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Reactor para tratamiento de lixiviados, solución a la contaminación en rellenos sanitarios

A diferencia de los procesos tradicionales empleados para tratar las sustancias que producen las basuras en los vertederos, el método de cavitación hidrodinámica –o aspiraciones en vacío– remueve el 98,67 % de los residuos sólidos y reduce hasta un 54 % la demanda química de oxígeno (DQO) presente en los líquidos que se generan por la descomposición de la basura. Esta se refiere a la medida que permite determinar el grado de contaminación de una sustancia.

Los lixiviados son altamente contaminantes ya que contienen concentraciones elevadas de compuestos como pesticidas, hidrocarburos, productos químicos e industriales, y ocasionalmente de metales pesados.
 

Estas sustancias causan y contribuyen al aumento no solo de la mortalidad de la población sino también de enfermedades graves e irreversibles como lesiones renales y neurológicas. Los contaminantes más significativos son la salinidad, el arsénico y los metales pesados como el plomo que proviene de la batería de los vehículos y de aparatos electrónicos. A esto se le suma una elevada concentración de microorganismos dañinos para la salud como Escherichia coli, que puede causar desde una diarrea hemorrágica hasta insuficiencia renal.

Alejandro Zuluaga Meza, estudiante de la Maestría en Ingeniería Ambiental de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, desarrolló un reactor con el cual demostró la funcionalidad de la cavitación hidrodinámica para tratar este tipo de sustancias.
 

“El valor comercial de esta herramienta es cercano a los 150 millones de pesos, una cifra muy baja comparada con las multas que se aplican a los rellenos sanitarios por no tener procesos de tratamiento de lixiviados, que pueden alcanzar los 1.700 millones de pesos”, explica el investigador.
 

El caso de La Esmeralda


En Manizales, el relleno sanitario Parque Ambiental La Esmeralda, ubicado a 2 km por la vía al municipio de Neira, recibe en promedio 500 toneladas de basura al día, lo cual lo convierte en una solución regional para cerca de 23 municipios del suroccidente del país, beneficiando al Eje Cafetero, Valle del Cauca, Antioquia y Tolima.


Allí los desechos se depositan en 14 de sus 54 hectáreas; cuenta con un relleno sanitario y un sistema de incineración de residuos biomédicos, además de un laboratorio de análisis de agua certificado por el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (Ideam). El Parque recopila los residuos sólidos desde 1991, y se calcula que su vida útil se puede ampliar hasta 25 años más, según explica Juan Carlos Vélez, ingeniero de disposición final de la Empresa Metropolitana de Aseo (EMAS).


Por su parte el concejal Jhon Hemayr Yepes Cardona explica que “el número de toneladas de residuos sólidos que llegan a este relleno va en aumento, ya que en 2009 eran en 220 y hoy son 500 en promedio al día, lo cual significa que en Manizales no hay reciclaje ni recuperación de residuos, pues el Plan de Gestión Integral de Residuos Sólidos (PGIRS) no está bien implementado”.


El gerente de la EMAS, Juan Carlos Quintero Correa, cuenta que para el manejo de lixiviados se construyeron canales y cámaras aisladas, y a finales de 2003 también se separaron las aguas lluvias con la construcción de nuevos canales abiertos que no permiten que estas lleguen a los líquidos putrefactos.


El lixiviado recolectado de la zona de disposición se lleva a una planta de tratamiento convencional, en la cual se hace una impermeabilización con capa de arcilla, se usa una geomembrana (producto que estanca los líquidos) para evitar la migración de los contaminantes al suelo, y un geotextil o tela permeable y flexible que impide posibles erosiones y cumple funciones de drenaje en los canales.

Cavitación hidrodinámica


Aunque existen distintos procesos con cavitación (aspiraciones en vacío) enfocados a industrias como la alimenticia, agroforestal y papelera, entre otras, en Colombia las investigaciones con este proceso validan la funcionalidad de la cavitación hidrodinámica para el tratamiento de lixiviados en los rellenos sanitarios.
 

El proceso desarrollado por el estudiante Zuluaga empieza con un reactor que tiene una manguera de succión, una bomba centrífuga para impulsar el líquido, una sección de tubería de vidrio para observar el proceso, y un embudo. “En este último hay un aumento de presión y de temperatura que puede alcanzar hasta los 5.000 grados Kelvin en cuestión de microsegundos, y después el líquido vuelve a recuperar su estado normal”, explica el investigador.

“En los puntos de temperatura y presión alta se rompen las paredes celulares que trae el lixiviado, lo que genera una pared de este y permite hacer remociones de la carga orgánica, es decir que le bajan la carga contaminante para que después este pueda ir a un sistema de aguas residuales convencional”, agrega el investigador.
 

Experimentación
 

Las pruebas se realizaron en la Planta de Bioprocesos de la Universidad de Caldas,  donde se realizaron experimentos para determinar cuál era el porcentaje de remoción de carga orgánica en la implementación de este método. En la fase experimental se plantearon dos procesos: cavitación solo con lixiviados y cavitación con una mezcla de lixiviados y un oxidante.
 

En el primer ensayo se obtuvo una reducción del 53,3 % en la DQO y un 98,67 % en la remoción de sólidos suspendidos totales (STT), que son los residuos no filtrables de una muestra de agua. “Para la segunda prueba con oxidante usamos agua oxigenada y encontramos que con una concentración de 200 partes por millón (ppm) se logra una remoción de la  Demanda bioquímica de Oxígeno (DQO) 5 del 51,5 % y del 100 % en STT.
 

También se determinó que el ciclo de cavitación deber ser solo de 30 minutos para que arroje los resultados expuestos, si se extiende el tiempo no se obtendrán los resultados esperados.
 

Esta investigación permite corroborar que la cavitación hidrodinámica es una técnica sostenible pues no requiere ninguna adición de sustancias que generen un efecto adverso al medioambiente; además puede degradar compuestos recalcitrantes debido a las altas temperaturas (hasta 5.000 K) y presiones (hasta 500 bares) que se presentan durante el proceso.

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