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EVALUACIÓN DE LA GENERACIÓN DE LIXIVIADOS EN PACAS IMPERMEABILIZADAS DE
RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS. EXPERIMENTO A GRAN ESCALA
Pilar TELLO ESPINOZA y Georgina FERNÁNDEZ VILLAGÓMEZ
Posgrado en Ingeniería Ambiental, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional Autónoma de México
*Autor responsable; ptello@hpambiental.com
(Recibido agosto 2011, aceptado diciembre 2011)
Palabras clave: ácidos grasos volátiles (AGV), digestión anaerobia, demanda química de oxígeno (DQO),
disposición fnal, pH
RESUMEN
El objetivo del estudio fue evaluar a gran escala la formación de lixiviado en pacas
con residuos sólidos urbanos (RSU) de una tonelada, impermeabilizadas con polie-
tileno de baja densidad (LDPE), que contenían más del 50 % de materia orgánica, en
condiciones similares a las que se darían en México. El estudio tuvo una duración de
15 meses y se llevaron a cabo dos ensayos para comprobar la formación del lixivia-
do. En el primero se impermeabilizaron 13 pacas con LDPE y en el segundo 1 paca
impermeabilizada con LDPE se encapsuló con polietileno de alta densidad (HDPE).
En ambos casos se observó Formación de lixiviado en el que se midió pH, demanda
química de oxigeno (DQO) y ácidos grasos volátiles (AGV). También se midió el
porcentaje de humedad y de materia orgánica en los residuos y las condiciones at-
mosféricas de la zona. En el estudio se pudo medir el lixiviado en 3 de las 13 pacas
impermeabilizadas con LDPE. En las demás se observó que también hubo formación
de lixiviados pero no se pudo medir porque se había evaporado. La paca encapsulada
con HDPE generó lixiviado con valores de DQO de 30.588 a 44.791 mg/L, los AGV
se presentaron a partir del quinto mes con valores de 14.103 mg/L en promedio. El
pH de la paca encapsulada se mantuvo entre 7.2 y 8. A partir del doceavo mes se
presentaron en los lixiviados condiciones de la fase metanogénica y las cantidades
generadas fueron mínimas, con lo que se comprueba que la impermeabilización de
los residuos no inhibe la descomposición anaerobia de los residuos, pero minimiza el
volumen generado debido a que la impermeabilización y la compresión de las pacas
evitan la in±uencia de la lluvia.
Key words: volatile Fatty acids (V²A), anaerobic digestion, chemical oxygen demand (COD), fnal disposal, pH
ABSTRACT
The study evaluated under full scale application the formation of leachate in bales of urban
solid waste wrapped with low density polyethylene (LDPE) containing more than 50 %
organic matter under similar conditions would occur in Mexico. The research study was
conducted over a period oF fFteen months. The experiment used one ton bales oF urban
solid waste which was wrapped in two different ways: 13 bales were wrapped using only
LDPE and only one LDPE wrapped bale was encapsulated with high density polyethylene
Rev. Int. Contam. Ambie. 28 Sup. (1) 83-87, 2012
P. Tello Espinoza y G. Fernández Villagómez
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to evaluate biogas formation. In both cases it was observed the formation of leachate and
it was measured pH, chemical oxygen demand (COD), and volatile fatty acids (VFA) in
leachate, % moisture and % organic matter in wastes, apart from the weather in the area.
The results showed that leachate could be measured in 3 of the 13 LDPE wrapped bales,
in the others it was observed that there was also formation of leachate but could not be
measured because it had evaporated. However, the leachate generated encapsulated bale
with COD values from 30 588 to 44 791 mg/l, the VFA were presented from the 5
th
month
with values of 14,103 mg/L on average. The pH of the encapsulated bale remained 7.2
to 8. From the 12
th
month there were metanogenic conditions in leaching stage and the
amounts were minimal, which is found that the sealing of the waste does not inhibit the
anaerobic decomposing waste, but minimizes the amount of his generation due to wrap-
ping and compression of the bales avoid the in±uence of rain.
INTRODUCCIÓN
La generación de lixiviados en los sitios de
disposición ²nal es una de las consecuencias de la
digestión anaerobia que más retos provoca, por la
alta concentración de materia orgánica que tienen y
lo costoso de su tratamiento, por lo que la inhibición
o la minimización de la generación de éstos se cons-
tituye en un reto por resolver.
La disposición ²nal con pacas impermeabiliza
-
das es una técnica de disposición de RSU creada
en Suecia y otros países de Europa con la ²nalidad
de almacenar los residuos por un periodo de 6 a 12
meses previo a la incineración (Nammari
et al
. 2007).
Las investigaciones para conocer el comporta-
miento de los residuos en las pacas empezaron a
principios de los noventa, trabajando a escala labo-
ratorio con residuos que tenían en promedio 34 % de
contenido de materia orgánica, características típicas
de los residuos de Europa (OECD 2007). En estas
investigaciones poco se trabajó en la evaluación de la
calidad de los lixiviados porque se observó que no se
generaban, llegando a la conclusión que se inhibía la
descomposición anaerobia, como lo reportan Robles
y Gourdon (1999).
En el caso de esta investigación se tuvo como
objetivo evaluar el comportamiento de la generación
de lixiviados en pacas de residuos sólidos urbanos
impermeabilizadas con LDPE a gran escala. Cada
paca pesaba una tonelada con 950 kg/m
3
de densidad.
Los RSU que contenían presentaban 48 % de materia
orgánica, condición típica de los residuos de México
y de América Latina. Las pacas fueron elaboradas en
condiciones similares a las que se darían si se imple-
mentase el sistema en México, esto es, empacando los
residuos como llegarían a la planta. La investigación
se desarrolló en las instalaciones del relleno sanitario
de Naucalpan, Estado de México y con los residuos
de ese Municipio.
MATERIALES Y MÉTODOS
La investigación duró 15 meses y se realizó
con pacas de una tonelada, elaboradas con RSU
construidas con una prensa rectangular con pistón
hidráulico de 2.93 kg/cm
2
para alcanzar una den-
sidad promedio de 950 kg/m
3
, los residuos fueron
±ejados con alambre y las pacas cubiertas con 6
capas de LDPE de 250 µm. Una paca de LDPE
fue encapsulada con HDPE con la ²nalidad de
recolectar de forma más segura el lixiviado que se
generara en los diferentes periodos de la investi-
gación. Esta paca fue seleccionada porque generó
lixiviados antes de ser encapsulada. A la cápsula
se le adaptó un tubo con tapa de rosca que permitía
meter un sonda a la base de la cápsula para extraer
con una bomba el lixiviado que pudiera salir de la
paca con LDPE. Todas las pacas fueron colocadas
sobre geomembrana de alta densidad para retener
el lixiviado que pudiera salirse de ellas.
El día de elaboración de las pacas se tomaron
muestras del lixiviado que salió de cada paca al
realizar la compresión del residuo.
Los parámetros que se analizaron a los lixiviados
fueron : DQO, AGV y pH.
La determinación de AGV se hizo por cromato-
grafía de gases con un cromatógrafo SRI, modelo
8610, con detector de ±ama, columna Zebron, con
helio como gas acarreador a 30 psi. El pH del lixi
-
viado fue medido por el método potenciométrico
con el equipo Corning pH meter model 7. La DQO
fue determinada con la metodología descrita en el
APHA-AWWA (1998).
La precipitación y la temperatura ambiente de
la zona fue medida a través de una estación meteo-
rológica inalámbrica marca Davis modelo Wireless
Vantage Pro 2 con sensor de radiación solar con
soporte marca Davis y el software utilizado fue el
Weather Link 5.7.
EVALUACIÓN DE LA GENERACIÓN DE LIXIVIADOS EN PACAS IMPERMEABILIZADAS DE RSU. GRAN ESCALA
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La investigación fue desarrollada en las instala-
ciones del relleno sanitario de Naucalpan, Estado
de México (con 4 años de edad) y la parte analítica
en los laboratorios de la Facultad de Ingeniería de
UNAM y el Laboratorio ambiental del Instituto de
Ingeniería de la UNAM.
RESULTADOS
De las 13 pacas impermeabilizadas con LDPE
sólo tres pacas generaron lixiviados a los que se les
pudo tomar una muestra representativa, las demás
pacas mostraban manchas en el piso con pequeñas
cantidades de lixiviados que no permitían que se
tomara una muestra, por lo tanto los resultados que
se muestran son sólo los que fueron tomados desde
el interior de las pacas, cuando se observaba que el
plástico formaba bolsas con líquido en la base. La
paca de LDPE que fue encapsulada con HDPE, pre
-
sentó lixiviados durante todos los meses que estuvo
encapsulada.
El pH que se obtuvo el día de la elaboración de
las pacas fue de 5. Los valores de pH del lixiviado
obtenido en las pacas impermeabilizadas y en la
paca encapsulada fueron similares a partir del día
200 encontrándose en el rango de 7 a 8.2 (
Fig. 1
).
La humedad medida en los residuos antes de
empacar fue del 38 % y ya empacadas llegó al 57 %,
alcanzando un promedio del 50 %. El porcentaje pro-
medio de materia orgánica de fácil descomposición
de los residuos fue del 48 %, como reportan Tello y
Fernández (2012).
En la investigación se encontró que la materia
orgánica medida como DQO en el lixiviado alcanzó
valores hasta 90 000 mg/L; en todos los casos los va
-
lores de DQO fueron disminuyendo en el transcurso
del tiempo llegando a valores de 29 000 mg/L a los
15 meses. (
Cuadro I
).
