CARACTERIZACIN DE PELIGROSIDAD EN LIXIVIADOS Y BIOGS GENERADOS EN UN SITIO DE DISPOSICIN FINAL DE RESIDUOS SLIDOS

MUNICIPALES

Juan A. Velasco*, Alejandro de la Rosa, Anabell Rosas, Gustavo Solrzano y Tania Volke Centro Nacional de Investigacin y Capacitacin Ambiental (CENICA) - Instituto Nacional de Ecologa (INE). (*) Es ingeniero qumico, con maestra en ciencias qumicas, egresado de la Universidad Autnoma Metropolitana (2001). Actualmente se desempea como jefe del departamento de investigacin y evaluacin de suelos contaminados en el CENICA, Ha trabajado en proyectos de investigacin en el Instituto de Investigaciones Elctricas (IIE) y en el Instituto Mexicano del Petrleo (IMP). Cuenta con tres publicaciones en revistas como ES&T y JCTB. (*) Av. San Rafael Atlixco 186, Col. Vicentina, Iztapalapa 09340, D.F. Tel. 5613 3787; Fax: 5613 3821; e-mail: jvelasco@ine.gob.mx

RESUMEN En julio de 2002 se public el PROY-NOM-052-ECOL-2001, que establece las caractersticas, el procedimiento de identificacin, clasificacin y el listado de los residuos peligrosos. En este documento se listan como residuos peligrosos los lixiviados generados por la disposicin de residuos slidos municipales (RSM); sin embargo, es necesario generar y analizar ms informacin que sustente esta clasificacin, lo cual requerira de una base de datos que incluya resultados de muestreos peridicos de lixiviados en diferentes sitios de disposicin final alrededor del pas, como rellenos sanitarios y tiraderos a cielo abierto. Este estudio pretende aportar informacin sobre las caractersticas de los lixiviados y biogs de un relleno sanitario, para as contribuir en la clasificacin y manejo adecuados de las emisiones procedentes de este tipo de instalaciones. Palabras Clave: Sitios de disposicin final, residuos slidos municipales, lixiviados, biogs. INTRODUCCIN La disposicin en tierra es el destino ms comn para los residuos slidos municipales en Mxico, y aunque existen rellenos sanitarios a lo largo del pas, aproximadamente la mitad de los residuos generados se dispone en tiraderos a cielo abierto sin ningn tipo de control (SEDESOL, 2003). Este hecho ocasiona que los lixiviados que se generan puedan contaminar el suelo y los cuerpos de agua, adems de generar emisiones contaminantes a la atmsfera; en general la magnitud de estas emisiones depende del tipo y de la cantidad de residuos depositados, as como de las condiciones ambientales del lugar. Actualmente, el PROY-NOM-052-ECOL-2001 clasifica como residuos peligrosos a los lixiviados generados en las instalaciones de disposicin final de residuos slidos municipales, sin embargo, an es necesario generar y analizar ms datos que sustenten la clasificacin y el manejo adecuado de este tipo de emisiones.

Con la finalidad de aportar informacin al respecto, este estudio presenta los resultados obtenidos a partir del anlisis de lixiviados y biogs generados en un sitio de disposicin final, actualmente clausurado. El sitio inici como un tiradero a cielo abierto, sin embargo, a partir de 1987 fue

reacondicionado y operado de manera controlada. Durante ms de 7 aos de vida til, se recibieron alrededor de 5635,000 toneladas de desechos municipales, los cuales se encuentran bajo una cubierta que incluye una geomembrana, tierra y capa vegetal. Adicionalmente, el sitio cuenta con una cisterna de lixiviados con captacin de agua de lluvia y un sistema de captura de biogs con 112 pozos interconectados a dos estaciones de extraccin y quemado de biogs a una tasa de 650 ft3/min.

OBJETIVO Este estudio tiene como objetivo aportar informacin sobre las caractersticas de los lixiviados y biogs generados en un sitio controlado para la disposicin final de residuos slidos municipales y de esta forma contribuir en la clasificacin y manejo adecuados de las emisiones procedentes de este tipo de instalaciones. MTODOS Y MATERIALES Los anlisis de ambos tipos de muestra se llevaron a cabo en campo y en laboratorio. Todos los anlisis se realizaron por duplicado. Anlisis de lixiviados De la laguna de captacin de lixiviados, se tomaron muestras por triplicado en recipientes de vidrio. En campo se analiz: pH, temperatura y conductividad con un conductmetro (Conductronic PC18), as como el oxgeno disuelto mediante un equipo YSI 55-12FT. En laboratorio se analizaron los contenidos de P, Na, K, Mg, Ca, nitratos y las caractersticas de peligrosidad sealadas en la NOM-052-ECOL-1993, siguiendo los mtodos acreditados en el laboratorio del CENICA.

