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Impacto ambiental de los sistemas de recogida de residuos urbanos

Impacto ambiental de los sistemas de recogida de residuos urbanos
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Publicado en:

195. Primer Trimestre (2021)
NÚMERO 195


ARCHIVADO EN:

Medio Ambiente

04/06/2021

TEMAS

Sostenibilidad

Medio Ambiente

Residuos

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La gestión de los residuos municipales incluye las etapas de pre-recogida, recogida/transporte y tratamiento. La pre-recogida está formada por los elementos puestos a disposición del ciudadano para que deposite sus residuos y en la recogida/transporte se lleva a cabo el vaciado de los elementos de pre-recogida y el transporte de su contenido hasta las plantas de tratamiento, ya sea para su valorización material/energética o para su eliminación.

 

La aplicación de la metodología de análisis de ciclo de vida permite determinar qué sistemas de pre-recogida y recogida/transporte de residuos municipales generan un menor impacto ambiental.

 

Cada una de estas etapas, considerando todo su ciclo de vida, contribuye en mayor o menor medida a distintos impactos medioambientales, como son el cambio climático, la acidificación o el agotamiento de recursos hídricos y minerales. Así, desde un punto de vista global y con el objeto de reducir estos impactos ambientales, los procesos de toma de decisión y de diseño deben incorporar una evaluación objetiva de estas problemáticas. En ese sentido, la metodología de análisis de ciclo de vida (ACV) permite evaluar de acuerdo a una normativa internacional (normas ISO 14040/14044), los efectos sobre los ecosistemas y la salud humana, asociados a un producto, proceso o servicio durante su ciclo de vida completo.

La contribución de las etapas de pre-recogida y recogida/transporte al impacto total generado por la gestión de los residuos es, de forma genérica, inferior a la de la etapa de tratamiento; no obstante, un mal diseño de las mismas puede incrementar el impacto global de la gestión. Ese diseño y la elección de los elementos que conforman el sistema, deben considerar criterios medioambientales, no sólo para minimizar el impacto durante la fase de uso, sino evaluando todo el ciclo de vida de los distintos equipos y materiales empleados. Ese impacto ambiental depende del tipo de sistema a implementar: sistemas neumáticos o sistemas convencionales basados en contenerización, ya sea en superficie o soterrada, y transporte mediante vehículos pesados. En este último caso, la fuente energética empleada por el vehículo de recogida tiene una importante influencia en la carga ambiental provocada, especialmente en sus efectos sobre el cambio climático (debido a las emisiones a la atmósfera de dióxido de carbono) o la calidad del aire urbano (debido, principalmente, a las emisiones a la atmósfera de óxidos de nitrógeno y material particulado).

 

El análisis de ciclo de vida permite evaluar los efectos asociados a un producto, proceso o servicio durante su ciclo de vida completo.

 

El grupo de investigación TARIndustrial de la Universidad Politécnica de Madrid, basándose en metodologías previamente desarrolladas (Pérez et al., 2017a; Pérez et al., 2017b), ha aplicado la metodología de análisis de ciclo de vida a las distintas opciones existentes (figura 1), con el objeto de obtener resultados que puedan ayudar al proceso de toma de decisiones (Pérez et al., 2020). Estos resultados permiten evaluar el impacto ambiental asociado al ciclo de vida completo de cada sistema (materiales, consumos energéticos, etc.). Así, este criterio ambiental puede integrarse como uno más a la hora de decidir qué sistema implementar, además de otros criterios económicos, sociales, de planificación/integración urbana, de accesibilidad, de impacto visual o de minimización de olores.

 

Figura 1. Principales sistemas de pre-recogida y recogida/transporte de residuos municipales
 

En lo relativo a los sistemas de pre-recogida, se han comparado entre sí contenedores de carga trasera, lateral y superior, con distintas capacidades, y contenedores soterrados. El estudio llevado a cabo considerando todo el ciclo de vida arroja los siguientes resultados:

