Clase 6 - Tecnología para el tratamiento de residuos PDF

INGENERIA AMBIENTAL Unidad IV - Tecnología para el tratamiento de contaminaciones: RESIDUOS PRESENTADO POR: Xiomara Castillo  Los países de ingreso alto, si bien representan el 16 % de la población mundial, generan más de un tercio (34 %) de los desechos d...

INGENERIA AMBIENTAL Unidad IV - Tecnología para el tratamiento de contaminaciones: RESIDUOS PRESENTADO POR: Xiomara Castillo  Los países de ingreso alto, si bien representan el 16 % de la población mundial, generan más de un tercio (34 %) de los desechos del mundo. La región de Asia oriental y el Pacífico genera casi un cuarto (23 %) del total.  El desperdicio de alimentos en el mundo Los hogares de China generan más de 108 Índice de Desperdicio de Alimentos: millones de toneladas de residuos alimentarios al (“Índice sobre PDA” o “el Índice”) está año. Según el Índice de Desperdicio de Alimentos diseñado para brindar una evaluación 2024 de la ONU, más de mil millones de objetiva del grado en que los países toneladas de alimentos que en realidad aún son están tomando medidas para reducir su aptos para el consumo acaban en la basura en pérdida y desperdicio de alimentos todo el mundo antes incluso de tener la (PDA) conforme a la meta 12.3 de los oportunidad de ser consumidos. Los habitantes de la India ocupan el segundo objetivos de desarrollo sostenible (ODS) lugar, con unos 78 millones de toneladas de de la Organización de las Naciones residuos, mientras que en Estados Unidos se tiran Unidas (ONU 2017). a la basura unos 25 millones de toneladas de alimentos. El índice se basa en el enfoque “identificar-medir- actuar” Porcentaje de desperdicio de alimentos = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑐𝑖𝑜 = 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑥 100 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑟𝑎𝑠 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 Tasa de generación = (kg/hab-día) (Domicilios) (Peso de la basura generada) / (número de habitantes de la casa) x días (Comercio) (Peso de la basura generada) / (cantidad de trabajadores registrados para el comercio) x días  Indicadores del reciclaje de los residuos solidos. 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜𝑠 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑎𝑝𝑟𝑜𝑣𝑒𝑐ℎ𝑎𝑑𝑜𝑠 1) % 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜𝑠 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑎𝑝𝑟𝑜𝑣𝑒𝑐ℎ𝑎𝑏𝑙𝑒𝑠 = 𝑥 100 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜𝑠 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠 𝑅𝑆−𝐷𝑖𝑠𝑝𝑢𝑒𝑠𝑡𝑜𝑠 𝑎𝑑𝑒𝑐𝑢𝑎𝑑𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒 2) % 𝑅𝑆 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑢𝑒𝑠𝑡𝑜𝑠 𝑎𝑑𝑒𝑐𝑢𝑎𝑑𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝑥 100 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜𝑠 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙𝑒𝑠 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑐𝑙𝑎𝑑𝑜 3) 𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑐𝑙𝑎𝑗𝑒(%) = 𝑥 100 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑒𝑐ℎ𝑜𝑠 𝑘𝑔 𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑅𝑆−𝑅𝑒𝑠𝑖𝑐𝑙𝑎𝑑𝑜𝑠 4) 𝑇𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑐𝑙𝑎𝑑𝑜 (𝑚𝑒𝑠) = (𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑎𝑙 𝑅𝑆−𝑅𝑒𝑐𝑖𝑐𝑙𝑎𝑑𝑜+ 𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑅𝑆 𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑎𝑙) 𝑥 30 días Principales sistemas de tratamiento de residuos sólidos urbanos La incineración (controlada) se lleva a cabo en La incineración hornos mediante combustión (oxidación química) en exceso de oxígeno. Razones: Destrucción de información (incineradora de documentos) o la destrucción de productos o compuestos químicos peligrosos (incineradora de residuos sólidos orgánicos). Los productos de la combustión son: Cenizas, gases, partículas tóxicas y algunas con efectos cancerígenos,1​2​ así como calor, que puede