Adicionalmente, se realizaron pruebas ecotoxicolgicas con el uso de semillas de lechuga (Lactuca sativa) para obtener la dosis letal al 50% (LD50). La tcnica consiste en colocar un papel filtro (Whatman No.3) como soporte de humedad en cajas Petri, en donde se colocan 20 semillas por caja y se adicionan 5.5 mLl de diferentes diluciones de la muestra problema y un control. Las semillas se dejan germinar a una temperatura de 25C, por un periodo de 5 das. Finalmente se cuentan las semillas germinadas y la longitud de la radcula (OECD, 1984). De esta manera, con una curva dosis respuesta se calcula la LD50. El ensayo se realiz por triplicado.

Anlisis de biogs Del quemador principal de biogs se tomaron muestras por duplicado en bolsas Tedlar MR (5L). Se determin en campo H2S, NH3 y tolueno, utilizando tubos empacados de deteccin de gas (Gastec) y una bomba de muestreo (Gastec GV-100). En laboratorio se obtuvo la caracterizacin bsica del biogs, incluyendo el contenido de CH4, CO2, O2 y N2 por GC-TCD (Gow Mac 580), equipado con una columna empacada (CTR-1, Alltech). Las temperaturas del inyector, horno y detector fueron: 50, 40 y 150 C, respectivamente, y como gas acarreador se utiliz helio (65 mL/ min).

Adicionalmente, se determin vapor de mercurio en el biogs por espectroscopa de absorcin atmica de vapor fro con un analizador automtico de vapor de mercurio (TEKRANMR), basado en la capacidad de amalgamamiento del mercurio en una superficie de oro puro, de manera que el mercurio se desorbe por accin trmica para ser analizado por espectrofotometra de fluorescencia atmica en vapor fro (= 253.7 nm), como gas acarreador se utilizo argn (1 L/min).

RESULTADOS En la Tabla 1 se muestran los resultados obtenidos de la caracterizacin CRETI para los lixiviados. Para determinar su toxicidad, se analiz el contenido de metales y de compuestos orgnicos voltiles y semivoltiles, incluidos en la NOM-052-ECOL-1993. Sin embargo, solamente se muestran los parmetros cuya concentracin rebas el lmite de deteccin de los mtodos de anlisis. Con base en estos resultados, se puede observar que el lixiviado no present caractersticas de residuo peligroso. Asimismo, se detectaron bajas concentraciones de otros elementos como: fsforo elemental (0.21 0.04); Na (88.5 7.5); K (169.8 3.8); Mg (89.6 0.70) y Ca (161.5 3.8). La conductividad del lixiviado fue de 11.1 0.2 S/cm.

Tabla 1. Resultados del anlisis CRETI

Parmetro analizado Lixiviado Lmite mximo permisible* Corrosividad* pH

8.4 0.2

2 - 12.5

Reactividad* (mg/Kg) Cianuros reactivos Sulfuros reactivos

Negativa Negativa

Inflamabilidad* (C) Negativa Toxicidad** (mg/L) Ba Ni m, p-cresol

0.486 0.001 0.01 0.00 2.4 1.0

100.0 5.0

200.0

* NOM-052-ECOL-1993. ** Se analizaron todos los metales, compuestos orgnicos voltiles y semi-voltiles de la norma. Sin embargo, solo se muestran los parmetros que se encontraron por arriba del lmite de deteccin (LD).

Por otra parte, los resultados de la prueba ecotoxicolgica mostraron que al aumentar la concentracin de los lixiviados, la germinacin de semillas de lechuga disminuy significativamente, indicando una relacin dosis-respuesta. Como resultado de este anlisis, se obtuvo una LD50 (dosis letal al 50%) promedio de 68%. La LD50 indica la cantidad esperada de una sustancia (lixiviado), para provocar la muerte del 50% de un grupo de una especie particular (Batish y col., 2002). Asimismo, se observ una completa inhibicin de la germinacin a una concentracin de 100% de lixiviados en agua. La elongacin de races tambin se vio afectada negativamente por el aumento en la concentracin de lixiviados, obtenindose una disminucin de ms de 2 cm con respecto al control. El efecto de los lixiviados sobre la germinacin y elongacin de races en semillas de lechuga, puede atribuirse al contenido de sales en los mismos.

