Dinámica de la descomposición anaerobia de residuos sólidos en un relleno sanitario

1. Resumen
2. Antecedentes. Residuos sólidos urbanos
3. Fracción orgánica de los RSU, origen del metano
4. Ecología de la descomposición anaerobia en la fracción orgánica de RSU en un RESA
5. clima y estacional anual en la DA de RSU en un RESA
6. Conclusión
7. Bibliografía

Resumen

La  vida moderna humana en la ciudad, es el origen  de la generación de desechos  naturales y sintéticos, inorgánicos y orgánicos, conocidos como residuos sólidos urbanos (RSU), que gestionados correctamente en un relleno sanitario (RESA), permiten la descomposición anaeróbica (DA), de la fracción orgánica por la participación de diversos grupos de bacterias, divididos por su actividad bioquímica en anaerobiosis que lleva a la formación de compuestos  de carbono y nitrógeno intermediarios   y finalmente metano. El objetivo de esta breve revisión es analizar la dinámica de la DA de RSU en un RESA.

Palabras clave.  Suelo, contaminación, bacterias, mineralización, materia orgánica.

1. Antecedentes

1.1. Residuos sólidos urbanos

En países en vías de desarrollo, los residuos sólidos urbanos (RSU)  constituyen un problema ambiental, económico y social. En México, el Instituto Nacional de Estadística Geografía e Informatica o INEGI (2004)  reportó  que en el 2002 la producción nacional de RSU fue de 32 x 106, 174 x 103ton, de las cuales el 40% no tiene una disposición final acorde con la ley al respecto, según informa la Secretaría de Desarrollo Social, Subsecretaría de Desarrollo Urbano y Ordenación del Territorio  (SEDESOL, 2002); ahí,  en  violación de la normatividad internacional, nacional y local, existen  tiraderos a cielo abierto, al igual que sitios  que pretenden ser rellenos sanitarios (RESA) como en la ciudad de Morelia,  en tránsito hacia un saneamiento, ubicado en un  suelo conveniente para ello, antes de convertirse en un sitio adecuado para la gestión de los  RSU.

Un RESA se define como una  instalación de ingeniería planeada, construida y operada para  minimizar los riesgos de salud pública y el ambiente (Tchobanoglous et al., 1993).

En la década de 1960 se realizó la primera obra de este tipo en la gestión  de los RSU, en el estado de Aguascalientes, de la mayoría en México, es de notar  la capital del Nuevo León; Monterrey con capacidad de suplir la electricidad para mover las dos líneas del metro en esa ciudad. El objetivo de esta breve revisión es analizar la dinámica de la descomposición o digestión anaerobia (DA) de la fracción orgánica de RSU en un RESA.

1.2. Fracción orgánica de los RSU, origen del metano

Los RESA se  consideran biorreactores de escala industrial, con una ecología microbiana compleja (Balagurusamy, 2007; Reinhart et al., 2002). Ahí la descomposición anaerobia (DA) de la fracción orgánica de los RSU, tiene aspectos  microbiológicos y ecológicos  definidos como se muestra en la figura 1. Hoy es evidente que la  mineralización de un sustrato de elevado peso molecular requiere acciones metabólicas previas a su conversión final en metano. Algunos de los procesos intermediario claves no han sido identificados, desde el punto de vista de la DA de la materia orgánica medida por la demanda química de oxígeno (DQO).

Figura 1. Esquema de la descomposición  de la materia orgánica  en un RESA (Siegrist et al., 1993)

Las etapas de la DA de la fracción orgánica  de RSU en una RESA, fueron descritos  por Pohland (1992) como sigue:

1. Actividad bacteriana de hidrólisis de polímeros orgánicos a dímeros y monómeros: azucares, ácidos orgánicos, aminoácidos, etc, las bacterias  involucradas en esta fase se clasifican según la exoenzima  que generan y que se inhiben con la acumulación de azúcares  y aminoácidos libres.
2. Acción de bacterias fermentativas (BF) que transforman azucares simples  en: H2, formiato, CO2, piruvato, ácidos orgánicos volátiles y otros subproductos como: etanol, acetonas o ácido láctico.
3. Participación de bacterias acetogénicas obligadas generadoras de H2  (BAGH) al usar compuestos orgánicos reducidos como fuente de carbono en: H2, CO2 y acetato.
4. Actividad de  bacterias homoacetogénicas (BHA) con catabolismo  mixotrópico  que usan: azúcares, HCO2, CO2, e H2, generan ácido acético y compiten con las metanogénicas por el H2.
5. Acción en anaerobiosis de bacterias sulfato reductoras (BRS) o reductoras de nitrato (BRN), que usan compuestos orgánicos reducidos del tipo: alcoholes, ácido butírico,  propiónico a CO2 y acido acético  en presencia de sulfatos y/o nitratos.
6. Participación de BSR o BRN para  transformar acetato en CO2.
7. La actividad de las BRS o BRN que  utilizan como fuente de energía H2 o formiato.
8. Las bacterias metanogénicas aceticlásticas (BMA) tienen un metabolismo sintrófico,  convierten el ácido acético en metano. Algunos de los géneros más  investigados son: Metanosarcina y  Metanotrix, ambas con una velocidad de crecimiento lenta, e  inhibidas por el H2,.
9. Las bacterias metanogénicas hidrogenofílicas (BMH) reducen CO2 a CH4, éstas  tienen un tasa  crecimiento más rápida que las BMA.