Evaluación del impacto odorífero en el tratamiento de residuos orgánicos

Resumen

1. Introducción o motivación de la tesis El aumento progresivo de la población, la industrialización y el consumismo son los factores principales por los que ha incrementado la generación de residuos en los últimos años, requiriendo de una gestión integral para proteger la salud pública y el medio ambiente. La gestión y tratamiento adecuado de los residuos sólidos urbanos constituye, actualmente, un problema clave en materia de sostenibilidad, ya que es necesario dar solución a un problema ambiental, económico, social y sanitario, evitando la clásica deposición en vertederos. Sin embargo, el tratamiento de residuos orgánicos incrementa la contaminación por olores desagradables (Staley y col., 2006). Dichas emisiones han de ser evaluadas, cualitativa y cuantitativamente, con el propósito de minimizarlas. 2. Contenido de la investigación Actualmente se utilizan diversas herramientas y dispositivos de muestreo que permiten, según las normativas aplicables en el seguimiento de olores (EN 13725 y VDI 3880), llevar a cabo la evaluación de los procesos que generan malos olores y cuantificar las emisiones para dar una magnitud real de cuánto olor emite un foco emisor. Para analizar los compuestos olorosos, en focos emisores, la olfatometría dinámica se ha establecido como una técnica sensorial adecuada que cuantifica la concentración de olor de una muestra olorosa (ouE/m3). Sin embargo, los materiales utilizados en el almacenamiento de las muestras gaseosas pueden no ser estancos para ciertos compuestos olorosos. En este sentido, y en colaboración con el Laboratory of Industrial Environment Engineering (Ecole des Mines d'Alès, Francia), se ha realizado un estudio de los efectos de permeabilidad y adsorción de diversos compuestos de azufre volátiles a través de las bolsas de muestreo de Nalophan®. El sulfuro de hidrógeno (H2S), metilmercaptano (metil-SH) y disulfuro de carbono (CS2) son los que presentan una menor retención en el interior de las bolsas debido a su tamaño y estructura molecular, lo cual ha derivado en una pérdida global del 10% a las 30 h de almacenamiento y del 25% a las 95 h. Además, las válvulas necesarias para la recolección de muestras han dado lugar a pequeñas pérdidas de compuestos por adsorción. Con objeto de profundizar en las emisiones de olor generadas durante el tratamiento de residuos orgánicos, se han llevado a cabo estudios a escala de laboratorio, piloto e industrial de distintas materias residuales. A escala de laboratorio se ha realizado el seguimiento del proceso de co-compostaje en vasos Dewar de lodo de depuradora de aguas residuales municipales con distintas proporciones de residuo del cultivo de la planta de berenjena, insertando como novedad unas conducciones verticales de PVC perforadas para favorecer las condiciones aerobias del proceso. El pico de olor generado durante la etapa hidrolítica del proceso de compostaje se ha minimizado con una mayor proporción de residuos de berenjena en la mezcla con los lodos. Asimismo, la estabilidad del compost obtenido al final del proceso, demuestra la viabilidad de la tecnología para valorizar ambas materias residuales, al igual que la concentración de fósforo arroja mejores resultados, en cuanto a calidad del producto final, que el lodo compostado individualmente. Se ha demostrado que la reducción de la concentración de sólidos volátiles ha sido la principal causa en la emisión de compuestos olorosos durante el proceso, de forma más significativa que la eliminación de compuestos nitrogenados. A escala piloto se ha evaluado el proceso de compostaje en un respirómetro dinámico y, dado que las condiciones operacionales están más controladas que en una instalación industrial, se han realizado estudios con diversas materias residuales (lodo de depuradora, cáscara de naranja, residuo de la manufactura del pescado, residuo del extrusionado de fresa y fracción orgánica de residuos sólidos urbanos) evaluando, mediante la aplicación de herramientas estadísticas avanzadas, la importancia de las variables del proceso sobre el impacto oloroso. En este sentido, un análisis de componentes principales de la matriz de datos obtenida ha permitido clasificar los sustratos por su origen, siendo el índice respirométrico dinámico (proporcional a la velocidad de consumo de oxígeno en la biodegradación) y la tasa de emisión de olor las variables más influyentes. Otra de las herramientas estadísticas aplicada es la regresión multivariante, demostrando ser una técnica adecuada en la predicción de concentración y/o tasa de emisión de olores. La regresión multivariante ha sido una herramienta a partir de la cual se han evaluado las variables operacionales más influyentes en la generación de olores. Además, se han determinado los grupos funcionales, asociados a los compuestos presentes en las materias residuales mediante la aplicación de la novedosa tecnología NIR, encontrándose una clara relación entre estas y las emisiones de olor generadas durante el tratamiento. A escala industrial, se ha elaborado un mapa global de olor de una planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos de Córdoba capital, en el que se han identificado los puntos críticos de emisión de olor y las variables más influyentes en su generación. En este sentido, la recepción de basura orgánica y de lodos de depuradora (procedentes de la planta de tratamiento de aguas residuales “La Golondrina”) son los puntos críticos más olorosos, con tasas de emisión de 14,57 y 2,41 ouE/s·m2, respectivamente. Además, considerando la variabilidad de puntos críticos en la planta, y tras realizar un estudio global de ellas, las variables respirométricas, la concentración de nitrógeno y el tiempo de residencia de los materiales residuales han destacado como las más influyentes en el impacto oloroso. Finalmente, también se ha estimado dicho impacto oloroso en una planta de compostaje que gestiona lodos de depuradora (pretratado y sin pretratar) y residuos de mercado mediante compostaje en pilas, en términos de concentración de inmisión, con el propósito de evaluar la generación y posterior dispersión de las emisiones olorosas en las zonas colindantes. A partir de un modelo de dispersión Gaussiano de pluma se han obtenido los perfiles de inmisión en función de la distancia de la planta considerando la orografía, condiciones meteorológicas y atmosféricas más desfavorables. La concentración de inmisión máxima observada no ha superado en ningún caso los límites establecidos en el borrador del Anteproyecto de ley contra la contaminación odorífera de Cataluña de 3 ou/m3, con una estabilidad atmosférica neutra y una velocidad del viento de 2,6 m/s. Además, el seguimiento del proceso de compostaje a partir de las variables tradicionales ha demostrado que las emisiones olorosas derivadas de la planta de tratamiento y gestión de residuos sólidos orgánicos mediante compostaje están nuevamente relacionadas con la volatilización de nitrógeno y la eliminación de los sólidos volátiles. 3.Conclusión Los novedosos resultados obtenidos en los trabajos de investigación que componen esta Tesis Doctoral suponen un avance científico significativo en términos de cuantificación y determinación de emisiones olorosas derivadas del tratamiento de residuos. La aplicación de las nuevas herramientas utilizadas en este trabajo podrían contribuir a mitigar el impacto oloroso que genera la gestión y tratamiento de residuos, un proceso que a día de hoy se considera indispensable y que trata de dar una nueva vida a los millones de toneladas de materia orgánica que cada día genera el ser humano. 4. bibliografía EN-13725, 2003. Air Quality - Determination of Odour Concentration by Dynamic Olfactometry. Committee for European Normalization (CEN), Brussels, Belgium. Staley, B.F., Xu. F., Cowie, S.J., Barlaz, M.A., Hater, G.R., 2006. Release of trace organic compounds during the decomposition of municipal solid waste components. Environ. Sci. Technol. 40, 5984-5991. VDI guideline 3880 (2011) “Olfactometry – Static sampling”. Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin.