II Simposio Iberoamericano de Ingeniería de Residuos Barranquilla, 24 y 25 de septiembre de 2009.

MÉTODOS PARA LA DETERMINACIÓN DE GENERACIÓN DE RESIDUOS EN COMUNIDADES RURALES *

Taboada P.A. 1, ; Armijo C.1, Aguilar Q.1, Ojeda S.2 Aguilar X.3 Universidad Autónoma de Baja California, Facultad de Ingeniería, Campus Ensenada. Carr. Tijuana-Ensenada Km. 103, el Sauzal, Tel +52 (646) 174-4333, ext. 64314. Baja California, México 1 Facultad de Ingeniería Ensenada, Universidad Autónoma de Baja California. 2 Instituto de Ingeniería, Universidad Autónoma de Baja California. 3 Instituto Tecnológico de Tijuana Modalidad: Oral

Resumen Las autoridades de limpia en comunidades rurales carecen de infraestructura, recursos financieros y técnicos para determinar la generación de residuos sólidos. Sus estimaciones son hechas en base a suposiciones e inferencias, lo que impide dimensionar la problemática en el manejo de residuos y la planeación para mejorarlo. Cuando se tienen recursos limitados para determinar la generación de residuos sólidos municipales a partir de un muestreo estadístico aleatorio, este dato se puede obtener a través de un estudio en los sitios de disposición final que considere el peso los residuos recolectados. Si no se cuenta con básculas in situ para pesar los camiones recolectores, se pueden emplear otros métodos para determinar la generación. En este estudio se exploran dos alternativas diferentes para inferir la generación de residuos en poblaciones rurales cuando los recursos para un estudio de esta naturaleza son limitados. Los resultados obtenidos en este estudio, indican que en caso de no poder pesar la carga de los vehículos de compactación en una zona rural, una buena aproximación se puede obtener por dos opciones: a) considerar un peso específico típico de 230 kg/m3 y determinar la generación; b) determinar el peso específico de los residuos y considerar un factor de compactación en los camiones recolectores del 57 al 60%. Palabras clave: peso específico, generación de residuos, residuos rurales, generación in situ Introducción La planeación y organización de los servicios públicos de recolección en los países en vías de desarrollo se hace de manera muy rudimentaria. Esto provoca una carencia de información que refleje la cantidad y tipo de residuos que está generando la sociedad dentro de un municipio. La mayoría de los municipios no tienen el tiempo o los recursos financieros y técnicos para llevar a cabo estudios de caracterización o registros sobre residuos sólidos. No tienen claro su origen y tipo producido en cada área, por lo que sus decisiones son hechas en base a suposiciones e inferencias [2]. Los datos de generación de RSU en volumen y composición en los países apoyan en las actividades de gestión de residuos. Esos pueden ser empleados para seleccionar la combinación de opciones de manejo de los residuos y las prioridades que deben asignárseles, asi como conocer las estimaciones de gases de efecto de invernadero, entre otros. Estos datos específicos sobre la producción de RSU y las prácticas de gestión pueden *

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ser obtenidos a partir de estadísticas de residuos, encuestas y/o proyectos de investigación [3]. De acuerdo a la NMX-AA-091-1987, la generación de residuos sólidos se refiere a la cantidad de residuos originados por una determinada fuente en una unidad de tiempo. En ella se incluyen desechos generados en las casas habitación, comercios, instituciones, y otros. Puede indicarse como el número de kilogramos de residuos sólidos que produce cada habitante por día en una población determinada (kg/hab/día) o indicarse como el número de kilos generados por habitante anualmente (kg/hab/año). Para determinar la producción de residuos sólidos, en (kg/hab/día), es preciso pesar todos los vehículos recolectores durante una semana y dividir la carga total por la población atendida y por siete días. El cálculo puede hacerse para toda una ciudad si se cuenta con un censo de población en el sector [13]. Debido a que este valor constituye una media muestral, representa un valor aproximado. La generación de residuos per-cápita no es generalizable a cualquier región o país ya que ésta no depende únicamente del número de habitantes de una población sino que es afectada por varios aspectos tales como los económicos, políticos y sociales (ingreso percápita, cultura, hábitos de consumo, conciencia ecológica, nivel de desarrollo, etc.). Así, se puede esperar que la generación per-cápita entre un país desarrollado y uno en vías de desarrollo difiera significativamente. Hay muchos problemas asociados con la producción de datos sobre residuos. Los residuos, particularmente los residuos domésticos, pueden variar sobre una base diaria, mensual o estacional, sobre el tamaño de la población, el tipo de vivienda, etc. Otro factor implicado en la exactitud de la producción de datos es que la variación en la cantidad de residuos recolectados puede depender del método de recolección de residuos y del tamaño de los contenedores de residuos. Esto es especialmente cierto en el caso de los residuos domésticos. Por lo tanto, debe tenerse siempre en cuenta que los residuos son materiales muy variables y heterogéneos [16]. Dos enfoques son generalmente adoptados para la estimación de la cantidad y composición de residuos: cuestionarios y/o análisis directo de residuos. El primero es aplicado los generadores de residuos y el segundo en el sitio de la producción de residuos o en la instalación de tratamiento de residuos. El cuestionario se distribuye a una serie de empresas, con preguntas relativas a las cantidades de residuos generados y la composición en relación con una lista predeterminada de los productos o materiales a base de categorías. Otras cuestiones que podrían incluirse son preguntas sobre la estacionalidad de los residuos generados y la eventual reutilización de residuos o sistemas de reciclado en funcionamiento. Sin embargo sistemas de adquisición de datos que se basan en los cuestionarios pueden no ser confiables, La falta de registros, una baja tasa de respuesta y la falta de respuesta al cuestionario puede inducir a un sesgo de respuesta a fin de que las empresas puedan ser vistas a tener una mejor gestión de los residuos y sistemas de presentación de informes que no responden (ibídem). Buenrostro [1] reportó que en una comparación de los datos sobre generación de RS obtenidos por encuesta y por pesado del camión, se encontró una subestimación del primero, en alrededor del 36%. Atribuyó esta diferencia que la mayoría de los locatarios vacilaba en contestar la cantidad de RS que ellos estimaban producir. Los argumentos que anteponían los locatarios fueron básicamente temor a aumento de impuestos, que se piense que son más sucios y con ello, que se les suspendiera la concesión de su permiso. En México, la metodología para determinar la generación de residuos es indicada en la NMX-AA-061-1985. En esta norma se establece que la generación per-cápita de residuos sólidos domésticos se obtiene con base en la generación promedio de residuos sólidos por habitante, medido en kg/hab-día, a partir de la información obtenida de un muestreo

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estadístico aleatorio en campo, con duración de ocho días para cada uno de los estratos socioeconómicos de la población. El INE [5], con base en la información disponible relativa a la generación per cápita de residuos sólidos municipales, calculó la generación total para 118 localidades en México. Para aquellas localidades que no contaban con un estudio o información confiable al respecto, los datos se estimaron mediante inferencia, tomando en consideración el clima, la actividad o actividades preponderantes y la zona y/o región donde se localizan, de acuerdo con ello, los datos de generación por zonas se exponen en la Tabla 1. Tabla 1. Generación per-cápita en México (INE) Región Frontera Norte Centro Occidente Sureste

1997 0.92 0.85 0.95 0.86 0.89

2000 0.96 0.94 1.15 0.91 0.98

2005 1.05 1.03 1.27 1.00 1.07

2010 1.16 1.12 1.40 1.10 1.16

Metodología Los datos para la realización de este trabajo se obtuvieron del 26 al 31 de Enero de 2009, en la comunidad rural de San Quintín, Baja California, México. El Valle de San Quintín es predominantemente agrícola, altamente concentrado en el cultivo de hortalizas, de las cuales el 65% de su producción se exporta casi en su totalidad a Estados Unidos y el resto se destina al mercado nacional. El 51.4% de la población económicamente activa se ocupa en actividades agropecuarias y otras del sector primario; el 36.8% trabaja estacionalmente en el empaque de productos agrícolas y agroindustriales y el 11.7% se dedica al comercio y los servicios. El turismo se desarrolla parcialmente, al igual que la minería y las actividades acuícolas. La pesca y la extracción de moluscos se realizan de manera rudimentaria y con baja inversión [17]. Los residuos recolectados por el departamento de limpia de San Quintín fueron cuantificados. Con el apoyo del Departamento de Servicios Públicos, durante una semana se pesaron en una balanza pública los camiones recolectores antes y después de verter los residuos en el sitio de disposición final. Adicionalmente se verificaron los datos de placa de los camiones recolectores para conocer su capacidad en m3. Con esta información se determinó la densidad volumétrica de los residuos compactados de acuerdo a la siguiente fórmula.

