ÍNDICE DE GENERACIÓN DE METANO

El índice de generación de metano k (año-1_{) es una tasa de degradación y por ende} describe el índice al cual los residuos dispuestos en el relleno sanitario se degradan y producen metano, y está relacionado con el período de vida de los residuos de acuerdo con la ecuación:

T!Wí\[\ =hV (2_@

Esto quiere decir que conforme el valor de k incrementa, la generación de metano en un relleno sanitario también incrementa.

El valor de k está en función de los siguientes factores: (1) contenido de humedad en los residuos,

(2) la disponibilidad de nutrientes para las bacterias generadoras de metano, (3) pH, y

(4) temperatura.

Se ha determinado que el movimiento de la humedad a través de los residuos sólidos en descomposición puede incrementar la tasa de generación de metano en un 25 % a 50 % respecto de las tasas de generación de metano en iguales condiciones de humedad pero mínimo movimiento de la humedad71_{. Esto indica que existe una} diferencia entre el contenido de humedad de los residuos y el movimiento de la humedad, siendo ambos factores que influyen sobre la generación del metano. Las condiciones de humedad72 dentro del relleno sanitario generalmente son difíciles de determinar por lo que son estimadas en base a la precipitación promedio anual.

Por otra parte, la disponibilidad de nutrientes está en función de las cantidades de residuos y la caracterización de los mismos. El pH dentro del relleno sanitario es desconocido y no es evaluado en ningún modelo predictivo.

Los rangos de los valores de k varían según la bibliografía. Autores como ETEISA (2006) y World Bank Group (2004) marcan que típicamente el rango de valores de k varía de 0.02 para sitios secos a 0.047 para sitios húmedos. Según las mediciones de vertederos de residuos sólidos realizadas en los Estados Unidos, el Reino Unido y los Países Bajos los valores de k se establecen entre 0.03 y 0.2 por año (Oonk y Boom, 1995). Por otro lado, el IPCC (2006) establece que las tasas más lentas (k=0.02 o una vida media de cercana a los 35 años) están asociados a condiciones de sequedad y de materiales lentamente degradables, tales como la madera o el papel; mientras que las tasas más rápidas (k=0.2 o una vida media cercana a los 3 años) están asociados a condiciones de gran humedad y de materiales altamente degradables, tal como, residuos alimenticios.

71

Effects of moisture movement on methane production in solid waste landfill samples. Robert E. Klink. Resources and Conservation, Vol. 8, Issue 1, 1982.

72

Las condiciones de humedad promedio de los residuos del CEAMSE fueron estudiados por FIUBA y los resultados para los años de estudio se presentaron en la Tabla 3.6. No se dispone información detallada de este parámetro para los residuos del Relleno Norte III-B ni para la totalidad de los años de estudio.

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Análisis de valores de k

En las evaluaciones de los parámetros de los modelos suele prestarse mucho interés a la tasa de biodegradación (k), sin embargo, los modelos de degradación multifase (como el de UNFCCC) demostraron ser poco sensibles a variaciones de k, en comparación con los modelos sencillos de primer orden73.

Por ejemplo, cuando el k varía un 20 %, entre 0.07 y 0.14 (vida media de 5 a 1 año), quiere decir que varía el tiempo en el que será emitido el metano. Con lo cual una vida media más corta implica que el potencial metano se emitirá antes, principalmente durante la explotación del relleno. Mientras que una vida media más larga implica que la emisión se realizará al finalizar el período de explotación.

Este estudio propone emplear seis distintos k correspondientes a los diversos tipos de residuos orgánicos acordes a la clasificación de residuos realizada en los estudios del FIUBA y de CEAMSE. Reconociendo que para un modelo multifase la influencia de los k no es tan significativa como en otros casos, y que establecer valores de k específicos para el caso de estudio requeriría de un análisis en profundidad de las características de los mismos, es que en el presente trabajo se limitará el ajuste del valor de k al residuo más influyente de forma que refleje de la mejor manera la curva de metano capturado.

Como se ha mencionado anteriormente, el valor de k depende del clima y del tipo de residuo74. Por lo tanto, a continuación se presentan los parámetros climatológicos para el período de estudio75 (Tabla 4.8) y los rangos de k sugeridos por el IPCC76 (Tabla x) según el tipo de residuos y el clima:

Parámetro Valor

Temperatura media anual 17.3°C

Precipitación media anual (MAP) 1096.5 mm

Evapotranspiración potencial77 _{(PET) 1044.6 mm}

MAP/PET 1.05

Tabla 4.8: Clima del Relleno Norte III-B, Municipio de San Miguel, Provincia de Buenos Aires.

73

Oonk, 2010.

74

En el caso del Modelo Mexicano, se definieron valores para los distintos tipos de residuos según el clima de las regiones del país. En función a los datos climatológicos y a los valores de k se infirieron las ecuaciones empleadas para estimar k. Se emplearon estas ecuaciones para estimar los k con las condiciones climáticas de la zona del CEAMSE pero los resultados no son representativos del caso de estudio. En el Anexo J se puede ver dicho análisis.

75

En el Anexo C se detallan los valores mensuales de, temperatura media, precipitación total, la evapotranspiración y los vientos predominantes y para la zona y período de estudio.

76

Valores empleados en el modelo IPCC y en la metodología UNFCCC.

77

La Evapotranspiración Potencial (PET, por sus siglas en inglés) se define como una estimación de las tasas de evaporación y transpiración cuando no se limita el agua del suelo.

70 de 114 Parámetros climatológicos IPCC Clima Templado Húmedo Seco

Temperatura media anual

(°C) < 20 <20

MAP/PET > 1 <1

Residuos Rango Valor Rango Valor

1: alimentos 0.1 - 0.2 0.185 0.05 - 0.08 0.06 2: jardín, poda 0.06 - 0.1 0.1 0.04 - 0.06 0.05 3: papel 0.05 - 0.07 0.06 0.03 - 0.05 0.04 4: madera, caucho 0.02 - 0.04 0.03 0.01 - 0.03 0.02 5: textil 0.05 - 0.07 0.06 0.03 - 0.05 0.04 6: pañales 0.06 - 0.1 0.1 0.04 - 0.06 0.05

Tabla 4.9: Valores del Índice de Generación de Metano (k, año-1) del IPCC. Fuente: IPCC.

Como se puede ver, la relación MAP/PET para la zona de estudio es apenas mayor a uno, con lo cual esto indica que si bien el clima se clasifica como Templado Húmedo, se encuentra al límite de ser Templado Seco.

Se realizó un análisis de sensibilidad de los k (Figura 4.8) para los seis tipos de residuos presentados anteriormente. Se estimaron las emisiones generadas empleando los valores máximos y mínimos de k para cada residuo, mientras que el resto de los k permanecieron fijos en el valor sugerido por defecto. Luego se estimó el Error Cuadrático Medio entre las estimaciones de generación potencial de metano y las emisiones de metano capturadas.

A partir del análisis de sensibilidad se pudo concluir que la categoría ‘restos de alimentos’ es la que mayor influencia tiene sobre la generación de metano. Esto es esperable por dos motivos: i) es la categoría con mayor cantidad de residuos, y ii) es la categoría con una rapidez de degradación más alta, con lo cual el valor de k es el más alto.

Figura 4.8: Análisis de sensibilidad del parámetro k para las distintas categorías de residuos.

En el caso de la categoría de restos de alimentos el rango sugerido de valores de k varía considerablemente sea el clima seco (0.05

que para el resto de las categorías la diferencia no es tan significativa. Si bien el clim es clasificado como húmedo se reconoce que es probable que la variabilidad entre la precipitación y la evapotranspiración anual influya sobre la rapidez de degradación de los restos de alimentos.

En la Figura 4.9 se presentan las generaciones potenciales

valores por defecto para el clima templado húmedo y para el seco. Queda en evidencia que no es apropiado emplear valores de k para la categoría restos de alimentos definidos para el clima seco, con lo cual es adecuado definir un v

dentro del rango sugerido para el clima húmedo (0.1 Se optó por emplear un valor k de

un valor más bajo y conservador que el valor de 0.185 por defecto observar en la Figura 4.8, el

disminuye al emplear valores de k más cercanos al mínimo. Sin embargo, emplear valores menores a 0.15 implica un aumento en la eficiencia de captura hasta más de un 80 % que es poco realista, teniendo en cuenta que Ecoayres definió una eficiencia de captura de 65 % en el diseño del proyecto.

0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800 Restos de Alimentos Jardín y poda E rr o r C u a d rá ti co M e d io

Análisis de sensibilidad de los valores de k para las categorías de

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Figura 4.8: Análisis de sensibilidad del parámetro k para las distintas categorías de residuos.

caso de la categoría de restos de alimentos el rango sugerido de valores de k varía considerablemente sea el clima seco (0.05 - 0.08) o húmedo (0.1 - 0.2), mientras que para el resto de las categorías la diferencia no es tan significativa. Si bien el clim es clasificado como húmedo se reconoce que es probable que la variabilidad entre la

evapotranspiración anual influya sobre la rapidez de degradación de

9 se presentan las generaciones potenciales de metano empleando los valores por defecto para el clima templado húmedo y para el seco. Queda en evidencia que no es apropiado emplear valores de k para la categoría restos de alimentos definidos para el clima seco, con lo cual es adecuado definir un v

dentro del rango sugerido para el clima húmedo (0.1 - 0.2).

Se optó por emplear un valor k de 0.15, que es el valor medio del rango sugerido un valor más bajo y conservador que el valor de 0.185 por defecto. Como se puede

Figura 4.8, el ECM entre las emisiones estimadas y las capturadas disminuye al emplear valores de k más cercanos al mínimo. Sin embargo, emplear valores menores a 0.15 implica un aumento en la eficiencia de captura hasta más de un a, teniendo en cuenta que Ecoayres definió una eficiencia de % en el diseño del proyecto.

Jardín y poda

Papel Madera Textiles Pañales Categorías de residuos

Análisis de sensibilidad de los valores de k para las categorías de residuos

Figura 4.8: Análisis de sensibilidad del parámetro k para las distintas categorías de residuos.

caso de la categoría de restos de alimentos el rango sugerido de valores de k 0.2), mientras que para el resto de las categorías la diferencia no es tan significativa. Si bien el clima es clasificado como húmedo se reconoce que es probable que la variabilidad entre la evapotranspiración anual influya sobre la rapidez de degradación de

de metano empleando los valores por defecto para el clima templado húmedo y para el seco. Queda en evidencia que no es apropiado emplear valores de k para la categoría restos de alimentos definidos para el clima seco, con lo cual es adecuado definir un valor de k

, que es el valor medio del rango sugerido, y es Como se puede ECM entre las emisiones estimadas y las capturadas disminuye al emplear valores de k más cercanos al mínimo. Sin embargo, emplear valores menores a 0.15 implica un aumento en la eficiencia de captura hasta más de un a, teniendo en cuenta que Ecoayres definió una eficiencia de

Pañales Análisis de sensibilidad de los valores de k para las categorías de

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Figura 4.9: Variación de la generación de metano por la degradación de los restos de alimentos.