utilizarse para generar energía eléctrica. Cada tonelada de residuos quemados y convertidos en energía puede alimentar un hogar durante un mes. La gestión de los desechos sólidos es un problema universal que atañe a todo habitante del planeta. Y con más del 90 % de los desechos que se vierten o queman a cielo abierto  Principales sistemas de tratamiento de residuos sólidos urbanos Residuos sólidos municipales generados anualmente per cápita (kilogramos/habitante/día) Los principales y más utilizados son: El vertido controlado,  Principales sistemas de tratamiento de residuos sólidos urbanos Los principales y más utilizados son: La pirólisis Planta de Pirólisis para Residuos Sólidos  Principales sistemas de tratamiento de residuos sólidos urbanos Los principales y más utilizados son: La Carbonización La biometanización o digestión anaerobia, es un tratamiento de valorización de los biorresiduos que pretende ayudar a solucionar los problemas ambientales asociados a la gran generación de residuos, a su tratamiento y destino final, al mismo tiempo que produce biogás del que El compostaje puede obtenerse energía. Carbonización hidrotermal de biomasa residual Carbonización hidrotérmica (HTC)  Cálculo de la tasa de descomposición (k) y biomasa remante (Br) Cálculo de la tasa de descomposición (k) 𝒌𝒈 𝐿𝑛 𝐵𝑟 𝒌 (𝑻𝒂𝒔𝒂 𝒅𝒆 𝒅𝒆𝒔𝒄𝒐𝒎𝒑𝒐𝒔𝒊ó𝒏) ( )= 𝒂ñ𝒐 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑐𝑖ó𝑛 𝑎ñ𝑜𝑠 Como k es un valor negativo (al ser Br menor que 1) se usa el valor absoluto de k, como valor de la tasa de descomposición. Cálculo de la biomasa remante (Br) 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜 𝑃𝑖 𝑷𝒓𝒐𝒑𝒐𝒓𝒄𝒊ó𝒏 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒃𝒊𝒐𝒎𝒂𝒔𝒂 𝒓𝒆𝒎𝒂𝒏𝒆𝒏𝒕𝒆 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜 𝑃𝑓  Microorganismos empleados en la descontaminación de residuos. Bacterias: Son muy eficaces en el tratamiento de aguas residuales y suelos contaminados por compuestos orgánicos e inorgánicos. Las especies Pseudomonas, Rhodococcus y Sphingomonas se utilizan para degradar hidrocarburos y compuestos orgánicos complejos, mientras que otras, como Desulfovibrio, se usan para reducir sulfuros en ambientes anaeróbicos. Microorganismos empleados en la HONGOS descontaminación de residuos. Hongos: Algunos hongos como Algas: Son eficaces en la eliminación de Phanerochaete chrysosporium y Trametes nutrientes y algunos metales pesados en versicolor poseen enzimas ligninolíticas sistemas acuáticos. Son útiles en (ligninasas, peroxidasas) que les permiten biorreactores de tratamiento de aguas descomponer compuestos recalcitrantes residuales, donde ayudan a reducir nitratos y como fenoles, pesticidas, y colorantes en fosfatos y mejorar la calidad del agua. suelos y aguas contaminadas  Tipo de Microorganismo Contaminante Degradado Organismo Pseudomonas putida Hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), BTEX (Benceno, Tolueno, Etilbenceno) Bacillus subtilis Metales pesados como el cadmio y el zinc Alcaligenes eutrophus Compuestos organoclorados, pesticidas Bacterias Nitrosomonas Amoniaco y nitrógeno en procesos de nitrificación Desulfovibrio Sulfatos y sulfuros (en condiciones anaeróbicas) Azotobacter Fertilizantes y compuestos de nitrógeno Geobacter Metales pesados y compuestos radiactivos como uranio Phanerochaete chrysosporium Compuestos lignocelulósicos, pesticidas, colorantes, fenoles Trametes versicolor Fenoles, colorantes, hidrocarburos Hongos Aspergillus niger Metales pesados, aflatoxinas Penicillium sp. Metales pesados, pesticidas Pleurotus ostreatus Hidrocarburos, compuestos organoclorados Chlorella vulgaris Nutrientes como fosfatos y nitratos Scenedesmus obliquus Fosfatos, metales pesados Algas Spirogyra sp. Metales pesados, nutrientes como nitrógeno y fósforo Dunaliella sp. Remoción de metales pesados en aguas salobres La biotecnología en el reciclaje de materiales orgánicos Esta tecnología permite descomponer materiales orgánicos de