ρ rc =

Pneto de los residuos Ven m3 del camión compactador

(1)

Los residuos analizados en este estudio provenían de los sistemas de recolección municipales. Para la obtención de residuos no se realizó el proceso de recolección de casa por casa, sino que se tomaron muestras de los residuos depositados directamente por los camiones recolectores del municipio en los vertederos. Se realizó de esta manera por las siguientes razones: 1) los recursos económicos eran limitados, 2) no se contaba con un sitio para desarrollar el estudio y 3) no se contaba con un vehículo para realizar la recolección casa por casa, 4) se observó que los estratos sociales en la población –de acuerdo al SCINCE 2000- eran iguales. Ningún residuo fue descartado para el estudio. Debido a que la recolección se hace 1 vez por semana en cada colonia, se consideró que los residuos analizados durante los 5 días de caracterización correspondían a la generación de una semana.

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Se prepararon los equipos para el estudio de caracterización in situ. La báscula se niveló para evitar errores en la medición; se obtuvo la tara del contenedor con capacidad de 0.2 m3 y se marcaron 8 niveles en el contenedor. El cuarteo de residuos se realizó conforme a la NMX-AA-015-1985. Con el apoyo de pepenadores locales y el empleo de bieldos, se procedió a romper las bolsas con residuos y a mezclarlos uniformemente (para evitar contaminar los residuos con tierra, se dejó una base de residuos sobre la cual se realizó el cuarteo). Se eliminaron los cuartos opuestos A y C (ver figura 1) y se homogenizaron nuevamente los residuos. Figura 1. Cuarteo de residuos

Se determinó el peso volumétrico de los residuos. Los residuos eliminados en el cuarteo se depositaron en el contenedor hasta que éste se llenó. Posteriormente, el recipiente fue golpeado contra el suelo tres veces desde una altura no superior a los 10 centímetros. Nuevamente se vertieron residuos al contenedor hasta llenarlo, evitando hacer presión para no alterar el valor del peso volumétrico; cuando no se llenaba el recipiente con los residuos, se anotaba el volumen alcanzado en el contenedor. Una vez que el contenedor estuvo listo para pesarse, se colocó en una balanza electrónica de 500 kg y sensibilidad de 100 gr, y se anotó su valor en peso. El valor neto de los residuos se obtuvo restando la tara al valor medido en la balanza. Este peso se dividió entre el volumen del recipiente para obtener el peso volumétrico de los residuos sin compactar. La siguiente fue empleada para el cálculo del peso volumétrico.

ρ rsc =

Presiduos Vcontenedor

(2)

Resultados En el vertedero de la comunidad rural de San Quintín, México se determinaron los pesos específicos de los residuos compactados y sin compactar en 228.79 kg/m3 y 144.97 kg/m3, respectivamente. Estos datos son semejantes a los encontrados en Veles, Macedonia por Hristovski et al [4], de 223 kg/m3 y 140.5 kg/m3. Si consideramos los pesos específicos calculados in situ y aplicamos el método propuesto por Tchobanoglous, et al [15], el cálculo quedaría como se presenta en la Tabla 2. Tabla 2. Determinación de generación por peso especifico in situ según el método de Tchobanoglous.

Cargas 4 6 4 4

Población: San Quintín Volumen Peso especifico 15.93* 113.95 15.93* 174.37 15.93* 153.95 15.93* 140.03

Peso total 7260.89 16666.28 9809.69 8922.71

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3

15.93* Total:

142.53

6811.51 49,471.09 3

3

*promedio volumétrico de camiones (existe un camión de 19.11m ó 25 yd )

