Aplicación de la minería de rellenos en el cálculo de la distribución de las rutas de valorización de un relleno sanitario

Abstract

La presente investigación se centró en aplicar los diversos aspectos metodológicos de la Minería de Rellenos (LFM), con la finalidad de valorizar los residuos almacenados en un relleno sanitario peruano, enfatizando el análisis en la caracterización y evaluación de alternativas de uso de la fracción combustible y la fracción fina (< 6.3 mm) obtenidas a partir de los residuos enterrados en dicha infraestructura de disposición final. Para tal fin, se tomó como área de estudio una celda de disposición final de residuos sólidos municipales en un relleno sanitario peruano. Dicha celda cuenta con un área superficial de 0.74 hectáreas, tiene un perímetro y una altura máxima de relleno de aproximadamente 345 metros y 5 metros, respectivamente, así como una antigüedad 9 a 10 años. Para el muestreo, se colectaron 7 muestras de residuos de 1 m3 a través de excavaciones realizadas a 3 - 4 metros de profundidad. Las muestras se secaron al aire libre mediante volteo durante un periodo de 10 a 11 días, y las fracciones de residuos fueron clasificadas mediante procesos de tamizaje a 6.3 mm, clasificación manual y separación magnética, para ser finalmente pesadas. Posteriormente, la fracción fina (< 6.3 mm) y la fracción combustible (plásticos, madera, papel y cartón, caucho, textiles, pañales y materia orgánica) fueron analizadas en laboratorio con la finalidad de evaluar su uso potencial. Los resultados mostraron que la fracción combustible representó el 31.09 ± 3.61 % en masa de los residuos enterrados, siendo esta una cantidad favorable en miras a la posible ejecución de un proyecto de LFM. Esta fracción presentó un Poder Calorífico Inferior (PCI) en el rango de 13.71 a 15.69 MJ/kg, un contenido de cloro (Cl) en el rango de 0.3601 a 0.4141 %, y un contenido de mercurio (Hg) en relación al PCI de 0.021 a 0.027 mg/MJ, lo cual permitió clasificarlo como Combustible Sólido Recuperado (CSR) de acuerdo al estándar europeo EN 15359, asignándole un código de clase PCI 4; Cl 2; Hg 2. Respecto a su uso potencial, se realizó un comparativo con normas internacionales para uso de combustibles sólidos alternativos tales como la RAL-GZ 724 (Alemania), el Decreto Ministerial 22 (Italia), la Ordenanza de Incineración de Residuos (Austria), y los Criterios de EURITS para la Coincineración de Residuos en Hornos de Cemento, determinándose finalmente su aptitud de uso para coincineración en plantas de producción de cemento. Por otro lado, la fracción fina representó un 26.67 ± 1.43 % del total de residuos enterrados. Respecto al uso potencial de esta fracción, el análisis comparativo de sus propiedades fisicoquímicas con requisitos mínimos internacionales para producción de compost tales como NCh 2880. Of 2004, NTEA-006-SMA-RS-2006, NTC 5167, y NMX-AA-180-SCFI-2018, descartó su aptitud como abono orgánico debido a excedencias en parámetros como arsénico, cadmio, cobre, plomo; así como a contenidos insuficientes de macronutrientes primarios, carbono orgánico y Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC). Por otro lado, el alto contenido de materia orgánica presente en esta fracción (7.53 % - 11.66 %) descartó también su uso como material de construcción como subrasante o relleno. Dado que la fracción fina cumplió con los ECA-Suelos para uso de suelo Comercial/Industrial/Extractivo, se propone mantener su uso como material de cobertura en el mismo emplazamiento para la disposición final de nuevos residuos sólidos, evitando así los gastos de la explotación de nuevas canteras de arcilla. La alta cantidad de fracción combustible demostró que la minería de rellenos (LFM) y la posterior producción de CSR para uso en la industria cementera representa una opción para el postcierre de los rellenos sanitarios peruanos, así como un método para extender su vida útil, y una opción para la valorización de residuos no biodegradables. Esta cantidad presupone una recuperación de volumen y espacio aéreo disponible para nuevos usos; los cuales, podrían ser ‘reclamados’ y habilitados, previa nivelación y conformación de terreno con la fracción fina, abriendo el camino a nuevas actividades productivas y de servicios como el establecimiento y venta de lotizaciones industriales.

This research focused on applying the various methodological aspects of Landfill Mining (LFM), with the aim of valorizing the waste stored in a Peruvian landfill, emphasizing the analysis in the characterization and evaluation of alternative uses of the combustible fraction and the fine fraction (< 6.3 mm) obtained from the waste buried in this infrastructure. For this purpose, a municipal solid waste disposal cell in a Peruvian sanitary landfill was taken as the study area. This cell has a surface area of 0.74 hectares, a perimeter and a maximum fill height of approximately 345 metres and 5 metres, respectively, and is 9 to 10 years old. For sampling, seven waste samples 1 m3 each were collected from excavations at a depth of 3-4 metres. The samples were air-dried by tumbling for a period of 10 to 11 days, and the residue fractions were sorted by sieving at 6.3 mm, manual sorting and magnetic separation, and finally weighed. Subsequently, the fine fraction (< 6.3 mm) and the combustible fraction (plastics, wood, paper and cardboard, rubber, textiles, nappies and organic matter) were analyzed in the laboratory in order to evaluate their potential use. The results showed that the combustible fraction represented 31.09 ± 3.61% by mass of the buried waste, which is a favorable quantity for the possible implementation of an LFM project. This fraction presented a Net Calorific Value (NCV) in the range of 13.71 to 15.69 MJ/kg, a chlorine (Cl) content in the range of 0.3601 to 0.4141 %, and a mercury (Hg) content in relation to the NCV of 0.021 to 0.027 mg/MJ, which allowed it to be classified as Solid Recovered Fuel (SRF) according to the European standard EN 15359, assigning it a class code of LCP 4; Cl 2; Hg 2. Regarding its potential use, a comparison was made with international standards for the use of alternative solid fuels such as RAL-GZ 724 (Germany), Ministerial Decree 22 (Italy), the Waste Incineration Ordinance (Austria), and the EURITS Criteria for the Co-incineration of Waste in Cement Kilns, finally determining its suitability for use for co-incineration purposes in cement production plants. On the other hand, the fine fraction represented 26.67 ± 1.43 % of the total buried waste. Regarding the potential use of this fraction, the comparative analysis of its physicochemical properties with international minimum requirements for compost production such as NCh 2880. Of 2004, NTEA-006-SMA-RS-2006, NTC 5167, and NMX-AA-180-SCFI-2018, ruled out its suitability as organic fertilizer due to excesses in parameters such as arsenic, cadmium, copper, lead; as well as insufficient contents of primary macronutrients, organic carbon and Cation Exchange Capacity (CEC). Furthermore, the high content of organic matter present in this fraction (7.53 % - 11.66 %) also ruled out its use as a construction material for subgrade or fill. Since the fine fraction still complies with the Peruvian national standards for Commercial/Industrial/Extractive land use, it is proposed to maintain its use as a cover material on the same site for the final disposal of new solid waste, thus avoiding the costs of exploiting new clay quarries. The high amount of combustible fraction demonstrated that landfill mining (LFM) and the subsequent production of SRF for use in the cement industry represents an option for the post-closure of Peruvian landfills, as well as a method to extend their useful life, and an option for the valorisation of non-biodegradable waste. This quantity presupposes a recovery of volume and air space available for new uses, which could be 'reclaimed' and enabled, after levelling and shaping the land with the fine fraction, opening the way to new productive and service activities such as the establishment and sale of industrial lots.