  • El impacto del sistema de contenerización depende, sobre todo, del tipo de contenedor empleado y de la dotación (litros de contenerización puestos en servicio por habitante). En cuanto al primero de los parámetros, el impacto asociado al ciclo de vida de un contenedor, expresado por unidad de capacidad y año de servicio depende de: la relación entre su masa y su volumen; tipo de materiales que lo componen y la masa de cada uno de ellos; y de su vida útil.
  • En el caso de contenedores de un mismo tipo, fabricados en los mismos materiales y con la misma vida útil, el impacto ambiental disminuye al aumentar la capacidad. Así, por ejemplo, dentro de los contenedores de carga trasera, un contenedor de 800 litros reduce su huella de carbono un 37% respecto al de 120 litros.
  • Para contenedores de distintos tipos, fabricados en los mismos materiales y con la misma vida útil, el impacto ambiental depende de la relación entre la masa total del contenedor y su capacidad, y de la relación entre las masas de los materiales constituyentes.
  • El aumento de la vida útil en un determinado tipo de contenedor provoca que el impacto ambiental por litro y año disminuya proporcionalmente.
  • En cuanto a la dotación, la minimización del impacto va ligada al diseño óptimo del sistema de contenerización, que es aquel que busca una correcta dotación que maximice la efectividad del sistema de pre-recogida. Al ser la dotación el producto del número de contenedores por su capacidad, su valor puede elevarse tanto incrementando el número de contenedores como su capacidad. Para una misma dotación, y a igualdad de tipología de contenedor, reducir el número de contenedores e incrementar la capacidad disminuye el impacto ambiental. No obstante, en el caso de las recogidas selectivas, de forma general, el descenso en el número de contenedores puede acarrear un descenso en la aportación, como consecuencia de que el ciudadano ha de desplazarse mayores distancias para depositar sus residuos.
  • El equilibrio entre dotación y aportación ha llevado a la definición de dotaciones de referencia para distintas tipologías de municipios (rural, urbana y semiurbana), con el objeto de aumentar la efectividad en la recogida y con ello reducir el impacto ambiental. Sin embargo, estas dotaciones se pueden modificar por variables socioeconómicas. Un exceso de dotación en el sistema de pre-recogida, ya sea para el total de las fracciones recogidas o para alguna de ellas, acarrea un incremento del impacto ambiental.
  • Los sistemas soterrados presentan un mayor impacto ambiental que los contenedores convencionales ubicados en superficie, debido a la mayor cantidad de material empleado en la construcción del sistema de soterramiento. Por ejemplo, en términos de impacto sobre el cambio climático, la huella de carbono es 2-3 veces mayor.
  • Al considerarse las etapas de pre-recogida y recogida/transporte en conjunto, permitiéndose así una comparación entre sistemas convencionales y neumáticos, los resultados obtenidos presentan distintas tendencias dependiendo del impacto ambiental evaluado (Pérez et al., 2020).

 

La contribución de las etapas de pre-recogida y recogida/transporte al impacto total generado por la gestión de los residuos es, de forma genérica, inferior a la de la etapa de tratamiento; no obstante, un mal diseño de las mismas puede incrementar el impacto global de la gestión.

 

En el caso de los impactos de formación de ozono troposférico y eutrofización, los sistemas neumáticos presentan menores valores que los presentados por los sistemas convencionales. Al reducirse los recorridos realizados por camiones, se minimizan las emisiones de contaminantes atmosféricos que determinan estos impactos ambientales, sobre todo la emisión de óxidos de nitrógeno. Por lo tanto, en lo relativo a la calidad del aire local, el sistema neumático mejora a los escenarios convencionales, reduciendo la emisión de óxidos de nitrógeno y contribuyendo, por tanto, a la reducción de los niveles de dióxido de nitrógeno en el aire ambiente, que es uno de los principales problemas de calidad del aire a nivel europeo. Además, al ser uno de los precursores de la formación de ozono troposférico, este impacto también se ve reducido. Por el contrario, los sistemas puerta a puerta son los que peores resultados presentan para estas categorías de impacto, al verse incrementadas las distancias recorridas por los camiones y el número de las paradas y arranques.

 

 

Para los impactos ambientales de cambio climático, material particulado-efectos respiratorios, acidificación y uso del suelo, los sistemas neumáticos incrementan el impacto entre 1,2 y 2,2 veces respecto al sistema convencional basado en contenedores de carga lateral agrupados en área de aportación, que es el que presenta un menor impacto. La reducción de la distancia recorrida minimiza las emisiones de dióxido de carbono, material particulado, óxidos de nitrógeno y óxidos de azufre en la fase de uso del combustible, sin embargo, el sistema neumático tiene un mayor impacto sobre el cambio climático, la acidificación y el material particulado, debido a las emisiones asociadas a todo el ciclo de vida de los equipos utilizados en el sistema (especialmente en lo asociado al ciclo de vida de los conductos). Los sistemas soterrados generan el mayor impacto entre los sistemas convencionales para todas estas categorías de impacto. Los sistemas puerta a puerta con contenedores carga trasera de pequeña capacidad o mediante bolseo, presentan los mayores impactos entre los escenarios convencionales con contenedores de superficie.

