Optimización de los desechos sólidos municipales utilizando biorreactores a fin de establecer las

condiciones óptimas in situ de remoción de nitrógeno, metales y la carga orgánica en los lixiviados y

controlar adecuadamente los gases producidos.

Dra. Silvia M. Soto Córdoba (coordinadora proyecto TEC)Dr. Roy Soto Fallas (coordinador UNA)

Dra. Rosaura Romero (coordinadora UCR)Ing. Alfonso Rey (coordinar UNED)

Objetivo GeneralEstablecer un sistema de degradación de

la basura domiciliar que permita mejorar la calidad de los lixiviados

producidos y optimizar el uso de los gases.

Objetivos específicos1. Aumentar la capacidad de remoción del nitrógeno y disminuir la

carga orgánica in situ en los lixiviados producidos por el proceso de degradación de los desechos sólidos.

2. Remover metales en los lixiviados mediante el uso de métodos químicos y biológicos.

3. Determinar la eficiencia de generación de gases con valoración energética proveniente de la degradación de los desechos sólidos.

4. Estimar mediante métodos de simulación la eficiencia de los biorreactores, y la cinética de desnitrificación in situ

5. Establecer un equipo científico de trabajo interuniversitario e interdisciplinario que pueda proveer soluciones a las municipalidades en el tema de tratamiento de desechos sólidos.

PRODUCTOS ACADEMICOS• Tesis de Licenciatura en Química, José A. Jerez Chaverri: Remoción de metales pesados en

lixiviados mediante fitorremediación

• Tesis de Licenciatura en ingeniería Electrónica Priscilla Mariel Guzmán Angulo y Gustavo Alonso Mora Gamboa: Red de sensores inalámbricos para la monitorización, transmisión y almacenamiento de datos con el propósito de optimizar el tratamiento de desechos orgánicos en un bioreactor

• Tesis de licenciatura en Ingeniería Ambiental, Ricardo Laurent: Desempeño de Biorreactores para el control de la calidad de los lixiviados provenientes de la descomposición de residuos sólidos orgánicos.

• Tesis de licenciatura en Ingenieria Ambiental, Esau Araya : estudio sobre el aprovechamiento de los residuos sólidos ordinarios en el distrito oriental y el distrito San Francisco del cantón Central de Cartago, Costa Rica.

• Tesis de licenciatura en Ingenieria Ambiental, Huber Martínez Acuña : Selección de un procedimiento para el tratamiento de los Residuos Biodegradables del Cantón de Oreamuno.

Aporte al sector Municipal• Estudio de composición de residuos sólidos para las

municipalidades de Cartago y Oreamuno, los cuales les servirán de base para la implementación de la ley GIR.

• Colaboración con la Municipalidad de Alvarado en el diseño del biorreactor

• El proyecto se enmarca en el curso de suelos de la carrera de ingeniería ambiental en el mismo se han logrado incorporar los aspectos de diseño de experimentos, algunas técnicas de análisis químico y ambiental. Los equipos del proyecto se han puesto a disposición de los estudiantes para sus prácticas teniendo los cuidados respectivos. Este proyecto también ha servido para que las Municipalidades cuenten con otras opciones tecnológicas y que las puedan ver en acción.

• El proyecto también ha colaborado con el curso de Residuos sólidos de la misma carrera.

• Ya se presentó una fase de escalamiento para contar con una celda tipo industrial utilizando los resultados de este proyecto.

• En el mes de octubre se estarán presentando algunos resultados en el Simposio de Residuos Sólidos de la RED REDICA a realizarse en Argentina.

• Exposición en el XIX CONGRESO LATINOAMERICANO DE ESTUDIANTES DE INGENIERÍA QUÍMICA Y ÁREAS AFINES. UCR-UNA-ITCR, San José, Costa Rica, 22-26 de julio 2013

• Cumplimiento de objetivos1. Aumentar la capacidad de remoción del nitrógeno

y disminuir la carga orgánica in situ en los lixiviados producidos por el proceso de degradación de los desechos sólidos.

Para alcanzar este objetivo se diseñaron y evaluaron dos sistemas de degradación el primero en tamaño micro y otro a escala semi piloto

• Se realizaron diseños experimentales y análisis estadísticos de los resultados

• Los mejores sistemas fueron: Aerobios (carga de aire quincenal), porcentajes de humedad no superiores 80 %. Con los sistemas regulados se logró reducir la carga orgánica en lo lixiviados en un 40 % contra los sistemas sin tratamiento.

• Lo que sigue es diseñar el sistema a nivel semi industrial y comprobar los resultados en un tamaño de 1 Tonelada de material

2. Remover metales en los lixiviados mediante el uso de métodos químicos y biológicos.

• Los métodos químicos los desarrolló la UNA

Precipitación con sales compuestas de NH4

+:Mg2+:PO43- en la siguiente relación

molar 1:1,2:1,2 respectivamente. Se da la utilización de NaOH para el control del pH

• El método desarrollado en la UNA permitió la remoción del nitrógeno desde concentraciones aproximadas de 500 mg/l hasta valores entre 50 y 2 mg/l, esto es casí un 90 %.

• Este método se continuará evaluando pues se visualiza como una excelente opción para capturar nitrógeno desde el lixiviado y volverlo a utilizar con fines agricolas

Métodos biológicos• Esta sección la realizó la UCR• Ellos seleccionaron entre diversas tipos de plantas aquellas con mejores

probabilidades de éxito, escogiendo finalmente el gandul , que toleró el lixiviado en al menos un 60 %.

• Se encontró que la planta acumuló (3400 ± 100) mg/kg de cobre, (1000 ± 100) mg/kg de cromo, (460 ± 40) mg/kg de níquel, y (1600 ± 100) mg/kg de plomo.

• El gandul acumula los metales principalmente en sus raíces. Por ejemplo, para los ensayos hidropónicos se verificó que en el caso de los metales, un 20,9 % del cromo se acumula en la parte aérea, mientras que en la raíz se encuentra el 79,1 % restante. Por su parte, el plomo se acumula en un 5,8 % en la parte aérea y un 94,2% en la raíz. Cajanus cajan es además capaz de disminuir el nitrógeno contenido en los lixiviados en un 80,4 % en un lapso de una semana. En todos los experimentos se utilizaron plantas control para valorar posibles efectos tóxicos ocasionados por los metales y el lixiviado.

• Determinar la eficiencia de generación de gases con valoración energética proveniente de la degradación de los desechos sólidos.

• Este objetivo lo desarrolló la UNED• Para lograrlo analizó la información de los estudios

de composición, analizó los software disponibles en el mercado y estableció la metodología para determinar la generación de gases. Esta metodología se utilizará junto con los resultados del programa SVOffice para proyectar la generación en el biorreactor a escala semi-industrial

• Estimar mediante métodos de simulación la eficiencia de los biorreactores, y la cinética de desnitrificación in situ

• Este objetivo no se alcanzó, pues es necesario contar con mas información, la cual se está recopilando en estos momentos.

• Establecer un equipo científico de trabajo interuniversitario e interdisciplinario que pueda proveer soluciones a las municipalidades en el tema de tratamiento de desechos sólidos.

• Se logró un trabajo en equipo, cada grupo alcanzó sus objetivos y todos se pusieron en conjunto para construir un producto.

• Limitaciones y problemas• Ejecución de presupuestos