manera más eficiente y rápida mediante el uso de microorganismos que descomponen los materiales en sus componentes básicos. La biotecnología permite, por tanto, recuperar y extraer valor de aquello que en Tecnología del reciclaje: El compostaje principio son solo desechos y (tratamiento biológico aeróbico) y la es un aliado clave en biodigestión (tratamiento biológico anaeróbico) con la economía circular el fin de producir abono orgánico y energía eléctrica, respectivamente Esquema de tratamiento de residuos biomásicos mediante carbonización hidrotermal en un marco de economía circular. Imagen: UAM Electrocoagulación y electro oxidación La electrocoagulación y la electrooxidación eliminan contaminantes mediante procesos eléctricos. La electrocoagulación es un método físico-químico para el tratamiento de aguas residuales preferentemente industriales, fundamentado en el empleo de una corriente eléctrica continua que promueve procesos de coagulación. Los coagulantes alteran la carga eléctrica de las partículas suspendidas, lo que hace que se aglutinen: es un proceso de neutralización de carga  Reciclaje de plástico: Químico Pirólisis: Descompone los plásticos a altas temperaturas en ausencia de oxígeno, produciendo combustibles líquidos, gases y otros productos químicos. descompone los residuos plásticos, en sustancias más simples, mediante su calentamiento a temperaturas que van desde los 300 a los 900 grados centígrados, en ausencia de oxígeno. Hidrogenólisis: Usa hidrógeno y catalizadores para transformar residuos plásticos en hidrocarburos de valor agregado. Gasificación: Convierte los plásticos en gases sintéticos, que pueden usarse para generar energía o como insumos en la industria química.  Reciclaje de plástico: Biodegradación mediante enzimas y microorganismos PETasa (poliéster hidrolasas ): Una enzima capaz de degradar el PET (plástico común en botellas) a niveles moleculares, permitiendo su reciclaje eficiente. Microorganismos en ambiente marino (Rhodococcus ruber ): Ciertos microorganismos que viven en el mar pueden descomponer plásticos como el polietileno y el polipropileno, aunque aún se estudian para POLIÉSTER HIDROLASA hacer el proceso más rápido y eficiente. Reciclaje de plástico: “reciclaje de valor agregado” Mediante procesos avanzados, los residuos plásticos se convierten en productos con mayor valor, como materiales de construcción, fibras textiles o incluso componentes electrónicos. Esta técnica permite no solo reducir el desperdicio, sino darle un uso duradero a materiales que de otra forma serían contaminantes.  Indicadores de tratamiento de residuos solidos Un indicador es una Los indicadores para los comparación entre dos o más Residuos Sólidos Urbanos tipos de datos que sirve para son tres: elaborar una medida Generación de RSU per cuantitativa o una cápita observación cualitativa. Esta comparación arroja un valor, Porcentaje de residuos una magnitud o un criterio, recolectados selectivamente que tiene significado para Nivel de disposición final quien lo analiza. Indicadores para reciclaje de desechos solidos urbanos  Indicadores para reciclaje de desechos solidos urbanos Idd = Indicadores de destinación RRS = Cantidad de residuos dispuestos en desactivación Kg/ mes. relleno Sanitario en Kg./ mes. IDos = Indicadores de destinación para otros IDR = Indicadores de destinación sistemas de disposición final aceptada por la para reciclaje legislación RR = Cantidad de residuos RT = Cantidad total de Residuos producidos reciclados en Kg./ mes. por el Hospital o establecimiento en Kg./mes. IDI = Indicadores de destinación Rd = Cantidad de residuos sometidos a para Incineración. desactivación en Kg/ mes RI = Cantidad de residuos Ros = Cantidad de residuos sometidos a incinerados en Kg./ mes. desactivación de alta eficiencia, incineración, IDRS = Indicadores de destinación otros sistemas de tratamiento, reciclaje y para relleno sanitario. enviados a rellenos sanitarios.