Para otras categorías de impacto, como toxicidad humana, ecotoxicidad, agotamiento de recursos hídricos o agotamiento de recursos minerales, fósiles y renovables, los sistemas neumáticos tienen un impacto mucho mayor que los sistemas convencionales: entre 4,4 y 805 veces mayor. Entre los sistemas convencionales, los de contenerización soterrada generan un impacto entre 1,3 y 4,7 veces mayor que los sistemas basados en contenedores de carga lateral en áreas de aportación. El impacto en estas categorías viene determinado por el consumo de materiales, más intensivo en los sistemas neumático y soterrado.

Analizando el impacto sobre el cambio climático (figura 2), el de mayor huella de carbono entre los sistemas convencionales es el que utiliza contenedores soterrados, 36 kg CO2equivalente/tonelada de residuo recogida: un 16% superior al sistema basado en contenedores de carga lateral en áreas de aportación. En cuanto a la desagregación del impacto entre las etapas de pre-recogida y recogida/transporte, esta última supone entre el 77 y el 90% del conjunto, dependiendo del sistema concreto (figura 3). En los sistemas convencionales con contenedores en superficie, el impacto total sobre el cambio climático viene determinado en un 87-90% por la recogida/transporte, siendo el consumo de combustible del camión el mayor responsable del impacto total. En el caso de que se empleasen camiones eléctricos, el impacto dependerá de cómo se genere esa energía eléctrica. En los sistemas soterrados, la contribución de la pre-recogida se ve incrementada hasta el 23% debido al mayor impacto provocado por los contenedores. Para estos sistemas y considerando el conjunto pre-recogida y recogida /transporte, la huella de carbono es un 17% superior a la de un sistema que emplee contenedores de carga lateral en área de aportación. Entre los sistemas en superficie, el sistema puerta a puerta es el que presenta el mayor impacto, como consecuencia del empleo de contenedores carga trasera de pequeña capacidad, los cuales tienen los mayores impactos por litro de contenerización puesto a disposición del ciudadano, además de incrementarse el consumo de combustible.

 

Figura 2. Huella de carbono de diferentes sistemas de pre-recogida y recogida/transporte: sistemas convencionales frente a neumáticos

 

Figura 3. Desagregación del impacto sobre el cambio climático entre la etapa de pre-recogida y la recogida/transporte, para los sistemas convencionales analizados
 
 

La minimización del impacto ambiental asociado a las diferentes etapas irá ligada a varios aspectos y a la mejora del uso por parte del ciudadano a través de campañas de información y sensibilización ambiental.

 

La huella de carbono del sistema neumático, en las condiciones de este estudio, es de 68 kg CO2equivalente/tonelada de residuo recogida; un 119% mayor que para el sistema basado en contenedores de carga lateral en áreas de aportación. Para estos sistemas neumáticos, la fabricación de los conductos (tuberías), y todos sus subprocesos, es responsable del 63% del impacto. La contribución del consumo de energía eléctrica supone el 26% y está totalmente condicionada por la forma en la que ésta se genere.

Los resultados obtenidos en este estudio están influenciados por los condicionantes locales y temporales, que determinan el impacto ambiental durante todo el ciclo de vida, sobre todo, en lo relativo a la producción de energía eléctrica.

La minimización del impacto ambiental asociado a estas etapas irá ligada a aspectos como: tipo de energía consumida, cómo ésta se genera y la eficiencia en su uso; materiales a emplear, así como a las opciones de reparación de componentes, recuperación y reciclado de materiales; prolongar la vida útil de cada uno de los componentes del sistema; mejorar la operación del sistema mediante implantación de tecnologías de la información y la comunicación (sensores) que permitan optimizar rutas y adecuar el momento de la recogida a situaciones de alto llenado de los contenedores; y también, no lo olvidemos, mejorando el uso de los sistemas por parte del ciudadano a través de campañas de información y sensibilización ambiental.


Referencias

• Pérez, J., Lumbreras, J., Rodríguez, E., 2020. Life cycle assessment as a decision-making tool for the design of urban solid waste pre-collection and collection/transport systems. Resources, Conservation & Recycling 161 (2020), 104988. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2020.104988

• Pérez, J.; Lumbreras, J.; de la Paz, D.; Rodríguez, E., 2017a. Methodology to evaluate the environmental impact of urban solid waste containerization system: A case study. Journal of Cleaner Production 150: 197-213, 2017. http://dx.doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.03.003

• Pérez, J.; Lumbreras, J.; Rodríguez, E.; Vedrenne, M., 2017b. A methodology for estimating the carbon footprint of waste collection vehicles under different scenarios: Application to Madrid. Transportation Research Part D 52: 156–171, 2017. http://dx.doi.org/10.1016/j.trd.2017.03.007


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