En el caso de los AGV se observó que aparecieron
al quinto mes de ser envueltas las pacas, obteniéndo-
se valores altos de 28 000 mg/L y posteriormente al
octavo mes se observó un descenso del ácido acético,
propiónico y butírico hasta desaparecer. El descenso
del ácido acético en la paca encapsulada (paca 7) es
más lento que en las pacas impermeabilizadas (paca
6 y 11), tal y como se presenta en la
fgura 2
.
Los valores de precipitación en la zona donde se
realizó la investigación fueron 531.82 mm de lluvia
y la temperatura ambiente promedio fue de 8.4 a
20.1 ºC.
DISCUSIÓN
Las pequeñas cantidades de lixiviado generadas en
las pacas se deben a que la impermeabilización con
LDPE impide el paso de la lluvia hacia el residuo,
la cual es una de la razones por las que aumenta la
formación de lixiviados en los rellenos sanitarios.
Otra razón es que el LDPE provoca la condensación
del vapor de agua por la diferencia de temperatura
(externa inferior a la interna). Esta agua producto de
la condensación es absorbida por el residuo sin llegar
a sobrepasar la capacidad de campo, lo que es evidente
al no generar lixiviado.
CUADRO I
. MATERIA ORGÁNICA MEDIDA COMO
DQO EN LIXIVIADO EN LAS PACAS QUE
GENERARON LIXIVIADOS DURANTE LA
INVESTIGACIÓN
Días
DQO del lixiviado (mg/L)
PACA 7
(LDPE y HDPE)
PACA 6
(LDPE)
PACA 11
(LDPE)
0
6 575.13
7 587.56
126
27 563.05
147
65 799.28
20 062.167
61 358.79
162
52 557.72
185
44 791.59
5 238.68
190
34 795.74
52 295.74
196
30 588.65
210
37 800.18
245
52 607.46
6 296.63
364
88 889.88
434
44 124.32
483
29 467.14
Fig. 1.
Comportamiento del pH de los lixiviados de las pacas
impermeabilizadas con LDPE y HDPE
12
10
8
6
4
2
0
pH del lixiviado
0
126
147
162 185
190
Días
196 210
245
364
434
483
PACA 7 (LDPE y HDPE)
PACA 6 (LDPE)
PACA 11 (LDPE)
P. Tello Espinoza y G. Fernández Villagómez
86
Los valores de pH del lixiviado indican que
los residuos en las pacas se encontraban en la fase
metanogénica ya que según Williams (2005) el
pH de los lixiviados en la fase metanogénica se
encuentra entre 6.8 y 7.5. Investigaciones reali
-
zadas por Kjeldsen
et al
. (2002), indican que un
factor importante que afecta la composición de los
lixiviados en un relleno sanitario es la edad de los
residuos, observando valores de pH de 3 a 6 para
rellenos de 0 a 5 años, pH de 6 y 7 para rellenos
de 5 a 10 años y pH de 7 a 7.5 para rellenos de 10
a 20 años, sin embargo el relleno sanitario de Nau
-
calpan reportó valores de pH de 7.8 a sus 4 años de
operación (SETASA 2010).
Los resultados de DQO obtenidos en esta inves-
tigación se encuentran en los rangos típicos de los
lixiviados generados en rellenos sanitarios conven-
cionales los cuales están entre 20 000 y 80 000 mg/L
(Robinson y Gronow 1993). Sin embargo a los 15
meses de investigación se alcanzaron los 90 000
mg/L, condición que coincide con lo observado por
Pisani
et al
. (2010), quien encontró a nivel laboratorio
que en pacas elaboradas a densidades mayores de 800
kg/m
3
y humedad mayor del 49 % valores de DQO
llegaron hasta 83 100 mg/L.
Al comparar los resultados de DQO de los li-
xiviados de la mencionada investigación de Pisani
et al.
con los generados en el relleno sanitario de
Naucalpan, los cuales son de 35 000 mg/L a 81 000
mg/L (SETASA 2010), y considerar que ambos tienen
el mismo tipo de residuo, se obsrevó que son casi
similares a pesar de que del relleno sanitario tiene 4
años de operación.
La observación de los valores de AGV es determi-
nante para conocer las fases en las que se encuentra
la descomposición anaerobia de los RSU, por lo
que los valores altos obtenidos a los cinco meses de
disposición de los residuos indican que los residuos
se encontraban en una fase acidogénica donde las
proteínas y los carbohidratos han sido degradados por
los microorganismos acidogéneticos. Por su posterior
decaimiento total aunado al decaimiento de la DQO
y los valores neutros del pH se puede aFrmar que
los residuos pasaron a una fase metanogénica a los
8 meses de empacados.