Esta serie de resultados demuestra que los lixiviados generados en este sitio no se deben clasificar como peligrosos. Sin embargo, es recomendable evitar su descarga directa en cuerpos de agua. En este caso el lixiviado puede recircularse en el relleno sanitario para acelerar la estabilizacin de los residuos, debido a que estos pueden favorecer la degradacin de los compuestos orgnicos.

Por otra parte, con respecto a la caracterizacin del biogs, en la Tabla 2 se muestran los resultados obtenidos de los anlisis en campo y en laboratorio. Se puede observar que el biogs tiene una relacin de metano y dixido de carbono (CH4/CO2) de 1.9, lo cual indica que la fraccin orgnica de los residuos dispuestos en el relleno sanitario, se degrada en condiciones anaerobias tpicas del inicio de la fase metanognica estable, punto en el cual la concentracin de metano es mxima (USEPA, 1994); eventualmente, la relacin CH4/CO2 tender a 1 y se encontrarn valores cercanos al 50% para ambos compuestos (McBean y col., 1995). Tambin se detect una concentracin caracterstica de H2S para este tipo de sitios (USEPA, 1995), pero no se detect tolueno ni amoniaco en el biogs.

Tabla 2. Caracterizacin del biogs

Parmetros Resultados CH4 (%) 56.2 2.1 CO2 (%) 30.1 4.5 O2 (%) 0.9 0.0 N2 (%) 1.4 0.0 H2S (ppm)* 120 20 NH3 (ppm)* No detectado Tolueno (ppm)* No detectado Hg (ng/m3) 33.3 16.2

* Mediciones en campo La concentracin promedio de mercurio detectada en el biogs fue de 33.3 16.2 ng/m3, que puede considerarse un valor normal con respecto al rango de valores reportados para este tipo de sitios en los Estados Unidos y en China, en donde se han detectado concentraciones de mercurio que van desde 30 a 1840 ng/m3 y de 3.5 hasta 2952 ng/m3, respectivamente (Lindberg y col. 2001; Kim y col., 2002). Las diferencias en estos valores dependen principalmente de la composicin de los residuos de cada pas. Los residuos que contribuyen a la emisin de Hg son principalmente: lmparas fluorescentes, termmetros, pilas y bateras, cermicas artesanales, interruptores elctricos, etc. (Pilgrim, 2000).

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Debido a que los lixiviados de este sitio no presentaron caractersticas de toxicidad de acuerdo con los anlisis CRETI, y a que la LD50 obtenida del bioensayo no fue elevada, stos pueden considerarse como residuos no peligrosos.

Los resultados obtenidos del anlisis del biogs, indican que el sitio no representa una fuente significativa de mercurio gaseoso que afecte la salud de poblaciones cercanas. Debido al contenido elevado de CH4, es factible considerar el aprovechamiento del biogs producido en el sitio para la generacin de energa elctrica.

Actualmente se evalan los lixiviados y biogs de otros sitios de disposicin de residuos slidos municipales para contar con informacin ms amplia que permita exponer recomendaciones sobre la clasificacin y manejo de este tipo de emisiones.

BIBLIOGRAFA ATSDR. (2003). Agency for toxic substances and disease registry. http://www.atsdr.cdc.gov. D.R. Batish, H.P. Singh, D.B. Saxena y R.K. Cool. (2002). Weed suppressing ability of parthenin a

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Kim, K.-H. y Kim M.-Y. (2002). Mercury emissions as landfill gas from a large-scale abandoned landfill site in Seoul. Atmospheric Environment. 36, 4919-4928.

Lindberg, S.E; Wallschlanger, D; Prestbo, E.M; Bloom, N.S; Price, J. y Reinhart, D. (2000). Methylated mercury species in municipal waste landfill gas sample in Florida, USA. Atmospheric Environment. 35, 4011-4015.

McBean, E.A., Rovers y F.A., Farquhar, G.J. (1995). Solid Waste Landfill Engineering and Design. Prentice Hall. 521 pp.

OECD, (1984). Guideline 208 for testing chemicals: terrestrial plant, growth test USEPA. (1995). Decision-Makers Guide to Solid Waste Management. EPA530-R-95-023. Pilgrim, W; Schroeder, W; Porcella, D.B; Burgoa, C; Montgomery, S; Hamilton, A y Trip, L. (2000).

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USEPA (1994). Design, Operation and Closure of Municipal Solid Waste Landfills. Office of Research and Development. EPA/625/R-94/008

USEPA (1995). Decision-Makers Guide to Solid Waste Management. Solid Waste and Emergency Response. EPA530-R-95-023