estudio lisimétrico del concepto de vertedero aeróbico. Gestión e investigación de residuos, 485-503.
- ^ Reinhart, Debra R. y Timothy G. Townsend. Diseño y operación de biorreactores de relleno sanitario . Boca Raton, Fla: Lewis, 1998. Imprimir.
- ^ Bard, S. (2002). Voces del pasado: Hong Kong. Prensa de la Universidad de HK, 1842-1918.
- ^ Prácticas sustentables para el diseño y operación de rellenos sanitarios . Principios y prácticas de gestión de residuos. Saltador. 2015. ISBN 9781493926619.
- ↑ Nair, VV, Dhar, H., Kumar, S., Thalla, AK, Mukherjee, S., Wong, JWC (2016). Modelado basado en redes neuronales artificiales para evaluar el rendimiento de metano a partir de biogás en un biorreactor anaeróbico a escala de laboratorio. Tecnología de fuentes biológicas 217, 90 - 99. doi: https://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2016.03.046
- ^ Kjeldsen, PM (2002). Composición actual y a largo plazo del lixiviado de rellenos sanitarios de RSU: una revisión. Revisiones críticas en ciencia y tecnología ambientales, págs. 297-336
enlaces externos
- Toward a Twenty-first Century Landfill - Página web del Proyecto de investigación de biorreactores del condado de Yolo.
- Bioreactorlandfill.org