CONCLUSIONES
Los resultados de esta investigación permitieron
evaluar la formación de lixiviado de los residuos
sólidos urbanos con alto porcentaje de materia or-
gánica de fácil degradación, dispuestos
en pacas
compactadas e impermeabilizadas con polietileno
de baja densidad.
Se concluyó que la formación de lixiviado es
escasa o casi nula, debido a que la precipitación
pluvial no entró a los residuos, por la impermea-
bilización y la alta compactación en las pacas. Sin
embargo, sus características físico químicas permi-
ten concluir
que la descomposición de los residuos
a los 8 meses de empacados se encontraba en una
fase metanogénica.
La disposición Fnal de las pacas impermeabili
-
zadas con polietileno de baja densidad constituye
una barrera física que evita que la lluvia ayude a
la generación de lixiviados, por lo que los que se
generan se deben exclusivamente a la humedad
de los residuos y al agua formada por la hidrólisis
de la materia orgánica de los residuos dentro de
la paca.
La investigación no incluyó analizar el comporta-
miento de las pacas ante cargas puntuales (poniendo
pacas unas encima de otras), ya que era conveniente
analizarlas en condición basal como referencia para
investigaciones futuras.
No se puede aFrmar si las plecas estaban en capa
-
cidad de campo porque esta variable no fue medida,
sin embargo la humedad del interior permitió que si
se generara biogás.
Fig. 2.
Los ácidos grasos volátiles de los lixiviados en las pa-
cas impermeabilizadas (LDPE) y encapsulada (HDPE)
durante el periodo de la investigación
Día
147
0.00
5 000.00
10 000.00
15 000.00
20 000.00
Ácidos grasos volátiles (mg/L)
25 000.00
30 000.00
Día
190
Día
186
Día
245
Día
364
Día
434
Día
483
PACA 7
PACA 11
PACA 7
PACA 11
PACA 7
PACA 11
PACA 7
PACA 11
PACA 7
PACA 11
PACA 7
PACA 11
PACA 7
PACA 11
PACA 6
Ácido acético
Ácido propiónico
Ácido butírico
EVALUACIÓN DE LA GENERACIÓN DE LIXIVIADOS EN PACAS IMPERMEABILIZADAS DE RSU. GRAN ESCALA
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AGRADECIMIENTOS
Las autoras agradecen la colaboración del Munici-
pio de Naucalpan, de la empresa operadora del relleno
sanitario SETASA/ PROACTIVA, de la empacadoras
de residuos DIBASA
ydel laboratorio de Ambiental
del Instituto de Ingeniería de la Universidad Nacional
Autónoma de México.
REFERENCIAS
APHA-AWWA (1998).
American Public health Associa-
tion. American Water Works Association.
Standard
Methods for Examination of Water and Wastewater.
Editor 20 th edition.
. Washington, EUA.
AWWA (1998). Standard Methods for the Examination of
Water and Wastewater. Managing Editor 20th. Edition.
Kjeldsen P., Barlaz M., Rooker A., Baun A., Lendin A. y
Christensen T. (2002).
Present and long-term composi-
tion of msw landFll leachate, critical reviews. Environ.
Sci. Technol. 32, 297- 336.
Nammari D., Mathiasson L., Mårtensson L., Marques M.,
Thörneby L. y Hogland W. (2007). Emissions from
baled municipal solid waste: II Effects of different
treatments and baling techniques on the emission of
volatile organic compounds. Waste Manage. Res. 25,
109-108.
OECD (2007) Environmental Data: Compendiumm 2006-
2008. Organization for Economic Co-operation and
Development, 10-16.
de consulta (28/mayo/2011).
Pisani Jr. R., Duran C. y Pereira C. (2010). Leachate
chemical composition of household baled waste in ly-
simeters. Memorias Simposium de DIRSA. Congreso
de AIDIS, d2010. Punta Cana, Republica Dominicana
del 7 al 10 de nov del 2010. CD-ROM.
Robles ±. y Gourgon R. (1999). Effect of baling on the
behavior of domestic waste: laboratory study on the
role of pH in Biodegradation. Bioresour. Technol. 69,
15-22.
Robinson H.D. y Gronow J.R. (1993). Review of landFll
leachate composition in the UK. Proceedings Sardinia.
±ourth International LandFll Symposium, Cagliary,
Italy, 821-832.
SETASA (2010). Bitácora de operación del relleno
sanitario de Naucalpan. Edo. México. Servicios de
Tecnología Ambiental SA de CV. Naucalpan, Edo. de
Mexico. 1-80.
Tello P. y ±ernández G. (2012). Comportamiento de la
digestión anaerobia de los residuos solidos urbanos
en pacas compactadas e impermeabilizadas . Tesis
Doctoral, Universidad Nacional Autónoma de México.
Williams P. (2005).
Waste treatment and disposal
. Wi
-
ley, ISBN 0470849134, 9780470849132. 380 p. UK
England.
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