El peso calculado para la comunidad rural de San Quintín por este método, representa el 56.6% del valor obtenido por pesaje en las balanzas públicas (87,470). Los residuos sólidos municipales presentan un gran contenido de humedad debido principalmente a un alto porcentaje de materia orgánica, por lo que difícilmente puede compactarse a menos de la mitad de su volumen suelto. En los sistemas típicos de recolección con compactación sólo se consigue un mediano grado de compactación. Dependiendo de las características de la basura, se logra una reducción de volumen en razón de 2:1 a 3:1 [13]. Discusión Se desea aclarar que los datos aquí reportados corresponden solamente a un estudio corto, realizado en periodo invernal, en una comunidad rural fronteriza. Las hipótesis aquí planteadas giran en torno a las observaciones realizadas, puesto que no existe información previa de la zona para contrastar los hallazgos. Tchobanoglous et al [15] proponen un peso específico típico de 297 kg/m3. Considerando este valor para determinar la generación de residuos en la comunidad rural de San Quintín, se observó que sobrestimó la generación semanal en 21,517 kg, que representa un 24.5% del valor determinado por pesaje de vehículos. No obstante, los datos de recolección en la ciudad de Ensenada –cabecera municipal- en el mismo periodo de estudio arrojaron un peso específico semanal con una media de 298.29 kg/m3 y una desviación estándar de 25.4 kg/m3, para un intervalo de confianza del 98%, aplicando el estadístico t-student. El peso específico típico que propone Jiménez [7] de 250 kg/m3- sobreestima la generación per cápita de residuos ligeramente. Considerando la generación para San Quintín, se observó que sobrestimó la generación per cápita diaria en 0.031 kg, que representa un 4.91% del valor determinado por peso/habitante. Este valor es una buena aproximación al valor encontrado por pesaje en este estudio. La generación obtenida por el factor de compensación (1.047 kg/día) es prácticamente igual a la reportada por SEDESOL [13] de 1.048 kg para la Frontera Norte. No obstante, el factor de compensación empleado se determino de una manera deductiva. Las estimaciones de la generación per-cápita determinadas en este estudio pueden ser superiores. Esto se debe a que la generación se calculó con base en los residuos recolectados por el municipio. No obstante, se sabe que los sistemas de recolección no recogen la totalidad de los residuos generados; esto deja un remanente que no es contabilizado. En México, de acuerdo al INE [6], La cobertura en población servida promedio a nivel nacional se estima en 78%. Para las zonas metropolitanas se ha calculado en 95%, mientras que para ciudades medias entre el 70 y 85%. En áreas urbanas pequeñas se ubica entre el 50 y 70%. Diversos investigadores han reportado diferentes porcentajes de recolección como se muestra en la Tabla 3.. Tabla 3. Porcentajes de recolección.

Investigador Tchobanoglous et al, 1994 Jiménez ,2002 Morales, 2006 SEMARNAT, 2008b (Baja California) Conclusiones

% de recolección 85-96% 70% 86% 90%

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La falta de recursos puede afectar en el desarrollo de estudios sobre generación de residuos. Sin embargo, consideramos que esta información puede servir de referencia para futuros estudios, lo que permitirá observar el comportamiento de la generación de residuos sobre el tiempo. La información obtenida pueden coadyuvar en la toma de decisiones sobre: a) programas de reducción de residuos; b) programas de estímulos para la creación de empresas recicladoras; c) programas de educación ambiental; d) optimización de equipo de recolección. El trabajo en conjunto entre gobierno y sector académico, puede ayudar a llenar el vacío existente respecto información sobre la generación de residuos sólidos. Los municipios por si solos han tenido dificultad para hacer frente a la problemática de la generación de información sobre el manejo de los residuos. Si se integrara más al sector académico como apoyo en las actividades de gestión de residuos, se pudieran combinar recursos e información y con ello generar la información pertinente para una toma de decisiones fundamentada. De acuerdo a los hallazgos en esta investigación, se observó que el valor típico de peso específico de residuos propuesto por Tchobanoglous et al [15] da una buena aproximación en ciudades, pero puede provocar sobreestimaciones en comunidades rurales. Por ello, es importante analizar el contexto de aplicación. El procedimiento para determinar la generación de residuos afecta significativamente los resultados. Basarse en el sentido común o inferir con datos obtenidos bajo otros contextos (países, niveles socio-económicos, etc.), puede conducir a errores en la estimación y/o afectar seriamente la credibilidad de la información generada. Los eventos (días festivos, periodos vacacionales, el clima en la población, la estación del año) influyen en el volumen y composición de la generación, por lo que deben de considerarse cuando se realice un estudio. Por los resultados obtenidos en este estudio, se considera que en caso de no poder pesar la carga de los vehículos de compactación en una zona rural, una buena aproximación se puede obtener por dos opciones: a) considerar un peso específico típico de 230 kg/m3 y determinar la generación; b) determinar el peso específico de los residuos y considerar un factor de ajuste entre el 57-60%.

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[17]. http://www.bajacalifornia.gob.mx/sds/microregiones.htm